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磨煤機再循環(huán)風門開度對鍋爐經濟性和安全性的影響

文檔作者：蔡新春，王利峰，武衛(wèi)紅，劉濤，董曉華文檔來源： 1．山西電力科學研究院 2．中電投山西永濟熱電有限公司，		點擊數：	更新時間： 2022年11月28日
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2007年2月
第8卷第2期
電力設備
Electrical Equipment
Feb．2007
Vo1．8 NO．2
磨煤機再循環(huán)風門開度對鍋爐經濟性和
安全性的影響
蔡新春 ，王利峰 ，武衛(wèi)紅 ，劉 濤 ，董曉華
(1．山西電力科學研究院，山西省太原市030001；2．中電投山西永濟熱電有限公司，山西省運城市044500)
摘要：在制粉系統(tǒng)的運行中，三次風溫和三次風率往往不能同時滿足設計值，磨煤機再循環(huán)風門開度直接影響三次風
溫和三次風率。為了解磨煤機再循環(huán)風門開度對鍋爐爐膛溫度、飛灰含碳量以及高溫受熱面壁溫的影響，特進行了專項
試驗。試驗表明三次風率的大小對鍋爐燃燒的影響較大，較佳的磨煤機再循環(huán)風門開度可以提高鍋爐的經濟性和安
全性。
關鍵詞：再循環(huán)風門；三次風率；爐膛溫度；飛灰含碳量；壁溫
中圖分類號：TK223、21，TM621．2
0 引言
漳澤電廠Ⅱ期4號蘇制Eli一670—13．8—545KT
型蒸汽鍋爐，自投產以來，存在著鍋爐效率低、高溫再
熱器和高溫過熱器等受熱面超溫變形頻繁爆管的問
題，嚴重影響了電廠的安全經濟運行。經過燃燒優(yōu)化
調整及多項技術改進，機組運行的可靠性大大增加，
下面從磨煤機再循環(huán)風門開度對鍋爐運行的經濟性
和安全性的影響方面進行詳細的試驗總結。
1 系統(tǒng)簡介
該廠鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、超高壓中
間再熱、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐受熱面呈T型布
置，爐膛為矩形，被沿高度方向布置的中間光管雙面
水冷壁分成前后兩個半爐膛。在雙面水冷壁上設有
開孔以平衡其壓力。爐膛左右兩側布置2個下行煙
道與鍋爐左右兩側的過渡煙道相連接。
鍋爐配有兩套鋼球磨煤機中間儲倉式制粉熱風
送粉系統(tǒng)。燃燒器兩側墻對沖布置，在爐膛左右兩側
墻上13 600 mm和18 100 mm標高處分上下2層布置
16支旋流式煤粉噴燃器，每側8支，每層4支。在上
層噴燃器以上的左右兩側墻20 600 mm 標高處還對
稱布置三次風噴燃器8支，每側墻各4支。旋流燃燒
器其一次風結構為蝸殼式，內部加裝有特殊的內螺紋
均流線，二次風結構為可調的軸向葉片，一、二次風旋
轉方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉方向相反。
2 試驗說明
在球磨機制粉系統(tǒng)正常運行中，要保證最大的制
煤出力和最小的制粉電耗，另外，要關心的是三次風
溫和三次風率(或三次風量)。對于三次風溫和三次
風率的要求，主要是根據煤值的熱量、水分、可磨系
數、揮發(fā)分等因素來確定，也與空氣預熱器的熱風溫
度和磨煤機再循環(huán)風管的管徑有關。漳澤電廠所燃
用的煤種屬貧煤系列，設計三次風速、三次風率和三
次風溫分別是39．7 m／s、20％ 和120 oC，實際運行中
很難與設計值相吻合，即風率高于設計值而風溫低于
設計值。三次風率和三次風溫是通過磨煤機的再循
環(huán)風門的開度來調節(jié)的。在煤質和熱風溫度一定的
情況下，開大再循環(huán)風門時三次風率降低、三次風溫
升高，關小再循環(huán)風門時三次風率降低、三次風溫
升高。
由于三次風率和三次風溫很難同時滿足設計值，
實際運行中往往是三次風率高于設計值和三次風溫
低于設計值，為此特通過試驗來尋找較佳的磨煤機再
循環(huán)開度。
另外，4號爐滿負荷運行時，引風機擋板已開到最
大，送風量無法增加，同時在尾部煙道漏風較大的情
況下，鍋爐燃燒所需風量略顯不足。在這種狀況短時
間內無法改變的前提下，如何將現有風量合理分配顯
得至關重要，而磨煤機再循環(huán)風門開度大小直接影響
到二、三次風率分配。
3 磨煤機再循環(huán)風門特性試驗
3．1 磨煤機再循環(huán)風門開度對爐膛溫度的影響
本爐設計三次風速為39．7 m s(風溫為120℃ )，
冷態(tài)試驗說明當再循環(huán)風門開度較小時，三次風速將
達到80 m／s左右，隨著再循環(huán)風門開度的增大，三次
風速逐漸減小，當開度在50％ 左右時三次風速為40～
50 m／s。
表1是在熱態(tài)調整試驗中215 Mw 負荷下，磨煤
機再循環(huán)風門開度分別為20％ 、40％ 和50％ 時的爐膛
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20 電力設備 第8卷第2期
溫度情況。由表1可見，隨著再循環(huán)風門開大，在爐
內19．5 Ill標高三次風出口區(qū)域，爐膛溫度逐漸升高。
當開度為40％ 一50％ 時，爐溫在1 430℃ 左右，且溫
度場較為均勻。其原因是再循環(huán)風門開度較小時，三
次風率較大，且90℃ 左右的三次風溫相對于350℃
左右的二次風溫而言溫度較低，對爐膛溫度的影響
較大。
表1 磨煤機再循環(huán)風門開度對爐膛溫度的影響
標高 溫度／~C
位置
20％開度 40％開度 50％開度
19．5 1 390 _—— 1 350 —— 1 31O 1 44O
前 16．8 1 360 1 36O 1 390 1 350 1 380 1 320
12．3 1 20o 1 230 1 180 1 230 1 210 1 26o
19．5 1 350 1 350 1 400 1 410 1 330 1 330
后 16．8 1 36o 1 36o 1 380 1 400 1 380 1 400
12．3 1 10o _—— 1 180 1 180 1 200 1 180
3．2 磨煤機再循環(huán)風門開度對磨煤機出口溫度的
影響
滿負荷時再循環(huán)風門開度大于50％ 時，磨煤機干
燥出力不足，出口溫度降低，影響磨煤機出力。表2
是再循環(huán)風門開度對磨煤機出口溫度的影響。對燃
用貧煤的鍋爐而言，磨煤機出口溫度為90℃ 可以正
常運行。
隨著磨煤機再循環(huán)風門開度增加，排粉機電流逐
漸增大，從20％增加到50％ 時，電流增大3 A，每年制
粉電耗增加1．7萬元。
3．4 磨煤機再循環(huán)風門開度對安全性的影響
再循環(huán)風門開度對熱段高溫過熱器、冷段高溫過
熱器、邊屏過熱器、中屏過熱器、高溫再熱器、低溫再
熱器壁溫的影響見表4～6。
表4 再循環(huán)風門開度對高溫過熱器爐外
壁溫的影響
熱段高溫過熱器／oC 冷段高溫過熱器／℃
開度／％
甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 534．4 541．8 542．3 531．4 539．7 515．2 495．1 5嘴．1 514．2 508
40 537．5 541．8 54n 5 531．0 537．7 515．1 492．3 5o7．1 514 3 5o7
50 542．3 538．4 534．6 525．4 535．2 509．7 492．2 501．1 51Q 2 503
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為4點的平均值；②平均壁溫實
際為16點的平均值。
表5 再循環(huán)風門開度對屏式過熱器爐外壁溫的影響
開度 邊屏過熱器／℃ 中屏過熱器／℃
％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 461．1 464．0 452．9 463．1 458．8 42Q 0 401．7 430,4 415．9 417．(
40 46幺3 459．5 454．4 461．4 459．4 419．3 404．6 428．5 419．1 417．E
50 452．1 453．9 448．4 459．9 453．9 412．7 40o．7 428．7 414．6 414 ：
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為3點的平均值；②平均壁溫實
際為12點的平均值。
表2 再循環(huán)風門開度對磨煤機出口溫度的影響 表6 再循環(huán)風門開度對再熱器爐外壁溫的影響
磨煤機出口溫度／℃
開度／％
甲磨 乙磨
20 98．8 105
●
40 92．7 103
50 90．5 96．5
3．3 再循環(huán)風門開度對鍋爐經濟性的影響
不同的再循環(huán)風門開度對排煙溫度、飛灰可燃
物、大渣含碳量及排粉機電流的影響見表3。
表3 再循環(huán)風門開度對鍋爐效率排粉機電流的影響
開度 飛灰可 大渣含 排煙溫
度／oC 鍋爐效 排粉機電流A
／％ 燃物／％ 碳量／％ 甲側 乙側 量 ／％ 甲磨 乙磨
20 7．40 1．01 157．6 166．4 90．36 64．7 52．7
40 6．44 1．2 155 164 90．68 65．3 52．9
50 4．95 1．12 156 163．2 91．12 68 54．5
由表3可見：隨磨煤機再循環(huán)風門開度增加，飛
灰可燃物逐漸減小，大渣含碳量變化不大，排煙溫度
降低3℃ 左右，鍋爐效率有所增加。磨煤機再循環(huán)風
門開度從20％ 增加到50％ ，鍋爐效率增加約0．76％ ，
供電煤耗約降低2．622 g／kWh，若煤價按250 t計
算，年節(jié)約費用約75萬元。
開度 高溫再熱器／℃ 低溫再熱器／℃
／％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 545．7 546．2 546．0 544．2 545．5 463．2 462．9 464．3 463．4 463
40 543．2 544．1 543．3 543．7 543．6 463．4 459．3 464．3 463．1 462
50 543．1 545．6 543．7 540．7 543．3 460．7 458．6 464．5 462．3 461
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為4點的平均值；②平均壁溫實
際為16點的平均值。
盡管儀表指示壁溫有一定的系統(tǒng)測量誤差，但表
4、5、6中的數值是來自穩(wěn)定工況下主控CIRT畫面，無
人為因素，試驗結果的趨勢還是可靠的。從上表可看
出隨著磨煤機再循環(huán)風門開度從20％ 增大到50％ ，
高溫受熱面平均壁溫降低2～5℃ ，原因是由于三次
風量的減小，爐膛溫度升高，在送風量不變的情況下
二次風增加，爐內燃燒充分，燃燒后移程度有所減弱。
近年來盡管鍋爐受熱面泄漏次數大大減少，但在
2002—2003年均發(fā)生了高溫過熱器超溫爆管事故，給
電廠帶來較大經濟損失。從歷年爆管的情況看，均發(fā)
生在受熱面12 CrlMoV材質部分，為此進一步分析其
可靠性。
如果運行中能保證爐內最高壁溫不超過580 oC，
運行10萬h后工作應力仍小于50 MPa，管材仍可繼
續(xù)使用，許多電廠實踐證明，使用壽命較設計壽命長
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火電機組運行優(yōu)化專題 蔡新春等：磨煤機再循環(huán)風門開度對鍋爐經濟性和安全性的影響 21
一倍以上時間。但如果管壁超溫運行，12 CrlMoV鋼
材平均蠕變速度將遠遠超過0．05 mm／a的控制值，此
時氧化膜因為蠕變加劇而疏松、脫落或減薄，并形成
由表及里的氧化裂紋，強度迅速下降，壽命將大大
縮短。
12 CrlMoV材質工作溫度為585 oC時，根據拉爾
森一米列爾公式，計算壽命約為6．87萬h，在580 oC
以下運行時壽命為20萬h，僅僅超溫5 oC運行，壽命
就縮短2／3。可見通過磨煤機再循環(huán)風門開度的調
節(jié)，使高溫受熱面壁溫平均下降2～5℃ 的重要性。
試驗說明三次風率的大小對鍋爐燃燒的影響較
大，三次風溫的高低對鍋爐燃燒的影響較小。運行中
如不能滿足三次風設計要求時，應優(yōu)先保證三次
風率。
磨煤機滿出力工況下，如果再循環(huán)風門開度超
過50％ ，磨煤機出口溫度常常低于85 cC，對于較難
燃燒的貧煤是不利的，故運行過程中其開度不宜超
過50％ ，如遇異常，可根據現場實際情況做出相應
調整。
4 結束語 收稿日期
： 一0卜10
4號爐在滿負荷工況總的送風量無裕度的情況 作者簡介：
下，開大磨煤機再循環(huán)風門可以降低三次風率，增加 蔡新春(1963一)，男，高級工程師，從事電廠鍋爐優(yōu)化運行
二次風率，加強爐內燃燒，保證火焰中心，提高鍋爐的 與燃燒技術的試驗研究。
安全性和經濟性。 (責任編輯宋紅梅)
Influence of Recirculation Air Damper Opening Degree of
Coal M ill upon the Economics and Safety of Boiler
Xin—chun ,WANG Li—feng ，WU Wei．hong ，uU Tao ，DONG Xiao一
(1．Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan 03000 1,China；
2．China Power In．st—Merit，Shanxi YoI i Cogeneration Power Co．Ltd．，Yuncheng044500,Chim)
Abstract：In the operation of coal pIll 2iIlg system,the tertiary air temperature and ratio cannot usu~ly satisfy the designed value at the
same time,while the damper Ope面ng degree ofrecirculation air ofcoal mill afects directlythe tertiary air temperature and ratio．Inorder‘to
reveal the impacts ofthe recirculafion air damper open~ degree ofmill on the boiler ⅡIlace temperature．carbon content of fly ash and
wall temperature ofhi【gI1 temperature heating surface,t~ specal tests were carried out．"lhe tests showthat,t~ tertiary air ratio has more influence
onthe bo iler combustion,whilethe preferable openingdegree ofmi ll recireulation air dampermayimprove the economics and safe‘
ty ofboiler．
Keywords：coal palverizing system,xecirculation air damper,tertiary air ratio；furnace temperature；carbon content offly ash,avail temperature
ofheating surface；bo iler
·綜合信息·
華電富拉爾基發(fā)電總廠三項科技項目通過驗收
2007年1月19 日，華電集團公司科技環(huán)保部組
織專家組對華電富拉爾基發(fā)電總廠的三項科技項目
進行了審查驗收。
專家組通過聽取匯報、查閱資料、考察現場等形
式，對富拉爾基發(fā)電總廠的“風扇磨煤機打擊輪前、后
輪盤壽命計算與磨損容限理論分析”、“從粉煤灰中
提取鐵粉”、“5號爐應用飛灰測碳儀研究”等三項科
技項目進行了嚴格審查和科學評定。專家們一致認
為，三項科技項目均提供了完整的技術文件、準確可
靠的技術參數，符合科技項目驗收要求。其中“風扇
磨煤機打擊輪前、后輪盤壽命計算與磨損容限理論分
析”改變了原來打擊輪依據運行時間和經驗判廢的現
狀，研制的輕型打擊輪填補了國內行業(yè)空白，達到了
國際領先水平；“從粉煤灰中提取鐵粉”技術中新研
制的磁選設備及改進工藝屬于國內先進水平；“5號
爐應用飛灰測碳儀研究”有助于監(jiān)測鍋爐飛灰含碳量
的變化，滿足實際應用要求。
多年來，富拉爾基發(fā)電總廠高度重視科技項目的
研發(fā)，企業(yè)通過自主研發(fā)、與相關科技研究機構聯合，
研制開發(fā)出多項經濟節(jié)能、切實可行的科技項目。在
2006年中國華電集團首屆科技工作大會上，該廠榮
獲了“科技先進單位”榮譽稱號。

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