(国家能源集团河北国华定州发电有限责任公司 河北定州 073000)
摘要：随着我国经济水平的增长，煤炭作为我国主要的能源消费资源，对我国的经济发展起着举足轻重的作用，而近些年来随着电力行业及一些大型工矿企业的不断发展，煤炭的消耗量呈上升趋势，许多企业纷纷选用价格较低的煤炭，但此类煤炭大多具有挥发成分含量高的特点，容易导致燃烧时出现自燃、爆炸等事故，严重的会造成设备损坏甚至是人员伤亡，因此需要深入分析锅炉制粉系统事故的原因，并提出相应的改进措施，尽量避免安全事故的发生，从而进一步提高设备的安全运转率及企业经济效益。
关键词：煤粉锅炉；制粉系统；故障
引言
速磨辊式磨煤机正压直吹式冷一次风机系统存在出力不足等问题。因此针对锅炉效率的理论计算以及对制粉系统详细的优化对比试验，着重对磨煤机出力、煤粉细度、风煤比、磨煤机出口温度、制粉系统漏风等影响因素进行了试验分析和论证总结。研究结果表明：负压直吹式漏风率太高不经济，而正压直吹式制粉系统优化后使锅炉效率提高至93.71%。采取相应调整措施后，磨煤机出力显著提高，制粉系统带负荷能力大幅增加。
1制粉系统概述
制粉系统是指将原煤碾磨成粉然后送入炉膛进行燃烧的设备及管道的合称，是燃煤锅炉的重要组成部分。制粉系统的主要工作是将原煤碾磨并干燥处理，使其符合锅炉燃烧的要求，该系统能否安全运行对于燃煤锅炉的安全具有直接影响。目前市面中燃煤锅炉制粉系统主要分为中间储仓式和直吹式两种，前者是指将事先磨好的煤粉储存在中间的煤粉仓中，根据锅炉的工作负荷将足量的煤粉送入炉膛；后者则没有煤粉的中间储存仓，而是直接将现有原煤碾磨并干燥成粉之后送入炉膛。中间储仓式制粉系统与直吹式制粉系统相比，中间储仓式制粉系统管道较多且有许多折角，容易引起煤粉沉积，将面临更多的爆炸风险。因此，目前市面中许多煤粉锅炉都是采用直吹式制粉系统。
2主要故障的可能原因分析与排查
2.1风煤比控制不当
风煤比是通过一次风压测量值来判断与调控的，风压测量装置对风煤比控制准确与否至关重要。防堵阵列磨煤机一次风就地测得数据显示，磨煤机实测风量(循环风机给风量控制滑块的开度在45%～65%时，1#～3#磨煤机一次风总风量介于61.16～81.45m3/min之间)与DCS反馈风量修正系数基本一致(修正系数介于0.987～1.018之间)，风煤比控制准确无误。
2.2对磨煤机出力的影响
磨煤机出力受干燥出力和研磨出力的影响。研磨出力受入炉煤质、煤粉细度影响较大。褐煤可磨性差、水分含量高，因此掺烧褐煤后磨煤机研磨出力降低。朱一飞等[3]研究结果显示，某350MW亚临界燃煤机组掺烧褐煤后，单台磨煤机的可达到的出力下降10t/h。煤粉细度值越小，煤粉越细，磨煤机的研磨出力降低。由于褐煤的干燥无灰基挥发分含量高，煤粉燃尽性较好，所以掺烧褐煤时可以适当将煤粉放粗，一定程度上提高研磨出力。磨煤机干燥出力主要受收到基水分、磨煤机进口风温和风量的影响。由于褐煤水分含量高，在磨煤机中蒸发原煤水分消耗的热量增加，干燥剂需要的物理热增加。对于设计煤种为褐煤的锅炉，BMCR工况下热一次风温设计值在380℃左右，而设计煤种为烟煤的锅炉一般为330℃左右。所以烟煤锅炉掺烧褐煤存在一次风温偏低的问题，导致干燥出力下降。随着褐煤掺烧比例增加，磨煤机干燥出力迅速下降，当掺烧比例为50%左右时，磨煤机干燥出力仅为不掺烧时的46%。当制粉系统所需干燥出力超过磨煤机最大出力时，还会影响机组带负荷能力。某300MW机组掺烧褐煤比例超过10%后，机组负荷迅速下降，当掺烧比例达到20%时，机组负荷仅为276MW。
3煤粉锅炉制粉系统相关措施
3.1煤粉细度优化调整
褐煤干燥无灰基挥发分含量高，具有较好的着火与燃尽性能。又由于混煤的燃烧的特性偏向于易燃尽煤种，所以烟煤掺混褐煤后，混煤具有良好的燃尽性能。因此，可适当调粗煤粉细度，有利于提高磨煤机的出力。某600MW机组烟煤锅炉掺烧褐煤后，发现煤粉严重偏细。经过煤粉细度优化调整，R90值从<5%增加到14.6%，磨煤机出力由50t/h上升到65t/h，基本满足带满负荷的要求。
3.2烟气惰化与干燥系统
烟气惰化与干燥系统抽取部分中温、低氧的烟气引入磨煤机入口，改变磨煤机干燥剂成分。通过提高磨煤机入口温度，提高了干燥剂的干燥能力；通过降低制粉系统O2含量，增强了系统的防爆能力。马金凤等[5]对清河发电厂7#炉进行了改造，高负荷下能将制粉系统末端含氧量控制在16%以下，能保证制粉系统不发生爆炸。这种改造适用于中储式热风送粉系统，如应用于正压直吹式制粉系统，需增设循环增压风机。
3.3送风管最低风速对低煤量时风速的限制
按照《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》（DL/T5145-2012）[11]中要求：磨煤机的最小出力试验，应通过计算得到保证送粉管道中煤粉不沉积的最小通风量（风量最低的送粉管道速度宜不小于18m/s，结合粉管尺寸610mm计算得出，磨煤机入口风量不宜低于85t/h。
3.4磨煤机
水分含量高的原煤容易附着在磨煤机入口处，当制粉系统开启和关闭过程中容易出现自燃现象。目前部分电厂主要是通过加装隔板的方式，能够改善粉尘混合物的混合程度，并且能够减少磨煤机入口处的积煤，因此可以在磨煤机入口处加装隔离门。还可以在入口处加装温度记录仪，从而及时处理风温过高的问题，预防爆炸的出现。磨煤机入口落煤管使用耐磨材料，并将管口直径适当增加，同时适当增加给煤机的出力，以预防管道堵塞引起的给煤量减少，送风温度增加，引起的爆炸。在低负荷时需要确保足够的风机出力来输送煤粉，将煤粉流速控制在16~30m/s范围内；并进一步减少管道折角，确保管道内壁的光滑度，达到减少煤粉沉积的目的。
3.5风煤比曲线的控制
通常在热工控制过程中，如果负荷一定，则总风量确定，有时只能根据煤质的变化进行小幅度的调整。这样的风量配置即影响一次风速，也影响煤粉在炉内的稳定燃烧。因此较好的风煤比关系可以更好的适应煤质的变化。综合考虑各面的因素，本实验对风煤比进行修改，最低出力30t/h的通风量为85t/h；出力45t/h的通风量为93t/h；50t/h出力时的通风量为95t/h。修正后的风煤比可以确保炉内的稳定燃烧和经济性的提高。
结语
磨煤机的有效运转对锅炉制粉系统的高效、稳定运行起着至关重要的作用，通过认真进行故
障原因分析与排查，煤锅炉掺烧褐煤后，对制粉系统产生的影响，主要体现在磨煤机出力下降、制粉系统存在爆炸和堵管的风险。针对掺烧褐煤后制粉系统存在的问题，综述了当前几种行而有效的制粉系统改造措施，主要包括：煤粉细度优化调整、制粉系统增设烟气惰化与干燥系统、空气预热器改造和一次风再热等。
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