(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：随着经济和各行各业的快速发展，随着电煤价格持续上涨，火力发电厂发电成本居高不下。当前，全国的燃煤机组基本维持在微盈利与亏损的边缘。为提高经济效益，现在许多发电机组燃煤采用掺烧低价煤的运行方式，比较常见的是烟煤锅炉掺烧低价褐煤。褐煤是形成时间较短的煤种，其特点是热值低、含碳量低、干燥无灰基挥发分高、水分和灰分含量高、灰熔融温度低。因此，褐煤易于着火和燃尽，但是容易结渣。由于通常情况下褐煤与锅炉设计煤种区别较大，而锅炉及其辅助设备是以特定的煤种为设计依据，所以掺烧褐煤之后会对制粉系统产生较大影响。当燃料特性偏离设计煤种太远时，可能会导致制粉系统出力不足，同时也有可能导致爆炸与堵管等安全性问题，必要时需要对制粉系统进行改造。
关键词：锅炉制粉系统;磨煤机;故障率高;原因分析;改进措施
引言
热电机组自投运以来，锅炉制粉系统运行故障时有发生，严重影响锅炉制粉系统及热电机组的安全、稳定运行。为此，中能化工对锅炉制粉系统故障问题进行详细梳理，并对可能造成磨煤机故障的原因逐一进行分析与排查，最终找到了问题的症结所在。采取在磨辊上部加装挡板和更换高强度锥形护板等技改措施后，磨煤机本体故障率及锅炉制粉系统故障率大大降低，保障了锅炉制粉系统的高效、稳定运行。
1影响正压直吹式制粉系统出力的因素
1.1煤质
中速磨对煤的可磨性指数的变化较钢球磨敏感，如BABCOCK公司设计的MPS磨煤机，可磨性指数(Hardgrovegrindabilityindex,HGI)每变化1，出力就变化1%-2%，且可磨性指数越低，出力变化的幅度越大。试验结果表明：煤质变化后，磨煤机运行方式未做相应调整致使研磨能力下降是造成磨煤机出力不足的主要原因。根据试验结果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，锅炉经济性显著提高。
1.2磨煤机风量特性试验
在一定的给煤量下增大风量，煤粉变粗，出粉量略增，磨煤机电耗下降，而一次风机电耗增加。保持分离器转速不变的情况下，随着磨煤机入口风量的增大，磨煤机单耗降低，磨煤机电流减小，锅炉效率提高，但煤粉偏粗，通风电耗增加，制粉经济性下降。所以当磨煤机通风量92t/h时，磨煤机煤粉细度R90为18.4%，已满足规程要求。磨煤机通风量进一步降低为82t/h，磨煤机石子煤量已增加，合格的煤粉可能全部无法带出而使磨煤机出力不足，制粉单耗增加，严重过低时易造成磨煤机堵磨。
1.3对制粉系统安全性的影响
烟煤锅炉掺烧褐煤，对制粉系统运行安全性带来了挑战。褐煤干燥无灰基挥发分含量高，因此在掺烧时应该关注制粉系统防爆问题。当磨煤机出口温度过高时，有可能发生制粉系统爆燃现象；另外，在制粉系统启停时，磨煤机和管道里面残存了大量煤粉，在重新启动时容易发生制粉系统爆炸。当磨煤机出口温度过低时，由于煤粉结露在磨煤机出口管道中容易发生堵管现象。上述问题的核心，就在于确定合理的磨煤机出口温度。《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》(DL/T5145—2002)中规定，磨煤机出口最低温度应比煤粉的露点温度高2℃且不低于60℃。掺烧褐煤后，如混煤水分含量小于等于28%，磨煤机出口温度不低于60℃即可保证制粉系统不堵管；如混煤水分含量大于28%，应先计算煤粉的露点，进而确定磨煤机的出口温度。磨煤机出口最高温度根据经验公式来确定；掺烧褐煤时，磨煤机出口温度一般控制在60～70℃，如掺烧比例较大，则控制在62～65℃为宜。
2制粉系统改造措施
2.1在磨辊上部加装挡板
加装挡板的目的是使磨辊不卡涩，磨煤机运行时电流平稳无异响，振值＜0.08mm。
具体实施步骤:准备1块1500mm(长)×500mm(宽)×20mm(厚)的长方形钢板，据设备图纸用钢板制作高400mm、长1300mm、圆弧半径600mm的弧形挡板，并在上部开20mm孔，将制作好的弧形钢板采用J507焊条满焊在磨辊上部辊架上，弧形板与磨辊间隙调整为5～10mm。
2.2更换高强度的锥形护板
将原锥形护板拆除，采用实芯铸造稀土高铬双相钢制作规格同原始尺寸的新锥形护板，并安装至磨煤机内部。磨煤机运行一段时间后，检查锥形护板，未出现变形及磨损、凹陷现象，其厚度大于磨损上限标准值10mm。
2.3在磨辊上部加装挡板
加装挡板的目的是使磨辊不卡涩，磨煤机运行时电流平稳无异响，振值＜0.08mm。具体实施步骤:准备1块1500mm(长)×500mm(宽)×20mm(厚)的长方形钢板，据设备图纸用钢板制作高400mm、长1300mm、圆弧半径600mm的弧形挡板，并在上部开20mm孔，将制作好的弧形钢板采用J507焊条满焊在磨辊上部辊架上，弧形板与磨辊间隙调整为5～10mm。3.2更换高强度的锥形护板将原锥形护板拆除，采用实芯铸造稀土高铬双相钢制作规格同原始尺寸的新锥形护板，并安装至磨煤机内部。磨煤机运行一段时间后，检查锥形护板，未出现变形及磨损、凹陷现象，其厚度大于磨损上限标准值10mm。
2.4制粉系统优化后续工作及展望
(1)正常运行时磨煤机压差随着给煤量的增加而增加，若在某一时段内，给煤量未变而磨煤机压差逐渐增大，磨煤机出口温度降低，这意味着磨煤机是否有堵磨的危险。(2)控制密封风压差的目的是使密封风压总是高于磨煤机内压力一个恰当的数值，保证磨煤机的工作安全[16]。若压差过低时会造成煤粉向外泄露而损坏轴承；压差过高时，不仅使风机电耗增大，还会影响煤粉细度。此外，密封风进入制粉系统相当于制粉系统掺入冷风，使排烟温度升高。(3)由于直吹式系统有对锅炉负荷变化响应迟缓和低负荷运行经济性差的缺点，国内外开始有中速磨煤机储仓式制粉系统的投运可以迅速响应负荷变化，满足调峰机组的运行要求。
2.5预防制粉系统爆炸的设计原则
制粉系统的防爆措施需要遵循防治为主的方针，确保工作人员的人身安全，减少设备损坏，维护系统的正常运行，需要遵循以下原则：①采取有效措施降低爆炸的发生风险；②尽可能缩小爆炸影响的范围，降低损失；③采用成熟的技术，并注重经济效益；④根据煤质的特点采取不同的防治措施；⑤安装、运行以及维护便利。
结语
随煤价提高，为了提高电厂经济性，许多发电机组燃煤采用掺烧低价褐煤的运行方式。但是褐煤的掺烧，对制粉系统产生了较大影响。掺烧褐煤后，磨煤机研磨出力和干燥出力下降，制粉系统存在爆炸和堵管的风险。针对磨煤机出力不足的问题，可通过煤粉细度优化调整、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方法对制粉系统进行改造，有利于提高磨煤机出力。
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