（内蒙古京能康巴什热电有限公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017000）
摘要：近年来，随着原煤价格的持续上涨，我国很多燃煤电站锅炉开始掺烧水分较高的经济性煤种，最常见的是泥煤和褐煤等。由于燃用煤质的变化，导致锅炉的磨煤机等设备无法正常运行，出现了磨煤机出口温度偏低、煤粉管道堵塞等问题的发生。同时，我国很多燃煤电站锅炉的#3高压加热器抽汽取自中压缸中部，蒸汽温度偏高（接近500℃），而#3高压加热器耐温都在480℃左右，过高的抽汽温度严重影响了#3高压加热器的安全性。利用#3高压加热器抽汽将锅炉空气预热器出口的热一次风进行再次加热，一方面提高了磨煤机进口温度，另一方面解决了#3高压加热器超温的问题。通过该方法，磨煤机进口的一次风温度可提高30℃以上，磨煤机出口温度可提高10℃左右，#3高压加热器进汽温度降低了100℃以上，不仅有效解决了磨煤机出口温度偏低的问题，避免了堵磨等问题的发生，同时解决了#3高压加热器超温的安全问题。
关键词：磨煤机；一次风；蒸汽；高压加热器
简介：近年来，随着原煤价格的持续上涨，我国很多燃煤电站锅炉开始掺烧水分较高的经济性煤种，最常见的是泥煤和褐煤等。由于更换经济性煤种之后，实际燃用的煤质与锅炉的原设计煤质偏差较大，主要体现在原煤水分上面。
内蒙古京能康巴什热电有限公司现有2台350MW机组，锅炉型号SG-1210/25.4－M4402，超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。采用ZGM113K-II中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配5台中速磨煤机，完全燃烧设计煤种时，4台运行，1台备用，锅炉燃烧一次风率为23%；完全燃烧校核煤种时，5台运行，锅炉燃烧一次风率为28%。锅炉原设计燃用收到基水分为13.25%的烟煤，为了提高全厂经济性，实际燃烧的煤种掺烧了部分含水量较高的泥煤。在掺烧部分泥煤之后，入炉煤的收到基水分升高到了25%左右。煤质分析如下：
表1锅炉原设计煤质分析与现燃用煤质分析
由上表可知，与设计煤种相比：锅炉现燃用煤种的收到基水分由13.25%上升到了25%，原煤的低位发热量由17981kj/kg下降到了15167.6kj/kg。
由于燃用煤质的变化，导致目前磨煤机无法正常运行，出现了磨煤机出口温度偏低（设计温度70℃，实际运行55℃）、煤粉管道堵塞等问题的发生。磨煤机热力参数如下表所示：
表2磨煤机原设计与现运行参数对比
由上表可知，原设计满负荷情况下4台磨煤机运行，在磨煤机进口风温290℃的情况下，研磨51.75t/h原煤，磨煤机出口温度可达到70℃；在实际运行过程中，由于原煤水分的增大，导致只能5台磨煤机同时运行（无备用磨），每台磨煤机给煤量在43.42t/h、进口温度300.66℃的情况下，磨煤机出口温度只有55.52℃。
内蒙古京能康巴什热有限公司同时存在#3高压加热器超温的问题。#3高压加热器的抽汽取自中压缸中部，抽汽温度为495℃，远高于设计值480℃。由于电厂未安装#3高压加热器抽汽蒸汽冷却器，因此造成了#3高压加热器超温，安全问题频发。
目前解决磨煤机出口问题偏低的问题主要集中在增大磨煤机进口风量上面，该方法受到了磨煤机最大通风量和一次风机风量两方面的限制，效果不佳。而解决#3高压加热器超温的问题主要集中在增加蒸汽冷却器方面，效果比较单一。
为了解决上述问题，内蒙古京能康巴什热电有限公司通过使用#3高压加热器抽汽加热进入磨煤机的热一次风，换热之后的蒸汽继续送往#3高压加热器加热给水。该方法一方面使磨煤机进口风温得到提高，从而提高了磨煤机出口温度；另一方面降低了#3高压加热器进口的蒸汽温度，保证了#3高压加热器的安全，为燃煤电站锅炉提供了一种联合处理技术。
1 实验部分
保证锅炉改造前后主要性能参数和燃用煤种不发生变化，对锅炉进行#3高压加热器抽汽-空气换热系统改造。改造后的锅炉效率采用反平衡法计算，改造的内容及结果如下：
1.1锅炉负荷及煤质
表3 改造前后煤质变化情况
1.2设备装置
改造的流程如图1所示。
图1 锅炉改造流程图
1.2.1换热器
换热器由北京慧峰仁和股份有限公司生产，管型为外三维肋片管，顺列布置，换热器的结构参数如下表所示：
表4 换热器结构参数表
与其它型式的换热器相比，三维肋片管是由肋片组成的非连续的新一代强化传热管，实现了二元流动向三元流动的转变；换热能力、抗积灰能力更强；一体化加工形成，没有接触热阻；能调整管壁温度，有利于降低低温腐蚀风险；能使换热管管间距适当加大，利于清灰和检修换管；管内、外同时换热强化，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能优异的高效传热元件。
1.2.2 #3高压加热器
#3高压加热器为济南压力容器厂生产的固定式压力容器，主要技术参数如下表所示：
表5 #3高压加热器技术参数表
2 结果与讨论
2.1 改造前后磨煤机出口温度的变化
在270MW和350MW两个负荷下进行换热器系统投运前后的磨煤机出口温度对比试验，试验数据如下表所示：
表6 系统投运前后磨煤机出口温度变化情况
270MW工况投运时磨煤机出口平均温度为65.84℃，系统切除时磨煤机出口平均温度为59.62℃，即系统投运时，磨煤机出口温度增加6.22℃。350MW工况投运时磨出口平均温度为63.67℃，系统切除时磨煤机出口平均温度为59.02℃，即系统投运时，磨煤机出口温度增加4.65℃。系统投运后，进入磨煤机的热风温度上升，提高了磨煤机的干燥出力。
2.2改造前后磨煤机进口温度的变化
在270MW和350MW两个负荷下进行换热器系统投运前后的磨煤机进口温度对比试验，试验数据如下表所示：
表7系统投运前后磨煤机进口温度变化情况
270MW工况投运时热一次风在换热器内温升为39.75℃，350MW工况投运时热一次风在换热器内温升为39.86℃。热一次风设计最大温升为33℃，实际运行各工况都超过设计值。
2.3改造前后给水温度的变化
在270MW和350MW两个负荷下进行换热器系统投运前后的给水温度对比试验，试验数据如下表所示：
表8系统投运前后给水温度变化情况
由上表可见，270MW工况系统投运前后给水温度变化0.3℃，350MW工况系统投运前后给水温度几乎没有变化。这是因为虽然#3高压加热器水侧出口温度降低，但1号高加和2号高加增大了抽汽量，使最终给水温度变化不大。
2.4三维肋片管换热器换热量
表9 各工况下三维肋片管换热器换热量计算表
由上表可知， 270MW工况下三维肋片管换热器换热量为4.22MW比同工况下的设计值多45.9%，350MW工况下三维肋片管换热器换热量为4.33MW比同工况下的设计值多22.5%。
2.5 三维肋片管换热器蒸汽侧的阻力
表10 各工况下三维肋片管换热器蒸汽侧阻力数据表
由上表可知， 270MW工况下三维肋片管换热器蒸汽侧阻力为0.23MPa，330MW工况下三维肋片管换热器蒸汽侧阻力为0.32MPa。350MW工况下设计蒸汽流速为17.93m/s，阻力为0.2MPa。实际运行蒸汽侧阻力不大，不影响#3高压加热器的正常运行。
2.6三维肋片管换热器空气侧阻力
表11 各工况下三维肋片管换热器空气侧阻力数据表
由上表可知， 270MW工况下三维肋片管换热器空气侧阻力为380.57Pa，330MW工况下三维肋片管换热器空气侧阻力为412.05Pa。350MW工况下设计蒸汽流速为11.55m/s，阻力为300Pa。空气侧阻力增加值在一次风机压头裕量以内，不影响一次风机正常运行。
2.7 改造前后锅炉效率的变化
系统投运前后，机组变化较小，排烟温度、飞灰和炉渣含量变化很小，锅炉效率变化也很小。由于来自三段抽汽的蒸汽加热了热一次风，相当于锅炉单位燃煤量输入热量增加，这会减少锅炉的各项热损失，最终起到提高锅炉效率的作用。
表12 改造前后各工况下锅炉效率变化计算表
3 结论
（1）与传统的提高磨煤机出口温度方法和降低#3高压加热器抽汽温度方法相比，该方法将两者有机而高效的进行了统一；
（2）通过该项方法的改造，#3高压加热器进汽温度从492.28℃降低至327.96℃，磨煤机出口温度由55.35℃提高至60.05℃；
（3）该方法一方面彻底解决了磨煤机出口温度偏低的问题，另一方面彻底解决了#3高压加热器超温的问题。
参考文献：
[1]内蒙古康巴什热电厂2×350MW空冷机组工程磨煤机技术协议，6-8。
[2]王春昌，燃煤电厂锅炉热一次风加热器的研制及开发，中国电力，2011，44（1）56-59。
[3]国家能源局《DL/T5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》，14-16 。
论文作者:庞龙,胡运冲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：加热器论文; 温度论文; 换热器论文; 工况论文; 磨煤机论文; 锅炉论文; 高压论文; 《电力设备》2019年第1期论文;