中储式制粉系统排粉机电流异常波动的研究

王瑞君

（华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 277100）

0 引言

华电国际十里泉发电厂330MW机组锅炉采用了美国CE燃烧工程公司的引进技术。锅炉为亚临界、一次中间再热、自然循环锅炉，采用平衡通风、四角切圆燃烧技术、中储式热风送粉系统，燃料为烟煤。本厂采用的是中储式热风送粉系统，采用4台350／600低速钢球磨煤机。原煤由原煤仓经皮带式给煤机送入球磨机，经空气预热器预热后的热空气作为干燥剂送入磨煤机，对煤进行加热干燥的同时，排粉机将煤粉吸入粗粉分离器，并在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离出来后，经回粉管道送至磨煤机中重新研磨，而合格的细煤粉进入细粉分离器，在细粉分离器中，依靠离心力分离的作用，把细粉直接送入其下方的煤粉仓或经输粉机送到相邻的煤粉仓中去[1-3]。

运行过程会出现排粉机电流异常波动的现象，使得排粉机的振动加剧，严重影响机组的安全运行。为彻底解决排粉机电流异常波动的问题，本文基于现场系统运行数据，结合相关理论知识，对制粉系统进行了全面的定量和定性分析，确定了细分分离器的锁气器动作，造成乏气送粉浓度增加，进而引发排粉机电流异常波动，通过调整锁气器重锤，增加锁气器动作频率，以此解决排粉机电流异常波动的问题，保障了机组的安全稳定运行[4]。

1 排粉机电流异常波动的描述

2018年1月～7月，正常运行过程中，#7炉共发生4次B排粉机电流异动的情况，第1次是机组正常运行期间，没有进行任何操作的情况下，排风机电流的峰值为80.83A；第2次是机组进行了停止磨煤机后，倒风过程中关小回风门的操作，在3s内排粉机电流波动峰值为101.03A；第3次是机组正常运行期间，略微开大磨煤机冷风挡板的过程中，排风机电流的峰值为66.11A；第4次是停止磨煤机的过程中，进行了减少给煤量，关小系统风热风挡板，开大系统风冷风挡板的操作，在2s内排粉机电流异动峰值为81.83A。

2 排粉机电流异动的原因分析

本厂330MW机组排粉机采用离心风机，其工作原理为：叶轮随转轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得惯性离心力，并使气体从叶片间的出口甩出，被甩出的气体挤入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低，外界气体就能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断地输送气体[5,6]。

制粉系统正常运行过程中，当出现给煤机断煤、磨煤机满煤、粗粉分离器堵塞、细粉分离器堵塞、排粉机入口防爆门爆破时，会造成排粉机电流异常波动，但是这4次排粉机电流为瞬间波动，持续时间很短，经就地检查，上述原因均已被排除[7]。

通过对制粉系统的工作原理分析，结合现场的PI（实时数据系统）对现场数据进行全面采集，需要采集数据点有负荷、B排粉机入口乏气流量、B粗粉分离器后负压、B排粉机出口压力、B排粉机入口温度、B排粉机入口压力、B排粉机出口温度、B排粉机电流、B磨煤机出口温度、B磨煤机出口压力、B磨煤机出口差压、B磨煤机入口负压、B磨煤机入口风温、B磨煤机A电机电流、B磨煤机B电机电流、B给煤机给煤量、A粉仓粉位I、A粉仓粉位II、B排回风门反馈、B排粉机热风挡板位置、B排粉机冷风挡板位置、B磨煤机热风挡板位置、B磨煤机冷风挡板位置、B磨煤机再循环风挡板位置、B1给粉机转速、B3给粉机转速、C1给粉机转速、C2给粉机转速、C3给粉机转速、C4给粉机转速、B1一次风速、B3一次风速、C1一次风速、C2一次风速、C3一次风速、C4一次风速、B1一次风煤粉浓度、B3一次风煤粉浓度、C1一次风煤粉浓度、C2一次风煤粉浓度、C3一次风煤粉浓度、C4一次风煤粉浓度。

在排除上述常规分析原因后，结合采集的PI数据，选择排粉机电流异动前后较短时间的数据分析，为了更好地进行原因分析，现在采取对比分析的方式，选择两个数据段AB分别为2018/06/29 10:36:0至2018/06/29 10:40:59、2018/06/30 08:34:00至2018/06/30 08:38:59，数据采集精度为1秒钟采集一次。

根据排粉机异步电动机定子电流特性，其定子电流异常变大，说明此时异步电动机输出的轴功率变大，而异步电动机输出的轴功率用于排粉机有效做功和克服摩擦做功。因此，需要分析排粉机离心风机的轴功率变化情况。

A时间段B排粉机入口风温最大值和最小值相差0.1949℃，B排粉机出口风温最大值和最小值相差0.0929℃，B磨煤机出口风温最大值和最小值相差0.2233℃，B磨煤机入口风温最大值和最小值相差6.4626℃。因此，可以排除B排粉机出、入口风温和B磨煤机出口风温的影响，同时需要考虑B磨煤机入口风温的影响。B时间段B排粉机入口风温最大值和最小值相差0.0787℃，B排粉机出口风温最大值和最小值相差0.0796℃，B磨煤机出口风温最大值和最小值相差0.1313℃，B磨煤机入口风温最大值和最小值相差8.2831℃。因此，可以排除B排粉机出、入口风温和B磨煤机出口风温的影响，同时需要考虑B磨煤机入口风温的影响。

A时间段为机组正常运行期间，没有任何操作，现在对该时间段B制粉系统各个风门状态进行统计分析，只有B磨煤机再循环风门有所动作，其他风门基本没有变化。

一次风速的变化如图1所示，从A时间图中可以看出，在150s附近，C1一次风速瞬间下降，B1、C1和C2变化较小，B3、C3和C4瞬间风速变大；从B时间图中可以看出，在167s附近，6个一次风管对应的风速异常增大。折算后的一次风煤粉浓度差压，如图2所示。由于折算后的一次风煤粉浓度差压基本维持在0～0.35之间，所以一次风煤粉浓度差压在该区域处于线性区，可以认为代表一次风煤粉浓度差压，在抛弃排粉机温度和一次风速影响的因素下，在峰值附近发生了风粉浓度的瞬时增大，同时考虑到给粉机转速在该范围内下降，对应的下粉量在下降，说明此时乏气送粉的浓度增大。

B排粉机入口乏气流量在峰值点附近，A时间段出现瞬间下降的趋势，B时间段出现小幅下降趋势。排粉机全压在峰值点附近，排风机全压瞬间增大，A时间段比B时间段的变化幅度更大。考虑到该时间段负荷变化很小，排粉机所带给粉机的负荷应该保持基本不变。综合在峰值点附近，给粉机转速下降，一次风煤粉浓度增加，A时间段正常运行，没有操作的情况下，B排粉机入口乏气流量瞬间减少，排粉机全压瞬间增大。虽然排粉机所带负载有效功率在该瞬间迅速增加，但全时间段观察可以看出，其功率变化未异常超出合理范围内，必然克服摩擦功率会大幅增加。因此，可以推断出，在进入排粉机的风煤粉浓度存在瞬间增大的现象。

排粉机入、出口压力在峰值点前后时间段内，基本呈现排粉机入口风压先减小再增大后减小的趋势，排粉机出口风压呈现先增大后减小的趋势。B粗粉分离器后负压在峰值点前后时间段，B粗粉分离器后负压呈现先增大后减小的趋势。

图1 一次风速的变化趋势Fig.1 Change trend of wind speed

图2 折算后的一次风煤粉浓度差压变化趋势Fig.2 Percent variation trend of the differential pressure of a wind pulverized coal concentration after calculation

综上分析，由于排粉机电流异动为瞬间的，同时排除机械故障，各相关参数也是瞬间变化。因此，可以判定造成排粉机电流异动的原因为细粉分离器的锁气器在煤粉积累较多时瞬间动作，造成乏气送粉浓度增大，进而造成排粉机出口风压增大，增大排风机轴功率，为维持排粉机风压稳定，促使B磨煤机再循环风挡板瞬间动作，进而引发制粉系统其它参数的变化。

3 结论

本厂排粉机电流异常波动时间短暂，为彻底解决排粉机电流异常波动，通过PI系统进行数据采集。为达到研究精度的要求，采样时间选择1s。结合相关理论知识，对制粉系统进行了全面的定量和定性分析，通过各要素间的关系分析，确定了细分分离器的锁气器动作，造成乏气送粉浓度增加，进而引发排粉机电流异常波动，造成相关制粉系统参数的瞬间变化。通过调整锁气器重锤，增加锁气器动作频率，解决了排粉机电流异常波动的问题，保障了机组的安全稳定运行。