300MW機組鋼球磨煤機出口溫度的控制方式

1、1999年第9期電力建設(shè)43300MW機組鋼球磨煤機出口溫度的控制方式TemperatureControlMethodatBallMillOutletof300MWUnit朱賜英(湖北省電力試驗研究所,武漢市,430077)摘要目前,鋼球磨煤機出口溫度控制系統(tǒng),有2種典型控制方式,均存在一些影響系統(tǒng)安全和調(diào)節(jié)效果不理想的缺陷。針對2種典型控制方式的特點而改進的控制方式,既吸取了原控制方式的優(yōu)點,又克服了原控制方式的缺點,大幅度降低了磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)和負壓控制系統(tǒng)之間的耦合程度,提高了制粉系統(tǒng)運行方式的靈活性和安全性。關(guān)鍵詞制粉系統(tǒng)鋼球磨煤機出口溫度控制方式目前,我國300MW火電機組燃煤

2、鍋爐的制粉系統(tǒng)大部分是采用鋼球磨煤機中間儲倉式的制粉系統(tǒng)。該系統(tǒng)中鋼球磨煤機的出口溫度控制是關(guān)系到磨煤機制粉效率和制粉系統(tǒng)安全的一個重要環(huán)節(jié)例來實現(xiàn)的,不同的控制方式、統(tǒng)運行實踐表明,這些控制方式雖然都能實現(xiàn)溫度控制的目的,但是有些控制方式存在一些影響系統(tǒng)安全和調(diào)節(jié)效果不理想的問題。因此有必要對不同控制方式的特點進行分析和探討,比較它們的優(yōu)劣,并提出更合適的鋼球磨煤機溫度控制方式。性和安全性兩方面考慮必須將磨煤機出口的混合風(fēng)。21目前,我國大型火電機組的鋼球磨煤機中間儲倉式制粉系統(tǒng)干燥劑和輸送介質(zhì)一般是采用由送風(fēng)機提供的經(jīng)過空氣預(yù)熱器加熱的熱風(fēng),同時又采用環(huán)境空氣作為冷風(fēng)來與上述熱風(fēng)混合,以改

3、變進入磨煤機的熱風(fēng)溫度。磨煤機出口溫度控制的機理就是:根據(jù)磨煤機出口溫度調(diào)整熱風(fēng)和冷風(fēng)的比例,即調(diào)整進入磨煤機的熱風(fēng)溫度,以適應(yīng)磨煤機內(nèi)的煤量和煤水分含量的變化,最終實現(xiàn)磨煤機出口的混合風(fēng)溫度控制。從控制原理上講,磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)是一個簡單的單回路控制系統(tǒng)。但是實踐表明,在如何實現(xiàn)這個控制的控制方式上有許多問題值得我們探討。其關(guān)鍵是實現(xiàn)溫度控制的熱風(fēng)調(diào)節(jié)門、冷風(fēng)調(diào)節(jié)門和隔絕門在管路上應(yīng)如何布置才能達到安全有效的目的。212典型控制方式1典型控制方式1如圖1所示,熱風(fēng)首先經(jīng)過隔絕門,然后再經(jīng)過熱風(fēng)調(diào)節(jié)門進入磨煤機入口。冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的出口管道是連接在隔絕門和熱風(fēng)調(diào)節(jié)門之間的管道上。冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的

4、入口管道上有一個喇叭形取風(fēng)口直接對大氣。其中,熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和冷風(fēng)調(diào)節(jié)門是開度可連續(xù)調(diào)節(jié)的閥門,接受溫度控制系統(tǒng)的控制;隔絕門是全開全關(guān)式的兩位門,接受聯(lián)鎖1溫度控制的目的鋼球磨煤機出口溫度實際上反映了磨煤機出口熱風(fēng)和煤粉的混合溫度,因此鋼球磨煤機出口溫度控制的目的具有經(jīng)濟性和安全性兩方面:一方面,原煤一般含有較大的水分,在磨制過程中必須有干燥劑對其同時進行干燥以減少水分,才能磨成合格的煤粉和提高可磨系數(shù),而且干燥的煤粉也便于儲存和輸送。此外,煤粉含水分少也有利于在爐內(nèi)著火和燃燒。由于煤粉水分含量與磨煤機出口的混合風(fēng)溫度有關(guān):混合風(fēng)溫度高時,煤粉的水分含量較少。因此從經(jīng)濟性講需要提高磨煤機出口混合

5、風(fēng)溫。另一方面,又必須注意到,混合風(fēng)溫提高的同時煤粉溫度也提高了。由于煤粉溫度過高易造成煤粉的自燃和爆炸,所以為了防止煤粉在制粉系統(tǒng)中自燃和爆炸,從安全性講這個溫度又不能過高。因此,從經(jīng)濟收稿日期:1999-04-1844電力建設(shè)1999年第9期管道內(nèi)氣體流動的另一個特點是氣體的流速與兩端的壓力差成正比,與管道的阻力成反比。磨煤機出口溫度控制系統(tǒng)就是通過改變熱風(fēng)/冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度,即改變熱風(fēng)/冷風(fēng)的流動阻力(調(diào)節(jié)門的通流面積)來改變熱風(fēng)/冷風(fēng)量,從而實現(xiàn)溫度控制。但是,其前提是要有使氣體流動的正確的壓力差。3各種控制方式特點的分析比較311典型控制方式1的特點圖1典型控制方式1典型控制方式1的

6、特點是熱風(fēng)首先經(jīng)過隔絕門,理論上講可以將制粉系統(tǒng)與熱風(fēng)系統(tǒng)完全隔絕開,這樣在制粉系統(tǒng)(包括熱風(fēng)/冷風(fēng)調(diào)節(jié)門)有故障時有利于檢修。但是,該控制方式存在以下缺陷:(1)由于熱風(fēng)調(diào)節(jié)門位于冷風(fēng)進口之后,所以熱風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度不但影響熱風(fēng)量而且還影響冷風(fēng)量,)。因此,這(2)該控制方式,反過來負壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定又影響溫度控制系統(tǒng)?？偟闹v加大了2個控制系統(tǒng)之間的耦合程度,降低了2個控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。(3)更為嚴重的是,當由于下煤不暢等因素造成磨煤機出口溫度過高時,控制系統(tǒng)會大幅度關(guān)小熱風(fēng)調(diào)節(jié)門來維持出口溫度的正常;但此時由于熱風(fēng)調(diào)節(jié)門的阻力過大,可能會造成冷風(fēng)進口處的壓力P3成為正壓(見圖3),從而會形

7、成不是冷風(fēng)進入制粉系統(tǒng),而是熱風(fēng)從冷風(fēng)取風(fēng)口處外冒。由于冷風(fēng)取風(fēng)口附近一般都布置有電纜通22保護信號控制。213典型控制方式2典型控制方式2如圖2所示,熱風(fēng)首先經(jīng)過熱風(fēng)調(diào)節(jié)門,然后再經(jīng)過隔絕門進入磨煤機入口。冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的出口管道是連接在熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和隔絕門之間的管道上。冷風(fēng)調(diào)節(jié)門的入口管道上有一個喇叭形取風(fēng)口直接對大氣。2種控制方式的區(qū)別僅僅是熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和隔絕門的布置位置不同,但是由此而造成熱風(fēng)和冷風(fēng)流動特性的影響卻是很大的,并且涉及到系統(tǒng)的控制特性和安全性能。213冷熱風(fēng)流動特性300MW火電機組制粉系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)中,熱風(fēng)是利用送風(fēng)機產(chǎn)生的P1和制粉系統(tǒng)排粉機產(chǎn)生的負壓P2構(gòu)成的壓力差來克

8、服管道和閥門的阻力,并將熱風(fēng)送入制粉系統(tǒng)以及輸送煤粉;冷風(fēng)是利用制粉系統(tǒng)排粉機產(chǎn)生的負壓P2和大氣壓P0構(gòu)成的壓力差來克服管道和閥門的阻力,將冷風(fēng)吸入熱風(fēng)管道與熱風(fēng)混合。必須指出的是保證冷風(fēng)能進入熱風(fēng)管道的一個重要參數(shù)是冷風(fēng)入口處L點的壓力P3應(yīng)該是負壓。否則不可能實現(xiàn)冷熱風(fēng)混合和進入制粉系統(tǒng)的目的。因為,管道內(nèi)氣體流動的特點是從壓力高的地方流向壓力低的地方。圖3風(fēng)管道壓力分布圖1999年第9期電力建設(shè)45道,所以200以上的熱風(fēng)外冒會嚴重損壞附近的電纜,很不安全。漢川電廠1號機組、青山電廠12號機組和襄樊電廠1號機組等在原設(shè)計中均采用了典型控制方式1,在試運初期均暴露了上述的缺陷。312典型

9、控制方式2的特點典型控制方式2的特點是熱風(fēng)首先經(jīng)過熱風(fēng)調(diào)節(jié)門然后再經(jīng)過隔絕門,并且熱風(fēng)調(diào)節(jié)門位于冷風(fēng)進口之前。這種控制方式可以克服典型控制方式1的諸多缺陷:由于熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開度太小而造成熱風(fēng)從冷風(fēng)取風(fēng)口外冒的問題;改變熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開度時同樣影響冷風(fēng)量而不利于控制的問題;熱風(fēng)總量變化造成溫度控制系統(tǒng)和負壓控制系統(tǒng)耦合加重的問題。雖然,在改變熱風(fēng)調(diào)節(jié)門開度時也會改變冷風(fēng)進口處的壓力P3從而影響冷風(fēng)量,但是兩者的作用關(guān)系是有利于溫度控制的。其相互影響關(guān)系是:當溫度高時關(guān)小熱風(fēng)調(diào)節(jié)門,減少熱風(fēng)量,壓力P3更負,從而增大冷風(fēng)量。漢川電廠1,2×300MW機組、2×300MW機組、二期2&

10、#215;300MW機組也都采用了典型控制方式2。圖4控制方式3理論分析的基礎(chǔ)上,提出了控制方式3的改進方案?？刂品绞?如圖4所示,熱風(fēng)首先經(jīng)過隔絕門,然后再經(jīng)過熱風(fēng)調(diào)節(jié)門,冷風(fēng)進風(fēng)口則位于隔絕門和熱風(fēng)調(diào)節(jié)門之后,冷熱風(fēng)混合后再一起進入制粉系統(tǒng)。412:(1);(2)。因此,控制方式3不但克服了上述2種控制方式的缺陷,而且又保留了它們的優(yōu)點:(1)隔絕門處于最前的位置,可以將制粉系統(tǒng)和熱風(fēng)/冷風(fēng)調(diào)節(jié)門與熱風(fēng)系統(tǒng)完全隔絕開,這樣在制粉系統(tǒng)(包括熱風(fēng)/冷風(fēng)調(diào)節(jié)門)有故障時有利于檢修;(2)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門在冷風(fēng)進口之前,熱風(fēng)調(diào)節(jié)門的開度變化對冷風(fēng)量的變化的影響比較小,并且這種影響也是有利于溫度控制的;(

11、3)熱風(fēng)調(diào)節(jié)門在冷風(fēng)進口之前,所以即使熱風(fēng)調(diào)節(jié)門完全關(guān)閉也不會造成冷風(fēng)進口處壓力P3呈正比,確保熱風(fēng)不會從冷風(fēng)取風(fēng)口外冒;(4)制粉系統(tǒng)停運期間隔絕門將熱風(fēng)系統(tǒng)與制粉系統(tǒng)和冷熱風(fēng)調(diào)節(jié)門完全隔絕,調(diào)節(jié)門關(guān)閉不嚴也不會外冒熱風(fēng);(5)熱風(fēng)/冷風(fēng)調(diào)節(jié)門接受調(diào)節(jié)器統(tǒng)一控制時,可以保證總風(fēng)量變化很小,從而大幅度地降低了溫度控制系統(tǒng)和負壓控制系統(tǒng)之間的耦合程度;(6)制粉系統(tǒng)停運過程中,隔絕門只是隔斷了熱風(fēng)系統(tǒng),冷風(fēng)通道仍然是暢通的,有利于制粉系統(tǒng)的通風(fēng)。413改進方案的應(yīng)用情況襄樊電廠1號機組制粉系統(tǒng)磨煤機出口溫度控制系統(tǒng),按照控制方式3對原熱風(fēng)門、冷風(fēng)門等安裝位置改進后,消除了原控制方式的缺陷,徹底排

12、除了熱風(fēng)外冒的可能性,保證了制粉系統(tǒng)運行正常;磨煤機出口溫度對象特性改善,控制品質(zhì)提高;磨煤機出口溫度控制和負壓控制之間的耦合程度大幅度降(下轉(zhuǎn)第51頁)典型控制方式2雖然克服了控制方式1的缺陷,但是它也帶來了新的問題:(1)由于隔絕門在熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和冷風(fēng)調(diào)節(jié)門之后,所以它只能隔絕制粉系統(tǒng)而不能隔絕熱風(fēng)調(diào)節(jié)門和冷風(fēng)調(diào)節(jié)門;而這2個調(diào)節(jié)門一般是比較容易出故障,所以這種控制方式不利于對上述調(diào)節(jié)門的檢修。(2)由于調(diào)節(jié)門一般不容易關(guān)閉很嚴,所以在機組運行期間時制粉系統(tǒng)停運過長,有可能會由于熱風(fēng)正壓的作用而造成熱風(fēng)從冷風(fēng)取風(fēng)口外冒;當然由于有兩道調(diào)節(jié)門關(guān)閉,這種可能性不大。(3)制粉系統(tǒng)停運過程中,由于

13、隔絕門的關(guān)閉不利于制粉系統(tǒng)的通風(fēng)。4控制方式的改進和實際應(yīng)用情況411控制方式的改進襄樊電廠1號機組制粉系統(tǒng)的磨煤機出口溫度控制原設(shè)計是采用典型控制方式1。雖然在調(diào)試初期調(diào)試單位對此控制方式提出異議,由于設(shè)計方認為這是典型設(shè)計,并且管道、調(diào)節(jié)門等均已經(jīng)安裝完畢,所以決定暫不作修改,試運后觀察效果。但是,在制粉系統(tǒng)首次投運時即暴露了上述分析的缺陷,特別是熱風(fēng)外冒問題使得制粉系統(tǒng)無法正常運行。在總結(jié)了以往經(jīng)驗和對上述2種典型控制方式1999年第9期電力建設(shè)51先形成氧化鋁,這層致密的氧化物可阻止鋅液的進一步氧化;(2)盡量減少排氣扇的開啟;(3)采用低溫鍍鋅工藝;(4)在打灰和撈灰時,不要探得太深

14、,以免攪動鋅液,使鋅灰中混入過多鋅的顆粒;(5)在下班保溫時鋅液面上覆蓋上鋅灰。213降低過厚鋅層減少鋅瘤的方法:(1)控制鍍件機加工質(zhì)量,減少毛刺拉角;(2)按工藝爐溫操作;(3)對長工件要掌握好出鍋角度及速度;(4)操作人員及時將余鋅振落。215減少返鍍件,提高鍍鋅件的合格率引起鍍件漏鍍的因素有:鍍件表面有污物,鍍件表面溶劑燒焦,鋅液含鋁量過高?？刂坡╁兊姆椒ㄓ?(1)加強鍍件進料工序的質(zhì)量檢驗,對表面有污物、焊渣等的鍍件應(yīng)分類處理、碼放;(2)加強酸洗、溶劑處理工序的質(zhì)量控制,確保鍍件表面清潔;(3)對溶劑處理過的工件盡量避免用手觸摸,防止鍍件表面上的溶劑被破壞,并將其放在干凈的場地上,

15、避免沾上污物;(4)鍍件下鋅鍋時要求勻速連續(xù),避免由于卡殼現(xiàn)象而將鍍件表面上的溶劑燒焦;(5)鍍件下鍋前應(yīng)干燥,避免炸鋅;(6;(7)。,。解決辦法是勤撈渣,鍍件出鍋前將鋅液面上的灰打掃干凈。216鍍鋅件結(jié)構(gòu)的工藝性設(shè)計鍍鋅溫度高、時間長,鐵鋅反應(yīng)快,鍍鋅層中鐵鋅合金層厚;鍍件表面粗糙,使其表面生成一系列凹凸點,這種粗糙的表面能從鋅鍋內(nèi)帶出更多的純鋅;鍍件在出鍋時速度越快,鍍鋅層中純鋅層越厚;當一次鍍鋅件數(shù)量過多,間隔過密時,鍍件周圍的鋅液溫度迅速下降,其流動性差,易引起鋅的過早凝固,鍍鋅層中純鋅層變厚,從而使鍍鋅層變厚;因工件漏鍍,二次回鍍后其鍍層超厚。降低過厚鋅層的方法有:(1)采用低溫鍍

16、鋅;(2)工件不得過酸洗,保持工件表面光滑;(3)控制鍍件出鍋角度和速度,并在鍋上方停留一定時間,速度控制在018113m/min,用雙速葫蘆;(4),鍍件排列過密,;(加強鍍件前處理,減少二次回鍍。214減少鋅瘤及積鋅鍍件上有毛刺拉角,容易造成積鋅形成鋅瘤;長工件起鍋帶起的鋅液流程長,來不及流完便凍結(jié),在鍍件的吊掛下端會形成一條長長的鋅帶;小工件熱容量少,出鍋后冷卻快,將引起鋅瘤增多;鍍鋅溫度低,出鍋后很快接近凝固點,將會有滴瘤留在工件上。鍍鋅工件結(jié)構(gòu)應(yīng)避免不必要的凹坑、沉孔、間隙、槽穴,對于容易造成鋅液沉積的死角應(yīng)開工藝孔,使鋅液便于流動。217強化質(zhì)量檢驗工作為了提高鍍鋅質(zhì)量降低鋅耗,必須加強鍍件的質(zhì)量檢驗工作,及時發(fā)現(xiàn)鍍鋅缺陷,以便及時調(diào)整工藝參數(shù)和操作。(上接第45頁)低,2個控制系統(tǒng)都具有很好的調(diào)512襄樊電廠1號機組制粉系統(tǒng)運行實踐表明,按節(jié)品質(zhì)和安全性;提高了制粉系統(tǒng)運行方式的靈活性和安全性。實踐證明,控制方式3比原來的2種典型控制方式都要優(yōu)越,完全達到了上述分析的效果。照控制方式3對原磨煤機出口溫度控制方式的改進方案達到了預(yù)期效果,有效地解決了原控制方式存在的問題,保證了制粉系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行。51