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磨煤机再循环风门开度对锅炉经济性和安全性的影响

文档作者：蔡新春，王利峰，武卫红，刘涛，董晓华文档来源： 1．山西电力科学研究院 2．中电投山西永济热电有限公司，		点击数：	更新时间： 2022年11月28日
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2007年2月
第8卷第2期
电力设备
Electrical Equipment
Feb．2007
Vo1．8 NO．2
磨煤机再循环风门开度对锅炉经济性和
安全性的影响
蔡新春 ，王利峰 ，武卫红 ，刘 涛 ，董晓华
(1．山西电力科学研究院，山西省太原市030001；2．中电投山西永济热电有限公司，山西省运城市044500)
摘要：在制粉系统的运行中，三次风温和三次风率往往不能同时满足设计值，磨煤机再循环风门开度直接影响三次风
温和三次风率。为了解磨煤机再循环风门开度对锅炉炉膛温度、飞灰含碳量以及高温受热面壁温的影响，特进行了专项
试验。试验表明三次风率的大小对锅炉燃烧的影响较大，较佳的磨煤机再循环风门开度可以提高锅炉的经济性和安
全性。
关键词：再循环风门；三次风率；炉膛温度；飞灰含碳量；壁温
中图分类号：TK223、21，TM621．2
0 引言
漳泽电厂Ⅱ期4号苏制Eli一670—13．8—545KT
型蒸汽锅炉，自投产以来，存在着锅炉效率低、高温再
热器和高温过热器等受热面超温变形频繁爆管的问
题，严重影响了电厂的安全经济运行。经过燃烧优化
调整及多项技术改进，机组运行的可靠性大大增加，
下面从磨煤机再循环风门开度对锅炉运行的经济性
和安全性的影响方面进行详细的试验总结。
1 系统简介
该厂锅炉为单汽包、自然循环、双炉膛、超高压中
间再热、固态排渣煤粉锅炉。锅炉受热面呈T型布
置，炉膛为矩形，被沿高度方向布置的中间光管双面
水冷壁分成前后两个半炉膛。在双面水冷壁上设有
开孔以平衡其压力。炉膛左右两侧布置2个下行烟
道与锅炉左右两侧的过渡烟道相连接。
锅炉配有两套钢球磨煤机中间储仓式制粉热风
送粉系统。燃烧器两侧墙对冲布置，在炉膛左右两侧
墙上13 600 mm和18 100 mm标高处分上下2层布置
16支旋流式煤粉喷燃器，每侧8支，每层4支。在上
层喷燃器以上的左右两侧墙20 600 mm 标高处还对
称布置三次风喷燃器8支，每侧墙各4支。旋流燃烧
器其一次风结构为蜗壳式，内部加装有特殊的内螺纹
均流线，二次风结构为可调的轴向叶片，一、二次风旋
转方向相同，相邻两燃烧器旋转方向相反。
2 试验说明
在球磨机制粉系统正常运行中，要保证最大的制
煤出力和最小的制粉电耗，另外，要关心的是三次风
温和三次风率(或三次风量)。对于三次风温和三次
风率的要求，主要是根据煤值的热量、水分、可磨系
数、挥发分等因素来确定，也与空气预热器的热风温
度和磨煤机再循环风管的管径有关。漳泽电厂所燃
用的煤种属贫煤系列，设计三次风速、三次风率和三
次风温分别是39．7 m／s、20％ 和120 oC，实际运行中
很难与设计值相吻合，即风率高于设计值而风温低于
设计值。三次风率和三次风温是通过磨煤机的再循
环风门的开度来调节的。在煤质和热风温度一定的
情况下，开大再循环风门时三次风率降低、三次风温
升高，关小再循环风门时三次风率降低、三次风温
升高。
由于三次风率和三次风温很难同时满足设计值，
实际运行中往往是三次风率高于设计值和三次风温
低于设计值，为此特通过试验来寻找较佳的磨煤机再
循环开度。
另外，4号炉满负荷运行时，引风机挡板已开到最
大，送风量无法增加，同时在尾部烟道漏风较大的情
况下，锅炉燃烧所需风量略显不足。在这种状况短时
间内无法改变的前提下，如何将现有风量合理分配显
得至关重要，而磨煤机再循环风门开度大小直接影响
到二、三次风率分配。
3 磨煤机再循环风门特性试验
3．1 磨煤机再循环风门开度对炉膛温度的影响
本炉设计三次风速为39．7 m s(风温为120℃ )，
冷态试验说明当再循环风门开度较小时，三次风速将
达到80 m／s左右，随着再循环风门开度的增大，三次
风速逐渐减小，当开度在50％ 左右时三次风速为40～
50 m／s。
表1是在热态调整试验中215 Mw 负荷下，磨煤
机再循环风门开度分别为20％ 、40％ 和50％ 时的炉膛
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20 电力设备 第8卷第2期
温度情况。由表1可见，随着再循环风门开大，在炉
内19．5 Ill标高三次风出口区域，炉膛温度逐渐升高。
当开度为40％ 一50％ 时，炉温在1 430℃ 左右，且温
度场较为均匀。其原因是再循环风门开度较小时，三
次风率较大，且90℃ 左右的三次风温相对于350℃
左右的二次风温而言温度较低，对炉膛温度的影响
较大。
表1 磨煤机再循环风门开度对炉膛温度的影响
标高 温度／~C
位置
20％开度 40％开度 50％开度
19．5 1 390 _—— 1 350 —— 1 31O 1 44O
前 16．8 1 360 1 36O 1 390 1 350 1 380 1 320
12．3 1 20o 1 230 1 180 1 230 1 210 1 26o
19．5 1 350 1 350 1 400 1 410 1 330 1 330
后 16．8 1 36o 1 36o 1 380 1 400 1 380 1 400
12．3 1 10o _—— 1 180 1 180 1 200 1 180
3．2 磨煤机再循环风门开度对磨煤机出口温度的
影响
满负荷时再循环风门开度大于50％ 时，磨煤机干
燥出力不足，出口温度降低，影响磨煤机出力。表2
是再循环风门开度对磨煤机出口温度的影响。对燃
用贫煤的锅炉而言，磨煤机出口温度为90℃ 可以正
常运行。
随着磨煤机再循环风门开度增加，排粉机电流逐
渐增大，从20％增加到50％ 时，电流增大3 A，每年制
粉电耗增加1．7万元。
3．4 磨煤机再循环风门开度对安全性的影响
再循环风门开度对热段高温过热器、冷段高温过
热器、边屏过热器、中屏过热器、高温再热器、低温再
热器壁温的影响见表4～6。
表4 再循环风门开度对高温过热器炉外
壁温的影响
热段高温过热器／oC 冷段高温过热器／℃
开度／％
甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 534．4 541．8 542．3 531．4 539．7 515．2 495．1 5嘴．1 514．2 508
40 537．5 541．8 54n 5 531．0 537．7 515．1 492．3 5o7．1 514 3 5o7
50 542．3 538．4 534．6 525．4 535．2 509．7 492．2 501．1 51Q 2 503
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分别为4点的平均值；②平均壁温实
际为16点的平均值。
表5 再循环风门开度对屏式过热器炉外壁温的影响
开度 边屏过热器／℃ 中屏过热器／℃
％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 461．1 464．0 452．9 463．1 458．8 42Q 0 401．7 430,4 415．9 417．(
40 46幺3 459．5 454．4 461．4 459．4 419．3 404．6 428．5 419．1 417．E
50 452．1 453．9 448．4 459．9 453．9 412．7 40o．7 428．7 414．6 414 ：
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分别为3点的平均值；②平均壁温实
际为12点的平均值。
表2 再循环风门开度对磨煤机出口温度的影响 表6 再循环风门开度对再热器炉外壁温的影响
磨煤机出口温度／℃
开度／％
甲磨 乙磨
20 98．8 105
●
40 92．7 103
50 90．5 96．5
3．3 再循环风门开度对锅炉经济性的影响
不同的再循环风门开度对排烟温度、飞灰可燃
物、大渣含碳量及排粉机电流的影响见表3。
表3 再循环风门开度对锅炉效率排粉机电流的影响
开度 飞灰可 大渣含 排烟温
度／oC 锅炉效 排粉机电流A
／％ 燃物／％ 碳量／％ 甲侧 乙侧 量 ／％ 甲磨 乙磨
20 7．40 1．01 157．6 166．4 90．36 64．7 52．7
40 6．44 1．2 155 164 90．68 65．3 52．9
50 4．95 1．12 156 163．2 91．12 68 54．5
由表3可见：随磨煤机再循环风门开度增加，飞
灰可燃物逐渐减小，大渣含碳量变化不大，排烟温度
降低3℃ 左右，锅炉效率有所增加。磨煤机再循环风
门开度从20％ 增加到50％ ，锅炉效率增加约0．76％ ，
供电煤耗约降低2．622 g／kWh，若煤价按250 t计
算，年节约费用约75万元。
开度 高温再热器／℃ 低温再热器／℃
／％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 545．7 546．2 546．0 544．2 545．5 463．2 462．9 464．3 463．4 463
40 543．2 544．1 543．3 543．7 543．6 463．4 459．3 464．3 463．1 462
50 543．1 545．6 543．7 540．7 543．3 460．7 458．6 464．5 462．3 461
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分别为4点的平均值；②平均壁温实
际为16点的平均值。
尽管仪表指示壁温有一定的系统测量误差，但表
4、5、6中的数值是来自稳定工况下主控CIRT画面，无
人为因素，试验结果的趋势还是可靠的。从上表可看
出随着磨煤机再循环风门开度从20％ 增大到50％ ，
高温受热面平均壁温降低2～5℃ ，原因是由于三次
风量的减小，炉膛温度升高，在送风量不变的情况下
二次风增加，炉内燃烧充分，燃烧后移程度有所减弱。
近年来尽管锅炉受热面泄漏次数大大减少，但在
2002—2003年均发生了高温过热器超温爆管事故，给
电厂带来较大经济损失。从历年爆管的情况看，均发
生在受热面12 CrlMoV材质部分，为此进一步分析其
可靠性。
如果运行中能保证炉内最高壁温不超过580 oC，
运行10万h后工作应力仍小于50 MPa，管材仍可继
续使用，许多电厂实践证明，使用寿命较设计寿命长
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火电机组运行优化专题 蔡新春等：磨煤机再循环风门开度对锅炉经济性和安全性的影响 21
一倍以上时间。但如果管壁超温运行，12 CrlMoV钢
材平均蠕变速度将远远超过0．05 mm／a的控制值，此
时氧化膜因为蠕变加剧而疏松、脱落或减薄，并形成
由表及里的氧化裂纹，强度迅速下降，寿命将大大
缩短。
12 CrlMoV材质工作温度为585 oC时，根据拉尔
森一米列尔公式，计算寿命约为6．87万h，在580 oC
以下运行时寿命为20万h，仅仅超温5 oC运行，寿命
就缩短2／3。可见通过磨煤机再循环风门开度的调
节，使高温受热面壁温平均下降2～5℃ 的重要性。
试验说明三次风率的大小对锅炉燃烧的影响较
大，三次风温的高低对锅炉燃烧的影响较小。运行中
如不能满足三次风设计要求时，应优先保证三次
风率。
磨煤机满出力工况下，如果再循环风门开度超
过50％ ，磨煤机出口温度常常低于85 cC，对于较难
燃烧的贫煤是不利的，故运行过程中其开度不宜超
过50％ ，如遇异常，可根据现场实际情况做出相应
调整。
4 结束语 收稿日期
： 一0卜10
4号炉在满负荷工况总的送风量无裕度的情况 作者简介：
下，开大磨煤机再循环风门可以降低三次风率，增加 蔡新春(1963一)，男，高级工程师，从事电厂锅炉优化运行
二次风率，加强炉内燃烧，保证火焰中心，提高锅炉的 与燃烧技术的试验研究。
安全性和经济性。 (责任编辑宋红梅)
Influence of Recirculation Air Damper Opening Degree of
Coal M ill upon the Economics and Safety of Boiler
Xin—chun ,WANG Li—feng ，WU Wei．hong ，uU Tao ，DONG Xiao一
(1．Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan 03000 1,China；
2．China Power In．st—Merit，Shanxi YoI i Cogeneration Power Co．Ltd．，Yuncheng044500,Chim)
Abstract：In the operation of coal pIll 2iIlg system,the tertiary air temperature and ratio cannot usu~ly satisfy the designed value at the
same time,while the damper Ope面ng degree ofrecirculation air ofcoal mill afects directlythe tertiary air temperature and ratio．Inorder‘to
reveal the impacts ofthe recirculafion air damper open~ degree ofmill on the boiler ⅡIlace temperature．carbon content of fly ash and
wall temperature ofhi【gI1 temperature heating surface,t~ specal tests were carried out．"lhe tests showthat,t~ tertiary air ratio has more influence
onthe bo iler combustion,whilethe preferable openingdegree ofmi ll recireulation air dampermayimprove the economics and safe‘
ty ofboiler．
Keywords：coal palverizing system,xecirculation air damper,tertiary air ratio；furnace temperature；carbon content offly ash,avail temperature
ofheating surface；bo iler
·综合信息·
华电富拉尔基发电总厂三项科技项目通过验收
2007年1月19 日，华电集团公司科技环保部组
织专家组对华电富拉尔基发电总厂的三项科技项目
进行了审查验收。
专家组通过听取汇报、查阅资料、考察现场等形
式，对富拉尔基发电总厂的“风扇磨煤机打击轮前、后
轮盘寿命计算与磨损容限理论分析”、“从粉煤灰中
提取铁粉”、“5号炉应用飞灰测碳仪研究”等三项科
技项目进行了严格审查和科学评定。专家们一致认
为，三项科技项目均提供了完整的技术文件、准确可
靠的技术参数，符合科技项目验收要求。其中“风扇
磨煤机打击轮前、后轮盘寿命计算与磨损容限理论分
析”改变了原来打击轮依据运行时间和经验判废的现
状，研制的轻型打击轮填补了国内行业空白，达到了
国际领先水平；“从粉煤灰中提取铁粉”技术中新研
制的磁选设备及改进工艺属于国内先进水平；“5号
炉应用飞灰测碳仪研究”有助于监测锅炉飞灰含碳量
的变化，满足实际应用要求。
多年来，富拉尔基发电总厂高度重视科技项目的
研发，企业通过自主研发、与相关科技研究机构联合，
研制开发出多项经济节能、切实可行的科技项目。在
2006年中国华电集团首届科技工作大会上，该厂荣
获了“科技先进单位”荣誉称号。

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