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电站锅炉一次风量的最佳风煤比修正孙宝华（天津国华盘山发电有限责任公司 天津 301900）【摘 要】一次风是电站锅炉燃料输送系统的主要动力来源。一次风要同时完成燃料输送和煤粉着火，过大、过小的风煤比都要影响到煤粉在炉内的正常燃烧。密封风量对风煤比也有一定影响，本文通过考虑密封风量修正风煤比曲线，降低最小风速的裕量，保证磨煤机乃至整台机组的正常运行。【关键词】热能动力工程 一次风 风煤比 密封风0 引言在电厂燃煤机组中，中速磨煤机作为一种高效节能型制粉系统，应用非常广泛，是煤粉炉的重要辅助设备，一次风要同时完成燃料输送和煤粉着火，是锅炉的燃料输送系统的主要动力来源。锅炉系统一般都加装密封风，其主要作用防止煤粉等进入旋转器件，降低磨损。此风量一般不做调整，因为密封风对燃烧的影响相对一、二次风而言可以忽略。但在一次风系统中，密封风对出口风速有直接影响，即密封风对一次风的影响。本文通过以单台磨为例，通过可测密封风量，得到一次风量与密封风量的关系，越是在低负荷时，密封风作用越大；根据磨出口粉管的总风量等于一次风入口风量、蒸发水蒸汽的量、密封风量的和，得到该磨出口风粉速度，比最小流速18.24m/s 有20的裕量，故降风煤比，进行最小流量核算，得到出口流速比最小流速18.24m/s 还有10的裕量，实践证明密封风量不可忽略。1 风煤比曲线风煤比曲线是随着磨煤机出力的变化磨煤机入口风量的响应变化，以保证合适的风煤比例。建立正确的给煤量和一次风量比率是很重要的，它影响锅炉负荷调节和磨煤机的运行。文献1通过氧量及炉膛负压修正风量，文献2通过最小流量控制风煤比，本文则是在控制最小流量的基础上综合考虑密封风的影响修正风煤比曲线。密封风量是经常被忽略不计的，实际上密封风量大容易造成一次风量大，风煤比偏高。但一次风量过大，容易推迟煤粉的燃烧，过量空系数增大，而空气过量系数和NOx 排放浓度是成正比关系的，即一次风空气过量系数越大，NOx 排放浓度越大。在缺氧条件下，低的空气过量系数可以大量抑制煤中的燃料型NOx 的生成。当一次风率提高时，二次风送入点的下部还原性气氛减弱，CO 浓度下降，NOx 被还原分解的速率降低，使NOx生成量增加。因此适当的一次风量对于磨煤机乃至整台机组的正常运行具有重要的意义。2 设备简介全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇240国华盘电公司锅炉设备是由俄罗斯波道尔斯克机器制造厂生产的超临界直流锅炉。本锅炉采用单炉膛T 型布置，燃烧器的型式为一、二次风双旋流煤粉燃烧器。锅炉配备了两台冷一次风机，风源来自送风机出口；共配置了4 台两分仓回转式空预器，一次风、二次风空预器各两台，一次风空预器布置在中间；配置了8 台由良乡电力修造厂生产的ZGM95 型正压直吹式辊式中速磨；制粉系统密封风采用母管制，配备了五台密封风机，其中三台工作，两台备用，密封风除用于密封磨辊和磨台外，还用于冷却燃烧器的火检探头。磨煤机的物质流变化如图1 所示，图1 磨煤机为中心的物质流变化3 实例分析以该炉6 号磨为例，分析一次风与密封风的关系，计算最小流量，确定合适风煤比。3.1 密封风量为了考察一次风流量与密封风量的关系，为该炉6 号磨为例，用笛形管测密封风得到三个工况参数如表1 所示：表1 6 号磨煤机密封风项目 单位 工况一 工况二 工况三一次风流量（扣除密封风） kNm3/h 41.61574 57.76185 64.91515密封风流量 kNm3/h 4.082303 3.747165 3.289548蒸发水分（按6计算） kNm3/h 1.827829 2.536991 2.851175密封风量和一次风量的比例 9.809517 6.487266 5.067458一次风压 kPa 2.4 4 5.4密封风压 kPa 9.178 9.325 9.67一次风与密封风之间的差压 kPa 6.778 5.325 4.27由上表可得一次风流量与密封风量的关系如图2 所示：全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇241图2 6 号磨煤机一次风量与密封风量的关系图由表1 可以看出越是在低负荷时，密封风作用越大，密封风量为一次风量10左右，所以密封风量对一次风流量有不可忽略的。图2 可得，一次风流量越大，密封风量越小。由于磨煤机原风煤比曲线是按照设计煤种绘制的，而实际燃用煤种与设计煤种相差较大，实际运行情况也各不相同，因此原来的风煤比曲线就不能够更好地保证磨煤机的工作。故计算燃用煤种实际运行时磨煤机的入口风量，绘制出磨煤机的风煤比曲线才能保证磨煤机正常安全的运行。3.2 最小流量核算及风煤比对中速磨直吹式系统来说，一次风要满足干燥燃煤、输送煤粉并为煤粉的初期着火提供氧气。输送煤粉的要求是粉管风速不得小于18.24 m/s，实际的控制中，考虑到各个出粉管的偏差，往往在这个最小风量上加一定的裕量。由于磨煤机出口粉管的温度变化范围很小（一般为7080），出口粉管的流通截面积固定不变，所以粉管的风速实际上取决于一次风量的大小。由表1 可得，考虑到煤中的部分水分变成水蒸气，同时还有一部分磨煤机密封风一同参与输送煤粉，这些风会使风速增加10%左右，所以各管的一次风速调平以后，以20 m/s 为基准计算磨煤机的最小风量还会有较大的裕量。本厂最小风量按粉管风速20m/s,出口风温按70计(此时风密度约为1kg/m3)，忽略密封风量，最小一次风量为:3.14*0.462*20*3.6=48t/h 或3.14*0.462*20*3.6/1.293=37kNm3/h，风煤比按2.0 控制，则最小煤量为48/2.0=24t/h，对应转速为24/0.0279860rpm，可得6 号磨现有的风煤比例如表2 所示：表2 6号磨风煤比例转速(rpm) 860 900 1000 1100 1200 1300煤量(t/h) 24 25 28 31 33 36风量(kNm3/h) 48 50 56 62 66 723.3 密封风估算由于该电厂给煤机没有称重装置，所以需要进行煤量转速的关系估算。磨出口粉管的总风量等于一次风入口风量、蒸发水蒸汽的量、密封风量的和，得到本厂6号磨一次风控制如表3所示：全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇242表3 一次风量的热工控制转速(rpm) 700 750 800 900 1000 1100 1200 1300煤量(t/h) 19.53 20.93 22.32 25.11 27.9 30.69 33.48 36.276 号磨一次风入口风量(kNm3/h) 40 42 45 50 56 62 65 72按入口风量计算粉管风速(m/s) 21.62 22.70 24.32 27.02 30.27 33.51 35.13 38.92现风煤比 2 2 2 2 2 2 2 2密封风与一次风差压(kPa) 4.5 5 4 4 3.5 3.5 3.5 3.5估算密封风量(kNm3/h) 3.39 3.58 3.20 3.20 2.99 2.99 2.99 2.99实际粉管风速(m/s) 23.45 24.63 26.05 28.75 31.88 35.13 36.75 40.533.4 风煤比的修正由表2 可看出，在现在的风煤比控制下，实际粉管风速为23.45m/s，比最小风速18.24 还有28.5%的裕量，故入口一次风量控制偏大。可以根据密封风对一次风量的影响降风煤比如表4 所示：表4 降风煤比后参数风煤比（欲控） 1.65 1.65 1.65 1.65 1.6 1.6 1.6 1.6一次风量（kNm3/h） 32.22 34.53 36.83 41.43 44.64 49.10 53.57 58.03出口总风量(kNm3/h) 37.08 39.67 41.69 46.51 49.72 54.39 59.06 63.73实际粉管风速 20.04 21.44 22.54 25.14 26.88 29.40 31.93 34.45这样降风煤比后，出口风速对于18.24m/s 仍有10裕量，所以降低风煤比可行。此时风煤比曲线如图3 所示：图3 新风煤比曲线Figure3 Corrected air/coal ratio充分考虑密封风的影响，热工修改逻辑，降低风煤比，经过应用测试，修改后的风煤比曲线能全国火电600MW 级机组能效对标及竞赛第十五届年会论文集 锅炉篇243够保证磨煤机安全可靠运行，经济性也大大提高。4 结论本文从实际计算数据中得出密封风量对一次风量的影响规律，修正了风煤比曲线。验证了低负荷时，煤量减少，风量降不下来是密封风流量偏大导致的风煤比偏大，低负荷时一次风的最小流量偏大造成。密封风对出口风粉速度有直接影响，在电厂中考虑密封风量修改风煤比曲线，用较小的风煤比控制策略，使最小流量对于18.24m/s 有10左右的裕量，减少低负荷切磨时一次风的影响，使供求一次风量更加匹配，对于磨煤机乃至整台机组的正常运行具有重要意义，对解决同类问题提供一定的参考。参考文献：1 L-E. mand and B. Leckner. Influence of air supply on the emissions of NO and N2O from a circulatingfluidized bed boiler. Twenty-Fourth Symposiums on Combustion. 1(24) 1992 pp.1407-14142 Sowjanya Vijiapurapu, Jie Cui and Sastry Munukutla. CFD application for coal/air balancing inpower plants. Applied Mathematical Modelling. 30(9) 2006 pp.854-8663 罗自学，刘成永，