[ 摘 要 ] 目前 ,钢球磨煤机出口温度控制系统 ,有 2 种典型控制方式 ,均存在一些影响系统安全和调节效果不理 想的缺陷 。针对 2 种典型控制方式的特点而改进的控制方式 ,既吸取了原控制方式的优点 ,又克服了原控制方式 的缺点 ,大幅度降低了磨煤机出口温度控制系统和负压控制系统之间的耦合程度 ,提高了制粉系统运行方式的灵 活性和安全性 。

目前 ,我国 300 MW 火电机组燃煤锅炉的制粉系统大部分是采用钢球磨煤机中间储仓式的制粉系 统 。该系统中钢球磨煤机的出口温度控制是关系到磨煤机制粉效率和制粉系统安全的一个重要环节 。 总体上其出口温度的控制机理是通过调整冷热风比 例来实现的 ,但是在具体实现调整冷热风比例上有不同的控制方式 。汉川 、青山和襄樊等电厂制粉系 统运行实践表明 ,这些控制方式虽然都能实现温度 控制的目的 ,但是有些控制方式存在一些影响系统安全和调节效果不理想的问题 。因此有必要对不同控制方式的特点进行分析和探讨 ,比较它们的优劣 , 并提出更合适的钢球磨煤机温度控制方式 。

1 温度控制的目的

钢球磨煤机出口温度实际上反映了磨煤机出口 热风和煤粉的混合温度 ,因此钢球磨煤机出口温度 控制的目的具有经济性和安全性两方面 :一方面 ,原 煤一般含有较大的水分 ,在磨制过程中必须有干燥 剂对其同时进行干燥以减少水分 ,才能磨成合格的 煤粉和提高可磨系数 ,而且干燥的煤粉也便于储存 和输送 。此外 ,煤粉含水分少也有利于在炉内着火 和燃烧 。由于煤粉水分含量与磨煤机出口的混合风 温度有关 :混合风温度高时 ,煤粉的水分含量较少 。 因此从经济性讲需要提高磨煤机出口混合风温 。另一方面 ,又必须注意到 ,混合风温提高的同时煤粉温 度也提高了 。由于煤粉温度过高易造成煤粉的自燃 和爆炸 ,所以为了防止煤粉在制粉系统中自燃和爆 炸 ,从安全性讲这个温度又不能过高 。因此 ,从经济性和安全性两方面考虑必须将磨煤机出口的混合风温度控制在与煤种相适应的温度范围内 。

2 实现温度控制的机理和方式

2.1 温度控制机理

目前 ,我国大型火电机组的钢球磨煤机中间储 仓式制粉系统干燥剂和输送介质一般是采用由送风机提供的经过空气预热器加热的热风 ,同时又采用环境空气作为冷风来与上述热风混合 ,以改变进入 磨煤机的热风温度 。磨煤机出口温度控制的机理就是 :根据磨煤机出口温度调整热风和冷风的比例 ,即调整进入磨煤机的热风温度 ,以适应磨煤机内的煤 量和煤水分含量的变化 ,最终实现磨煤机出口的混 合风温度控制 。

从控制原理上讲 ,磨煤机出口温度控制系统是 一个简单的单回路控制系统 。但是实践表明 ,在如何实现这个控制的控制方式上有许多问题值得我们 探讨 。其关键是实现温度控制的热风调节门 、冷风 调节门和隔绝门在管路上应如何布置才能达到安全 有效的目的 。

2.2 典型控制方式 1

典型控制方式 1 如图 1 所示 ,热风首先经过隔 绝门 ,然后再经过热风调节门进入磨煤机入口 。冷 风调节门的出口管道是连接在隔绝门和热风调节门 之间的管道上 。冷风调节门的入口管道上有一个喇 叭形取风口直接对大气 。其中 , 热风调节门和冷风调节门是开度可连续调节的阀门 ,接受温度控制系 统的控制 ;隔绝门是全开全关式的两位门 ,接受联锁保护信号控制 。

2.3 典型控制方式 2

典型控制方式 2 如图 2 所示 ,热风首先经过热风调节门 ,然后再经过隔绝门进入磨煤机入口 。冷风调节门的出口管道是连接在热风调节门和隔绝门之间的管道上 。冷风调节门的入口管道上有一个喇 叭形取风口直接对大气 。2 种控制方式的区别仅仅是热风调节门和隔绝门的布置位置不同 ,但是由此 而造成热风和冷风流动特性的影响却是很大的 ,并且涉及到系统的控制特性和安全性能 。

2.4 冷热风流动特性

300 MW 火电机组制粉系统的温度控制系统中 ,热风是利用送风机产生的 P1 和制粉系统排粉 机产生的负压 P2 构成的压力差来克服管道和阀门 的阻力 ,并将热风送入制粉系统以及输送煤粉 ;冷风 是利用制粉系统排粉机产生的负压 P2 和大气压 P0 构成的压力差来克服管道和阀门的阻力 ,将冷风吸 入热风管道与热风混合 。必须指出的是保证冷风能 进入热风管道的一个重要参数是冷风入口处 L 点的 压力 P3 应该是负压 。否则不可能实现冷热风混合目的 。因为 ,管道内气体流动的 特点是从压力高的地方流向压力低的地方 。

管道内气体流动的另一个特点是气体的流速与两端的压力差成正比 ,与管道的阻力成反比 。磨煤 机出口温度控制系统就是通过改变热风/ 冷风调节 门的开度 ,即改变热风/ 冷风的流动阻力 ( 调节门的 通流面积) 来改变热风/ 冷风量 ,从而实现温度控制 。但是 ,其前提是要有使气体流动的正确的压力差 。

3 各种控制方式特点的分析比较

3.1 典型控制方式 1 的特点

典型控制方式 1 的特点是热风首先 经 过 隔 绝 门 ,理论上讲可以将制粉系统与热风系统完全隔绝开 ,这样在制粉系统 (包括热风/ 冷风调节门) 有故障时有利于检修 。但是 , 该控制方式存在以下缺陷 : (1) 由于热风调节门位于冷风进口之后 ,所以热风调节门的开度不但影响热风量而且还影响冷风量 ,并且影响的作用是一致的 ( 即同增同减) 。因此 ,这 种控制方式不利于出口温度控制 。(2) 该控制方式 的热风调节门对进入制粉系统的热风总量影响也很 大 ,会造成制粉系统负压控制系统不稳定 ,反过来负 压控制系统不稳定又影响温度控制系统 。总的讲加大了 2 个控制系统之间的耦合程度 ,降低了 2 个控 制系统的控制品质 。( 3) 更为严重的是 , 当由于下 煤不畅等因素造成磨煤机出口温度过高时 ,控制系 统会大幅度关小热风调节门来维持出口温度的正 常 ;但此时由于热风调节门的阻力过大 ,可能会造成冷风进口处的压力 P3成为正压 ( 见图 3) ,从而会形和进入制粉系统的成不是冷风进入制粉系统 ,而是热风从冷风取风口 处外冒 。由于冷风取风口附近一般都布置有电缆通道 ,所以 200 ℃以上的热风外冒会严重损坏附近的电缆 ,很不安全 。