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锅炉部点检办2010QC成果报告


NO:

课题报告

《提高电厂烟气脱硫用石灰石制浆系统出力,降低制浆单耗》

点检办 QC 小组 2010 年 8 月 25 日

NO:

一、 小组概况:
锅炉部点检办 QC 小组成立于 2009 年 3 月,所有组员从事锅炉主、辅机检修和设备 技术管理工作均在 10 年以上,他们多年来一直工作在锅炉设备检修维护和技术革新的第 一线。组员情况列表如下: 小组名称 成立时间 活动时间 课题类型 活动课题 锅炉部点检办 QC 小组 2009.3 注册日期 2010.3 活动次数 5 推进者 注册号 10 参加率 90%

2010.3-2010.6 创新型 小组人数

提高电厂烟气脱硫用石灰石制 浆系统出力,降低制浆单耗

马玉峰、巩汉强

序号 1 2 3 4 5

姓名

性别 男 男 男 男 男

文化程度 大学 大专 大学 研究生 大学

小组分工 组织、计划、参与施工 统计、方案设计、施工 方案设计、施工 设计实施 设计实施

二、课题名称:
《提高电厂烟气脱硫用石灰石制浆系统出力,降低制浆单耗》

三、选题理由:
在火力发电厂湿法烟气脱硫系统中石灰石浆液是进行脱硫化学反应的原材料,其中 石灰石浆液中石灰石颗粒的细度、 石灰石浆液的浓度、石灰石浆液的单位时间制浆量(制 浆系统出力)等因素影响着烟气脱硫系统的脱硫效率和安全运行。 我厂脱硫公用制浆系 统采用济南重工生产的 FGDM3264 型单筒湿式球磨机,采用南非 MULTETEO 公司制造的 VV165-8-1/A-A/45 型旋流器, 磨尾浆液循环泵为江苏法尔制造的 125J-TL-250 型离心泵。 系统投产初期运行比较稳定,设备投运一年以后逐步暴露出一些问题,主要有:循环泵 故障率高,泵轮、泵壳磨损严重使用寿命短、磨机及管道故障率高等,设备可靠性仅仅 能达到 80%左右,严重制约了制浆系统出力,系统设计出力为 26.5t/h 而制浆系统实际出

NO:

力徘徊在 14-16t/h,制浆电耗、水耗、钢耗偏高,以上问题的存在严重影响了烟气脱硫的 运行效率和经济性。 本小组在对设备进行长期点检定修和运行参数跟踪的基础上确定了提高制浆系统出 力降低制浆单耗为本次 QC 活动的研究课题,计划通过设备系统改进改造提高设备工作可 靠性,通过设计试验确定系统最优工况从而降低制浆电耗、水耗、钢耗达到降本增效和 提高脱硫系统可靠性的目的。

四、 目标确定
经过小组成员在现场调查和对制浆技术考察的基础上初步确定目标为:制浆系统出 力提高 33%即 5t/h,制浆单耗降低 30%。

五、 原因分析:
小组围绕制浆系统出力低的问题多次现场研究、分析、讨论,初步确定了设备运行中制 浆系统出力的影响 9 大因素: 1、给料量; 2、湿磨机给料粒径:3、湿磨机入口进水量;4、钢球装载量及钢球大

小配比:5、旋流器进口压力:6、磨机出口旋流器分离效果及系统是否有杂物堵塞;7、原料 中的杂物含量;8、物料的可磨性系数。9、给料和进入湿磨机工艺水量的配比。 根据以上因素小组成员在充分研究论证并结合现场实际生产工艺流程(见附图 1)绘制 完成了关联图(见附图 2) 。

附图 1

NO:

五、确定主要原因:
小组多次讨论对制浆系统出力的主要原因进行以下理论分析:
制浆系统出力实际包含三种出力:球磨机研磨出力、携带出力、旋流器分离出力,整个制浆系统的最 终出力取决于三种出力的最小者,三种出力的定义及分析论述如下: 5.1 球磨机研磨出力 5.1.1 定义 球磨机研磨出力是指单位时间内,在保证一定浆液细度的条件下,球磨机所能磨制的石灰石(石子)量, 一般取吨/小时(t/h)为单位。

旋流器沉 沙嘴磨损 旋流子振 动 浆液泵流 量过大 设备故障 率高 叶轮、机 壳磨损

旋流站工 作压力高

沉砂嘴尺 寸大

旋流站底 流量过大

系统出力低 单耗高

旋流站分 离效率低

钢球材质 差

球磨机研 磨出力低

钢球破损 率高

运行参数 不合理 磨尾浆液 泵故障多 水、料比 例失调 石子质量 差杂质多 钢球装载 量低 钢球配比 不合理

筒体内衬 板磨损

泵机械密 封易损坏

附图 2

5.1.2 影响球磨机研磨出力的主要因素 5.1.2.1 钢球充满系数与钢球直径(附图 2 中钢球装载量以及钢球配比)

NO: 当筒体筒内液料流速及浆液细度一定的条件下,随着钢球装载量的增加,单位时间内球的撞击次数 增加,磨机出力与电机功耗相应增大,当钢球装载量达到一定限度时,筒内钢球下落的有效高度减小,磨 机出力增加的程度减小,而电机功耗显著增大,制浆单位电耗增大,另外钢球装载量过多减少了筒体内浆 料的相对总量,导致钢球之间撞击研磨的机会增多导致金属消耗大幅增加,钢球直径应按制浆电耗与金属 消耗总费用最小的原则选取,并且在运行中及时补充适量直径的钢球,并保持筒体内钢球直径大小配比合 适。 实际运行中钢球的硬度及破碎情况对研磨出力同样有重要的影响,一般来讲钢球愈硬破碎率愈低研磨 出力相对保持的时间愈长。 5.1.2.2 球磨机筒体橡胶衬板的完善程度(附图 2 中筒体内衬板磨损) 事实证明筒体橡胶衬板磨损或脱落时,导致筒体内钢球提升高度不足,磨机制浆出力大幅度降低。橡 胶衬板的形状对球磨机出力同样有较大影响。 5.1.2.5 筒体内浆料存量(附图 2 中水、料比及运行参数项) 筒体内浆料量过多,导致研磨不充分出力不足,磨尾石子排出量大;浆料过少,会导致浆液浓度不足 或出浆浆液过细,发挥不出研磨潜力,在一定的钢球装载量状态下,筒体内浆料存量有一最佳值可以通过 运行调整磨头补水、给料量及浆液循环泵流量试验确定。 5.2 携带出力 5.2.1 定义及理论意义 携带出力指单位时间内工艺水将磨筒体内浆液带出的能力,其数值取决于工艺水量和旋流器底流量及 底流浓度,它的数值体现可以在没有磨尾循环浆液箱没有补水的条件下用磨尾循环浆液泵的流量来体现, 在一定的条件下存在一个最佳的携带能力及有一个最佳的磨尾循环泵流量,它的理论最佳值为保证磨机研 磨出力最大的情况下,磨尾排除极少量的石子,即保证能够及时将研磨合格的浆液带出磨机筒体的最小浆 液泵循环流量。它的意义在于找出理论最佳值保证浆液循环泵电耗最小。 (附图 2 中磨尾浆液泵流量过大 项目) 5.5.旋流器分离出力 5.5.1 定义 旋流器分离出力是指旋流器将合格浆液分离出来的能力,细度合格的浆液通过溢流存储到浆液箱待用, 不合格的石灰石粗颗粒由底流返回磨机入口入磨重新研磨。旋流分离的效率体现在尽可能多的将合格浆液 分离出来,也就是说底流浆液中合格的浆液尽可能少。 5.5.2 影响旋流器分离出力(效率)相关因素 5.5.2.1 旋流器器入口压力 (附图 2 中旋流器工作压力高项目)

NO: 旋流器入口压力过高导致旋流器底流量过大,溢流量合格浆液相对减少,底流内合格浆液相对增加; 旋流器压力过低,进入旋流器的浆液流速过低导致分离效率降低。旋流器在设计时有一设计压力,在设备 实际运行会根据运行状况适当调整,但调整幅度不宜过大否则将影响分离出力。旋流器入口设计压力为 65KPa,实际运行中达到了 120KPa,导致旋流器严重偏离设计工况旋流子内分离效率降低 5.5.2.2 旋流器旋流子沉砂嘴尺寸(附图 2 中旋流器沉砂嘴磨损项) 在一定的旋流器压力下有一个最佳的沉砂嘴通流直径尺寸,沉砂嘴尺寸过大旋流器底流量增大,底流内合 格浆液量增大,降低了分离效率,增大力磨尾浆液泵的电耗。沉砂嘴尺寸过小,导致溢流浆液不合格而且 沉砂嘴易堵塞。

六、 制定对策:
根据主要原因分析通过两次小组活动制定以下对策表: 序号 要因 对策 目标 措施 地 点
1 2
筒体内衬板磨 损 钢球破损率高 更换磨损严 重的衬板 提高钢球质 量 保 持 衬 板完好 钢 球 破 碎 率 降 至 5% 根据设备运行周期 更换筒体内衬板 遴选市场上质量信 誉好的钢球供应商 严格质量验收 现场 物资 公司 2010.5 2010.4

时间

负责人



3

钢球配比不合 理, 钢球装载量 不足 旋流站底流量 过大 旋流站工作压 力高 浆液泵流量过 大 浆液泵故障多

合理选用钢 球尺寸 求取沉砂嘴 最佳尺寸 增加旋流子 数量,同 7 浆液泵重新 设计选型 同 6 并适当降 低泵的转速

配 比 最 佳 减 小 底 流量 降 低 工 作压力 浆 液 泵 参 数 合 理 减 少 故 障,延长 使 用 寿 命 减 轻 磨 损

通过试验确定钢球 配比及定期补充钢 球 通过多种尺寸试验 确定沉砂嘴最佳尺 寸 每台旋流器增装旋 流子一个 将泵的扬程由 28m 降低为 22m 泵转速由原始安装 的 1470r/min 降低为 980r/min 采用耐磨陶瓷材料

现场

2010.4-5

4

现场

2010.4-5

5 6

现场

2010.3 2010.3

7

2010.6

8

旋流器沉砂嘴 磨损严重

选用耐磨材 料制造

2010.5

NO:

七、实施对策:
根据对策表本小组在本年度 3-6 月实施了一系列改进改造措施如下: 1、更换了球磨机筒体磨损严重的防磨橡胶衬板。 2、重新确定了钢球的材质、强度标准,选用了适合于石灰石工况的高铬锻造钢球,钢球 硬度不低于 60,钢球破碎率不大于 5%,并通过试验确定了及时补充钢球的数量及大小, 保证磨机钢球装载量在最佳值附近。 3、经过系统理论计算和现场流量参数试验,分别选用了两种型号的磨尾循环泵。针对原 磨尾循环泵使用寿命短,机械密封磨损严重问题,重新选泵时考虑了适当降低泵轮转速以减 轻机械密封的损耗;考虑到运行中旋流器工作压力达 120KPa,较旋流器设计压力(65KPa) 高近一倍,选型时适当降低了磨尾循环泵的扬程。第一台改造选用了 HDTL-100 型脱硫循环 泵, 转速由 1450r/min 降低为 980r/min, 扬程由 26 米降低为 22 米, 流量保持不变或略有上升。 第二台选用了耐纳特生产的橡胶叶轮离心泵,参数与第一台相同增加了皮带轮调速功能。 4、每台旋流器增加旋流子一套,增大分离出力 20%,改善制浆系统管道阻力特性如附图 3 所示,原阻力特性由绿色曲线改变为蓝色曲线,降低了系统阻力。

改 造 前系 统 运行工况点

改造后系统 运行工况点

附图 3 4、分别采用直径 35mm、40mm、45mm、50mm 四种型号的沉砂嘴进行了旋流器分离效 率试验,确定了旋流器最佳尺寸为直径 45mm(见附图 4、5) ,为了提高沉砂嘴使用寿命,设 计制作了陶瓷材料沉砂嘴。

NO:

沉砂嘴最佳尺寸试验图 18.5 18 17.5 17 16.5 16 15.5 15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 直径尺寸mm
附图 4

出力

出力t/h

附图 5

图中间为试验沉砂嘴,两侧为磨损的沉砂嘴

八、效果检查:
以上改造试验措施于 2010 年 7 月全部实施完毕,其效果如下: 10.1 制浆系统出力由年初的 14-17t/h,逐步升至目前的 20-21t/h(见附图 6) 。 10.2 制浆单耗(电耗、水耗、钢耗)费用合计每吨降低 30%(见附图 7) ,制浆成本 由 136.02 元/吨(2009 年下半年平均值)降低至活动后 125.80 元/吨(2010 年 7 月 8 月平 均值) ,每吨节约制浆成本: 136.02-125.80=10.22 元 按电厂一年供浆 13.5 万吨计算,年节约资金: 13.5×10.22=135 万元。 另外设备可靠性的提高增强了制浆系统供浆能力,保证了电厂烟气脱硫效率,环保 经济效益显著。

NO:

2010年1-8月份制浆系统出力统计 25 20 15 10 5 0 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月
制浆 系统 出力 t/h

活动前

活动中 附图 6

活动后

2010年1-8月份制浆单耗线性图 200 150 100 50 0 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月
附图 7

制浆 单耗 元/吨

九、 制定巩固措施
为了保持系统在较高出力下运行小组讨论制定以下巩固措施: 1、定期添加钢球以补充筒体内钢球的磨损,每周加球 1 次,每次加球 50 公斤,钢球 直径为 50mm 和 60mm;

NO:

2、保持旋流器工作压力在 80-110KPa,在此压力下旋流器的分离效率最高。

十、总结及今后打算
节能减排减轻环境污染为子孙后代留下一片碧水蓝天是我们每一个人的美好愿望, 本小组成员基于这一共同的目标团结协作不断创新,通过大家共同努力使脱硫公用系统 设备工作可靠性由活动前 75%提高至现在的 92%, 制浆出力提高 30%, 制浆单耗降低 30%, 完全满足了我厂一期两台机组的烟气脱硫需求。此次活动中每一名组员都发挥出了自己 的作用,出色完成了分工任务,并在活动中不断挖掘自身潜力并且进行了流体力学、材 料力学、机械设计等知识的深入学习提高了分析解决生产实际问题的能力,每一名组员 直接参与到现场施工操作增强了动手能力,通过此次活动锻炼了大家理论联系实际的能 力。 今后小组将继续针对制浆系统的运行进行跟踪分析开展活动,通过后续的检查和巩 固措施继续挖掘设备潜力,逐步将系统出力提高至设计出力,为电厂的节能减排和环境 保护工作贡献力量。


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