ZGM133G中速磨煤機(jī)調(diào)整試驗(yàn)研究

潘國清，應(yīng)明良，蔡潔聰，陳文翰

（浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠1 000 MW機(jī)組采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置了6臺(tái)ZGM133G型中速磨煤機(jī)，磨煤機(jī)分離器在原有靜葉基礎(chǔ)上安裝了動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器。磨煤機(jī)采用液壓加載裝置，根據(jù)磨煤機(jī)出力大小對(duì)磨輥的加載力在線自動(dòng)調(diào)節(jié)。

ZGM133G磨煤機(jī)是一種中速輥盤式磨煤機(jī)，碾磨部分是由轉(zhuǎn)動(dòng)的磨環(huán)和3個(gè)沿磨環(huán)滾動(dòng)的固定且可自轉(zhuǎn)的磨輥組成。原煤從磨煤機(jī)中央的落煤管落到磨環(huán)上，旋轉(zhuǎn)磨環(huán)借助離心力將原煤運(yùn)動(dòng)至碾磨滾道上，通過磨輥進(jìn)行碾磨。3個(gè)磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，由液壓加載系統(tǒng)產(chǎn)生的碾磨力均勻作用至3個(gè)磨輥上。原煤的干燥與碾磨同時(shí)進(jìn)行，一次風(fēng)通過噴嘴環(huán)均勻進(jìn)入磨環(huán)周圍，將經(jīng)過碾磨從磨環(huán)上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機(jī)上部的動(dòng)、靜葉分離器，在分離器中進(jìn)行分離，粗粉被分離出來返回磨環(huán)重磨，合格的細(xì)粉被熱一次風(fēng)帶出分離器。

旋轉(zhuǎn)分離器為動(dòng)靜組合式。從研磨區(qū)送來的氣粉混合物進(jìn)入分離器，首先通過靜止百葉窗，產(chǎn)生一定的切向速度，大的顆粒由于質(zhì)量較大，直接通過回粉錐返回研磨區(qū)，其余煤粉氣流在曳引力帶動(dòng)下，進(jìn)入轉(zhuǎn)子部分。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，使合格煤粉顆粒的離心力和氣流的曳引力平衡，而不合格的顆粒在離心力的作用下返回研磨區(qū)重磨，旋轉(zhuǎn)分離器電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)保證在500～1 500 r/min（動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為12～140 r/min）時(shí)，煤粉細(xì)度R90為3%～35%可調(diào)；驅(qū)動(dòng)部分是由變頻器帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的，通過齒輪、回轉(zhuǎn)支撐帶動(dòng)中心空心軸，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

用等速取樣法分別在磨煤機(jī)出口4根煤粉管的2個(gè)取樣孔抽取煤粉，每個(gè)煤粉管斷面分為4個(gè)等截面圓環(huán)，每個(gè)煤粉管的取樣點(diǎn)為16個(gè)，每個(gè)點(diǎn)的取樣時(shí)間為30 s，每根煤粉管1次取樣共用時(shí)480 s。試驗(yàn)利用氣流篩分析煤粉細(xì)度R90或R150。試驗(yàn)主要進(jìn)行3個(gè)特性試驗(yàn)：變動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速特性試驗(yàn)、變磨煤機(jī)加載力特性試驗(yàn)及變磨煤機(jī)通風(fēng)量特性試驗(yàn)。

試驗(yàn)煤種為平三煤，該煤種的哈氏可磨性指數(shù)（HGI）為58。其工業(yè)分析和元素分析見表1。

表1 平三煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù) %

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 變動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速特性試驗(yàn)

來自磨碗水平面上的風(fēng)粉混合物兩相流，可以大致簡(jiǎn)化分解為垂直上升和周向旋轉(zhuǎn)的2個(gè)不同方向。垂直上升氣流進(jìn)入籠體下部小端的環(huán)形斷面時(shí)，上升流速被加速進(jìn)入葉片時(shí)，轉(zhuǎn)向流速又降低。在旋轉(zhuǎn)葉片工作面撞擊下，氣流中的粗粒煤粉獲得新的能量，并沿著向下和向外的2個(gè)方向運(yùn)動(dòng)而被分離出來并向下沉降到磨輥附近。較細(xì)的煤粉，因慣性小易轉(zhuǎn)向而進(jìn)入葉片的內(nèi)部。周向旋轉(zhuǎn)氣流中的粗粒煤粉，在離心力作用下趨向機(jī)殼的內(nèi)壁面方向。旋轉(zhuǎn)分離器的周向旋轉(zhuǎn)加快了氣流旋轉(zhuǎn)速度，從而強(qiáng)化了該離心分離過程。氣流中粗粒度的煤粉因其承風(fēng)面積相對(duì)質(zhì)量較小，推力不足，且因慣性較大，加速過程比較困難，更不易轉(zhuǎn)向而進(jìn)入葉片內(nèi)。數(shù)量較少的粗粉進(jìn)入葉片中部后也將被葉片表面撞擊后彈向朝外和朝下方向再次被分離。旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速越高，則進(jìn)入葉片內(nèi)的煤粉細(xì)度越細(xì)。

動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器的分離效果取決于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速越快，分離出來的煤粉顆粒越細(xì)，反之則越粗。在靜葉導(dǎo)向板和動(dòng)葉之間形成離心力場(chǎng)，煤粉-空氣混流在這里分離，大顆粒向外飛出，然后由于重力作用沉降下來。

以磨煤機(jī)F為例進(jìn)行試驗(yàn)，煤量約為70 t/h，加載力約為14.31 MPa，一次風(fēng)量為142 t/h時(shí)，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分離器的轉(zhuǎn)速（從50 r/min提高到60 r/min），煤粉隨轉(zhuǎn)速提高而變細(xì)（如圖1），煤粉細(xì)度R90從22.5%下降到12.5%，且煤粉的均勻性指數(shù)n也從1.13提高到1.4，說明旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速提高后，煤粉顆粒分布均勻，有利于煤粉燃燼。

3.2 變磨煤機(jī)加載力特性試驗(yàn)

增加磨煤機(jī)加載裝置的液壓定值，可提高磨煤機(jī)的碾磨能力，增加磨煤機(jī)的最大出力，煤粉變細(xì)，石子煤排量降低。但磨煤電耗因磨輥負(fù)載增大而增大，并且磨煤機(jī)的磨損加重。當(dāng)碾磨壓力增加到一定程度后，制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性開始降低。從燃燒經(jīng)濟(jì)性來看，增加碾磨壓力是有利的。通常是煤粉越細(xì)，壓降越大，提高加載力可以降低磨煤機(jī)的進(jìn)出口差壓。

與磨輥定加載相比，投用液壓自動(dòng)加載裝置效果更好，主要表現(xiàn)在：磨煤機(jī)大出力運(yùn)行時(shí)可提高煤粉細(xì)度；磨煤機(jī)小出力運(yùn)行時(shí)有助于降耗節(jié)能；可提高煤粉均勻性；有助于降低小出力下磨煤機(jī)的振動(dòng)。

將磨煤機(jī)加載力減小后發(fā)現(xiàn)煤粉略微變粗。如F磨煤量為70 t/h、一次風(fēng)量為142 t/h左右，分離器轉(zhuǎn)速為55.6 r/min時(shí)，將磨煤機(jī)加載力從14.31 MPa減小到11.54 MPa后，煤粉細(xì)度R90由原來的15.97%增加到17.24%，如圖2。

圖2 煤粉細(xì)度和磨煤機(jī)加載力的關(guān)系

3.3 變磨煤機(jī)通風(fēng)量特性試驗(yàn)

磨煤機(jī)通風(fēng)量對(duì)煤粉細(xì)度、磨煤機(jī)電耗、石子煤量和最大磨煤出力都有影響。在一定的給煤量下增大風(fēng)量（即增加風(fēng)煤比），將使煤粉變粗，磨內(nèi)循環(huán)煤量減小，煤層變薄，磨煤機(jī)電耗下降。由于風(fēng)環(huán)風(fēng)速增大，石子煤量減小，風(fēng)機(jī)電耗增加，煤層的減薄和磨煤機(jī)電流的降低使磨煤機(jī)最大出力的潛力加大。風(fēng)量的高限取決于鍋爐燃燒情況和風(fēng)機(jī)電耗，如果一次風(fēng)速過大，煤粉濃度太低或煤粉過粗，則不利于燃燒，或者風(fēng)機(jī)電流超限，則風(fēng)量不可繼續(xù)增加，因此一次風(fēng)速不宜超過27 m/s。

風(fēng)量的低限主要取決于煤粉輸送和風(fēng)環(huán)風(fēng)速的最低要求。如果煤粉管內(nèi)的一次風(fēng)速低，不足以維持煤粉的懸浮，煤粉會(huì)在管內(nèi)沉積造成管道堵塞，甚至可能引起自燃，最低允許值一般為18 m/s。

本次試驗(yàn)將磨煤機(jī)一次風(fēng)量降低后，煤粉細(xì)度有較大的變化。如F磨煤量為70 t/h左右，加載力為14.31 MPa左右，分離器轉(zhuǎn)速為55.6 r/min時(shí)，一次風(fēng)量由157 t/h降至134 t/h，煤粉細(xì)度R90由19.02%降為15.46%，如圖3所示。

圖3 煤粉細(xì)度和磨煤機(jī)通風(fēng)量的關(guān)系

3.4 磨環(huán)改造前后磨煤電耗變化情況

在磨煤機(jī)的磨煤電耗試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)磨煤電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)保證值，且石子煤量明顯偏少。為此，將磨環(huán)深度從160 mm減少到130 mm，減少磨環(huán)上的盛煤量，且有利于石子煤的排出。

試驗(yàn)過程中，磨煤機(jī)的運(yùn)行工況穩(wěn)定，磨煤機(jī)煤粉細(xì)度200目通過率在75%左右（即R75在25%左右），燃燒狀況良好，磨煤機(jī)的電流、進(jìn)出口風(fēng)溫等均正常；并且在該工況下磨煤機(jī)排放的石子煤量非常少，可以忽略不計(jì)。磨煤機(jī)磨環(huán)改造前，5臺(tái)磨在額定出力為75 t/h左右時(shí)的磨煤?jiǎn)魏亩荚?.2～11.3 kWh/t之間，大于磨煤?jiǎn)魏谋ＷC值7.98 kWh/t。經(jīng)過磨煤機(jī)磨環(huán)改造后，石子煤排放比改造前有所增加，排出的石子煤樣從改造前的粉狀變?yōu)樾☆w粒狀，說明磨環(huán)的改造有利于石子煤的排放。如表2所示，以B，C，F(xiàn)磨為例，經(jīng)過磨煤機(jī)磨環(huán)深度的改造，磨煤機(jī)的磨煤電耗得到大幅降低。3臺(tái)磨在出力為75 t/h左右時(shí)的磨煤?jiǎn)魏亩荚?.38～7.97 kWh/t之間，均小于保證值。

表2 磨煤機(jī)磨環(huán)改造前后額定出力下的磨煤試驗(yàn)各參數(shù)比較

4 結(jié)論及建議

（1）磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速對(duì)煤粉細(xì)度有很大的影響，在一定的范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速越高煤粉越細(xì)。

（2）提高磨煤機(jī)加載力，可提高磨煤機(jī)的研磨能力，并使煤粉變細(xì)，但過大的磨煤機(jī)加載力會(huì)加劇磨輥的磨損。

（3）磨煤機(jī)通風(fēng)量對(duì)煤粉細(xì)度有影響。在運(yùn)行中要按照要求的風(fēng)煤比曲線運(yùn)行，防止磨煤機(jī)通風(fēng)量偏大運(yùn)行，以利于鍋爐經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行。

（4）經(jīng)過磨煤機(jī)磨環(huán)深度的改造，磨煤機(jī)的磨煤電耗得到大幅的降低。

[1]董雙梅，王曉建，劉建民.ZGM113型中速磨煤機(jī)運(yùn)行性能分析及改造[J].熱力發(fā)電，2008，37（12）∶48-50.

[2]陳華桂，黃磊，岳峻峰，等.正壓直吹式制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)分析[J].江蘇電機(jī)工程，2004，23（6）∶51-53.