雙進(jìn)雙出直吹式制粉系統(tǒng)堵塞的分析與防治

張乃良，崔凱鵬，朱玉吾

(1. 勝利石油管理局勝利發(fā)電廠，山東 東營(yíng) 257087；2. 山東天能電力科技有限公司，山東 淄博 255086)

1 存在的問(wèn)題

在雙進(jìn)雙出球磨機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)中，原煤中的木塊、炮線、雜草、破布、塑料、纖維編織袋等雜物常常掛結(jié)在具有篦子功能的煤粉分離器折向擋板處和流通截面積變小的內(nèi)錐套筒處。久而久之，易造成煤粉通道減小，制粉系統(tǒng)堵塞，流通受阻，出現(xiàn)通風(fēng)阻力增大，煤粉均勻度下降，制粉系統(tǒng)出力下降，電耗增加，飛灰可燃物增大，煤耗上升，爐膛四角各層送粉不均或斷續(xù)送粉等情況。如不及時(shí)清理堵塞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致鍋爐滅火，嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于原煤中的雜物是采煤、運(yùn)煤過(guò)程中的必然產(chǎn)物，因此，對(duì)于采用雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)的電廠來(lái)說(shuō)，該問(wèn)題亟待解決。

勝利發(fā)電廠于2004 和2005年先后投產(chǎn)2 臺(tái)300 MW 發(fā)電機(jī)組，鍋爐為1 025 t/h 亞臨界中間再熱自然循環(huán)爐。每臺(tái)爐配4 套雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)”)。該制粉系統(tǒng)的工作流程見(jiàn)圖1。該系統(tǒng)采用沈陽(yáng)重型冶電機(jī)械制造有限公司所生產(chǎn)的BBD3854BIS 雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，出力50 t/h，配徑向型粗粉分離器(以下簡(jiǎn)稱“煤粉分離器”)。

機(jī)組投運(yùn)后不久，發(fā)現(xiàn)制粉系統(tǒng)煤粉分離器、送粉管道風(fēng)壓、風(fēng)速等異常，風(fēng)壓波動(dòng)大，出力下降，各路粉管煤粉濃度偏差加大，送粉不均，飛灰可燃物含量增大，煤耗升高，鍋爐燃燒不穩(wěn)，3 號(hào)爐曾在280 MW 高負(fù)荷下發(fā)生2 次滅火。經(jīng)分析檢查，確認(rèn)是雜物堵塞系統(tǒng)所致。這些雜物分別纏繞在煤粉分離器折向擋板、分離器內(nèi)筒底部、回粉管等部位，堵塞情況見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 分離器折向擋板局部堵塞情況

圖3 分離器折向擋板局部磨損堵塞情況

2 堵塞部位判斷標(biāo)準(zhǔn)及堵塞機(jī)理分析

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)跟蹤各種工況的觀察試驗(yàn)，找到了勝利電廠雙進(jìn)雙出制粉系統(tǒng)堵塞的判斷標(biāo)準(zhǔn)。從分離器的風(fēng)壓、壓差等參數(shù)變化上就可判斷出堵塞的部位，詳細(xì)分析如下。

2.1 煤粉分離器折向擋板堵塞

同一臺(tái)磨煤機(jī)的2 臺(tái)分離器折向擋板前風(fēng)壓達(dá)到4 000 Pa、分離器折向擋板前后壓差達(dá)到1 000 ～2 000 Pa 時(shí)，可以判斷為分離器折向擋板處嚴(yán)重堵塞。堵塞后有以下現(xiàn)象：制粉溫度下降，煤粉變粗，不均勻度加大，出力降低，一次粉管風(fēng)速降低(與未堵側(cè)分離器粉管風(fēng)速相比)，煤粉氣流短路徑直進(jìn)入爐膛，鍋爐飛灰可燃物含量增大。堵塞的形成機(jī)理如下：①分離器無(wú)雜物時(shí)，分離器折向擋板前后壓差為400～600 Pa ；②當(dāng)雜物掛結(jié)到擋板上后，隨著雜物的積累，流通面積縮小，阻力增加，分離器折向擋板前后壓差增大；③當(dāng)達(dá)到1 000 Pa 以上時(shí)，說(shuō)明分離器折向擋板處已經(jīng)嚴(yán)重堵塞。

2.2 煤粉分離器內(nèi)筒堵塞

同一臺(tái)磨煤機(jī)的2 臺(tái)分離器折向擋板前風(fēng)壓偏差逐漸增大到1 000 Pa 時(shí)，可以判斷為風(fēng)壓高的一側(cè)分離器內(nèi)筒處堵塞。分離器內(nèi)筒堵塞后，反映出的現(xiàn)象與上述分離器折向擋板的堵塞相似。堵塞的形成機(jī)理如下：①隨著折向擋板處掛結(jié)的雜物累積，達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)將底部?jī)?nèi)錐筒堵塞；②堵塞后，分離器喪失了氣流旋轉(zhuǎn)離心分離作用，內(nèi)筒的粗粉無(wú)法通過(guò)底部六棱錐的活動(dòng)門返回到回粉落煤管道實(shí)現(xiàn)二次飛揚(yáng)分離，而是通過(guò)折向擋板直接進(jìn)入送粉管道送入爐膛。由于球磨機(jī)制粉出力取決于通風(fēng)量攜帶煤粉的能力、熱風(fēng)干燥能力和磨制粉碎能力，因此分離器內(nèi)筒堵塞后(內(nèi)筒無(wú)回粉)，煤粉全部徑直進(jìn)入送粉管道，磨煤機(jī)出力增大，煤粉變粗，不均勻度加大，火燃中心抬高，爐膛出口煙溫升高，主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度升高，減溫水用量增大，鍋爐飛灰可燃物加大。

2.3 煤粉分離器回粉管堵塞

如分離器風(fēng)壓劇烈波動(dòng)(范圍在200～2000 Pa之間)，可以判定為分離器回粉管處堵塞。反映出的現(xiàn)象可參照上述情況。堵塞的形成機(jī)理如下：①分離器回粉管堵塞后，分離器內(nèi)筒分離出來(lái)的粗粉在內(nèi)筒底部堆積到一定高度時(shí)，內(nèi)筒底部六棱錐體鎖氣器在煤粉重力的作用下開(kāi)啟；②下落的粗粉由于不能經(jīng)回粉管正常進(jìn)入原煤管路與進(jìn)入分離器的煤粉氣流混合，內(nèi)筒粗粉粉位降低到一定程度時(shí)活動(dòng)門自動(dòng)關(guān)閉；③六棱錐體鎖氣器反復(fù)開(kāi)啟閉合，粗粉則反復(fù)下落與進(jìn)入分離器的氣流混合沖擊造成分離器風(fēng)壓波動(dòng)。

當(dāng)判斷確認(rèn)制粉系統(tǒng)以上某個(gè)部位出現(xiàn)堵塞時(shí)，應(yīng)及時(shí)停磨對(duì)堵塞部位進(jìn)行清理，以免堵塞加劇后威脅到鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 防治措施

3.1 堵塞部位加裝檢查清理孔門

為防止煤粉分離器堵塞，需要根據(jù)現(xiàn)象和判斷結(jié)論及時(shí)清理堵塞的部位。鑒于原設(shè)備檢查清理孔門設(shè)計(jì)不當(dāng)致使雜物清理費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況，采取了如下改進(jìn)措施：一是針對(duì)分離器內(nèi)筒堵塞嚴(yán)重需要經(jīng)常清理的情況(原設(shè)計(jì)內(nèi)筒壁沒(méi)有清理檢修孔，清理此處雜物時(shí)，需要拆除分離器分配管短節(jié)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力)，在分離器內(nèi)筒壁出口管處加裝了一個(gè)檢查清理孔門(見(jiàn)圖4)；二是在分離器外筒壁折向擋板部位處增設(shè)4 個(gè)檢查清理孔門。

圖4 內(nèi)筒檢修孔的安裝位置

3.2 拆除回粉鎖氣器，回粉管由方形改為圓形

回粉管原設(shè)計(jì)為方形管，對(duì)應(yīng)的鎖氣器板也是方形，鎖氣器以下矩形管道和矩形補(bǔ)償器不僅影響回粉暢通，加劇夾角部位的磨損和泄漏，而且容易被回流的雜物卡住。為此，將回粉管和鎖氣器板由方形管改為圓形管。改造后，管道暢通，管壁磨損均勻，使用壽命提高了3 倍。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)拆除回粉管鎖氣器對(duì)制粉出力和煤粉細(xì)度沒(méi)有不良影響的情況下，拆除了回粉管鎖氣器活動(dòng)擋板。

4 改造效果

改造后，回粉管的堵塞問(wèn)題得到了解決，分離器內(nèi)筒堵塞和分離器折向擋板堵塞的清理工作變得省時(shí)省力，清理時(shí)間縮短80 %以上，保證了制粉系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，杜絕了鍋爐高負(fù)荷時(shí)的滅火事故，鍋爐飛灰可燃物由7 %左右降低至目前的4 %左右，且每臺(tái)機(jī)組年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤9 000多t。

5 進(jìn)一步改造建議

(1)重視和加強(qiáng)原煤管理，在原煤進(jìn)入球磨機(jī)前就要把原煤中的爆破線、雜草等線絮狀柔性雜物清理出去，可考慮在輸煤系統(tǒng)適宜位置加裝雜物分選清除器。

(2)將分離器折向擋板改為無(wú)突出螺栓的近似于翼型的焊接整體結(jié)構(gòu)，以減少折向擋板部位雜物的掛結(jié)量。

(3)在球磨機(jī)出口，分離器入口管道設(shè)計(jì)安裝棒條或格柵式篦子，用來(lái)攔截雜物，并在設(shè)備運(yùn)行中實(shí)施清除，防止雜物進(jìn)入分離器。