風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)安裝工藝及質(zhì)量控制研究

董立臣，呂春陽，任世杰

(1.黑龍江省火電第三工程公司，黑龍江 哈爾濱 150001;2.內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025)

風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)安裝工藝及質(zhì)量控制研究

董立臣1，呂春陽1，任世杰2

(1.黑龍江省火電第三工程公司，黑龍江 哈爾濱 150001;2.內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021025)

闡述了風(fēng)扇磨煤機(jī)設(shè)備主要結(jié)構(gòu)、安裝工藝、工藝流程和控制要點(diǎn)，分析了磨煤機(jī)引入管安裝、磨煤機(jī)大門及保溫、防爆和漏粉存在的問題，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提出了高溫爐煙及送粉管道安裝方案。實(shí)踐證明，該改進(jìn)方案在施工過程中能消除設(shè)計(jì)、設(shè)備上的缺陷，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量。

風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng);安裝工藝;改進(jìn)措施

0 引言

某電廠二期工程2×600 MW亞臨界機(jī)組、三期工程2×600 MW超臨界機(jī)組制粉系統(tǒng)均選用風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式系統(tǒng)，其中三期工程制粉系統(tǒng)采用八角切圓直吹式燃燒方式，每臺(tái)爐配備8臺(tái)風(fēng)扇磨煤機(jī)。由于該電廠二期工程和三期工程磨煤機(jī)安裝工藝及質(zhì)量控制存在一定問題，危及設(shè)備安全，影響正常生產(chǎn)，因此，為了保障磨煤機(jī)的正常安裝，本文在磨煤機(jī)安裝工藝及質(zhì)量控制基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)措施和施工方案。

1 風(fēng)扇磨煤機(jī)安裝工藝

1.1 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)

風(fēng)扇磨煤機(jī)主要由分離器、大門、葉輪、機(jī)殼、軸承箱、電動(dòng)機(jī)、潤滑油系統(tǒng)、平臺(tái)扶梯及輔助設(shè)備組成。

1.2 磨煤機(jī)安裝工藝

在磨煤機(jī)安裝期間，正值鍋爐受熱面吊裝階段，因此合理安排好安裝順序、大件設(shè)備運(yùn)輸、吊裝機(jī)械的選擇和布置是磨煤機(jī)安裝的關(guān)鍵。在實(shí)際安裝過程中，在鍋爐0 m布置1臺(tái)50t履帶吊車、1臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)、1臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)及配相應(yīng)滑輪組作為主要吊裝機(jī)械，施工人員投入20人，分成3～4個(gè)作業(yè)小組，每臺(tái)磨煤機(jī)存放、安裝工序相互銜接循環(huán)作業(yè)，從施工準(zhǔn)備到安裝結(jié)束需要180 d左右。

1.3 安裝工藝流程

磨煤機(jī)安裝工藝流程:基礎(chǔ)劃線墊鐵配置→機(jī)殼安裝→軸承箱機(jī)架安裝→軸承箱安裝→打擊輪安裝→電動(dòng)機(jī)安裝→分離器安裝→安裝防爆閥及吊掛裝置→大門安裝→引入管和密封隔斷擋板的安裝→磨煤機(jī)軸承潤滑油系統(tǒng)安裝→平臺(tái)扶梯及輔助設(shè)備安裝。

1.4 安裝控制要點(diǎn)

安裝磨煤機(jī)時(shí)檢測的主要間隙如圖1所示。磨煤機(jī)安裝控制要點(diǎn)如下:

1)安裝打擊輪時(shí)必須對軸承箱做定心，確保磨煤機(jī)機(jī)殼密封圈和打擊輪盤之間的間隙均勻，間隙a=3 mm。打擊輪密封擋板和殼體端部護(hù)甲之間的間隙b=10～18 mm，通過殼體專門的小孔監(jiān)測。

2)安裝磨煤機(jī)大門時(shí)，將大門的接管安裝到殼體上。根據(jù)間隙c的均勻度檢測相對殼體接管的同心度，調(diào)整好后，再安裝接管與殼體間連接的其它組裝件。

3)使接管與機(jī)殼殼體分離，將密封材料放入銷槽，根據(jù)間隙d重新調(diào)整接管位置，最終安裝就位。

4)磨煤機(jī)布置要相對緊湊，靠近鍋爐四角，每角處的2臺(tái)磨煤機(jī)大門檢修拉出方向垂直交叉，安裝平臺(tái)扶梯時(shí)要保證磨煤機(jī)大門沿軌道進(jìn)出暢通。

圖1 磨煤機(jī)安裝時(shí)檢測的主要間隙

2 安裝過程的工藝改進(jìn)措施

2.1 磨煤機(jī)引入管安裝改進(jìn)措施

磨煤機(jī)引入管與大門上部法蘭間要保證100 mm的間隙，以滿足磨煤機(jī)檢修時(shí)提起密封梁插入擋板的需要。在冷態(tài)安裝時(shí)，一般采用加100 mm厚臨時(shí)墊板，安裝結(jié)束后拆除以保證間隙要求。由于引入管上端與高溫爐煙相連，下端僅一側(cè)通過回粉管與磨煤機(jī)本體相連，熱態(tài)運(yùn)行時(shí)高溫爐煙管道向下膨脹，在回粉管與磨煤機(jī)本體相連側(cè)因硬性連接膨脹受阻，受阻側(cè)熱應(yīng)力被高溫爐煙管道的膨脹節(jié)吸收，間隙不變，其它3個(gè)面向下自由膨脹，間隙變小，膨脹節(jié)下段的高溫爐煙管道及引入管略微傾斜，導(dǎo)致磨煤機(jī)檢修時(shí)密封梁提不起來，插板插不進(jìn)去。因此，安裝時(shí)采用加支撐的方法來解決這一問題，即在引入管安裝結(jié)束拆除墊板前，在回粉管側(cè)的對稱側(cè)加裝2個(gè)φ30 mm的圓鋼作為支撐，這樣2個(gè)支撐點(diǎn)與回粉管呈三角形布置，引入管與大門上部法蘭間隙處有3個(gè)硬性點(diǎn)，熱態(tài)運(yùn)行時(shí)熱應(yīng)力就會(huì)被上部高溫爐煙管道的膨脹節(jié)均勻吸收，從而保證密封梁與引入管、引入管與大門上部法蘭的間隙要求，不影響密封梁的安裝、提起。磨煤機(jī)檢修時(shí)提起密封梁，取下支撐，插入擋板即可，實(shí)踐證明這種方法是有效、可行的。

2.2 磨煤機(jī)大門及保溫改進(jìn)措施

二期工程磨煤機(jī)大門原設(shè)計(jì)在襯板與大門殼體間的保溫材料為耐火纖維棉，后來修改為增加1層鋼絲網(wǎng)并在上面增加1層厚14 mm的抹面料，均由廠家提供;磨煤機(jī)大門上部大門殼體與襯板未設(shè)計(jì)封堵，大門至磨煤機(jī)入口處設(shè)計(jì)坡度偏小;運(yùn)行中攜帶煤粉的高溫爐煙通過未封堵處保溫層面與襯板的間隙進(jìn)入大門，再通過大門襯板局部間隙較大處進(jìn)入磨煤機(jī)，形成通道不斷沖刷保溫層，破壞保溫層，局部積粉燃燒，導(dǎo)致大門外側(cè)積粉燃燒處燒紅變形，并不斷擴(kuò)大。由于磨煤機(jī)大門至磨煤機(jī)入口處坡度小，該處襯板受熱變形表面不平整，存在積粉現(xiàn)象，累積的煤粉達(dá)到一定數(shù)量迅速落下進(jìn)入磨煤機(jī)，磨煤機(jī)出力突然增加，電動(dòng)機(jī)瞬間超過額定電流，電動(dòng)機(jī)電流瞬間超過額定電流現(xiàn)象做有規(guī)律的周期變化，危機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行。因此，原設(shè)計(jì)的磨煤機(jī)大門內(nèi)保溫材料存在漏熱超溫現(xiàn)象。為解決上述問題，采用改進(jìn)措施如下:

1)用厚度δ=10 mm的鋼板封堵磨煤機(jī)大門上部大門殼體與襯板間保溫層的空隙以切斷高溫爐煙入口通道，同時(shí)對襯板間縫隙進(jìn)行密封焊接，以切斷高溫爐煙出口通道并防止漏入煤粉。

2)用δ=20 mm的耐磨鋼板增加磨煤機(jī)大門至磨煤機(jī)入口處坡度。

3)更換保溫材料，采用容重150 kg/m3、耐火度700℃以上硅酸鋁保溫(150 mm厚)，鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)，再用耐火度1 760℃的耐火澆注料。經(jīng)運(yùn)行，該改造方案是合理的，三期工程磨煤機(jī)參照該改造方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，收到了良好效果。

2.3 磨煤機(jī)外保溫的改進(jìn)措施

二期工程磨煤機(jī)外保溫為硅酸鋁，外護(hù)板采用δ=0.6 mm鋁合金板，由于磨煤機(jī)幾何形狀不規(guī)則，保溫外護(hù)板接口多，磨煤機(jī)有漏粉缺陷時(shí)就會(huì)從外護(hù)板接口處向外泄漏，造成周邊環(huán)境污染，處理漏粉拆除保溫層后無法恢復(fù)原狀。為解決該問題，三期工程對磨煤機(jī)外保溫進(jìn)行了改進(jìn)，取消了鋁合金板外護(hù)板，采用抹面料抹面(厚度δ=30 mm)、粘玻璃絲布刮膩?zhàn)铀⒂推岬墓に?。該施工工藝美觀且能有效阻止漏粉外泄。在三期工程施工及運(yùn)行中得到了驗(yàn)證。

2.4 防爆改進(jìn)措施

在煤質(zhì)特性中，影響煤粉爆炸的主要因素是揮發(fā)分含量。原煤中Vdaf＜10%的煤粉發(fā)生爆炸的可能性極小，隨著原煤揮發(fā)分含量的增加，煤粉爆炸的可能性隨之增大。當(dāng)Vdaf＞20%時(shí)，煤粉極易發(fā)生爆炸。當(dāng)Vdaf=40%時(shí)，堆積煤粉的著火溫度迅速下降至170℃左右，如果在一次風(fēng)管內(nèi)發(fā)生沉積，就會(huì)發(fā)生爆炸。實(shí)際上除了煤的揮發(fā)分外，煤的含硫量、灰分、水分和固定碳及元素成分都與煤粉的爆炸特性有一定的關(guān)系，如僅用揮發(fā)分作為確定煤粉爆炸特性的指標(biāo)，無法全面反映煤粉的爆炸特性。因此，采用爆炸指數(shù)Kd作為判斷煤粉爆炸特性的綜合判別指數(shù)，其計(jì)算公式如下:

式中:Kd為煤粉的爆炸性指數(shù);Vd為煤的干燥基揮發(fā)分，%;Vvol.que為燃燒所需可燃揮發(fā)分的下限(考慮灰和固定碳)，按式(2)計(jì)算，%;Vvol為不考慮灰和固定碳時(shí)燃燒所需可燃揮發(fā)分的下限，按式(3)計(jì)算，%;Qvol為揮發(fā)分的熱值，按(4)式計(jì)算，kJ/kg;Qnet，v，daf為煤的干燥無灰基低位發(fā)熱量，kJ/kg;FCdaf為煤的干燥無灰基固定碳含量，按(5)式計(jì)算;Vdaf為煤的干燥無灰基揮發(fā)分含量，%。

上述計(jì)算出來的煤粉爆炸性指數(shù)Kd考慮了燃料的活性(可燃揮發(fā)分的含量及其熱值)以及燃料中的惰性(燃料中灰分和固定碳的含量)的綜合影響的結(jié)果。一般Kd＜1.0時(shí)，煤粉很難爆炸;1.0＜Kd＜3.0時(shí)，煤粉有中等程度的爆炸性;Kd＞3.0時(shí)，煤粉易爆炸，而且 Kd越大，煤粉就越易爆炸。對于褐煤而言，因其揮發(fā)分含量較高，屬于易爆炸煤種，因此褐煤制粉系統(tǒng)防爆極其重要。風(fēng)扇磨煤機(jī)因其干燥介質(zhì)采用熱風(fēng)及高溫爐煙混合，含有惰性氣體，因此其防爆性能較好，在磨煤機(jī)采用布置防爆門的形式作為輔助防爆措施［1］。

每臺(tái)磨煤機(jī)設(shè)計(jì)4個(gè)防爆門。防爆膜為δ=0.5 mm、直徑1 120 mm的鋁合金板，材質(zhì)較軟。在實(shí)際運(yùn)行中，由于煤質(zhì)的變化使原煤在磨煤機(jī)中爆燃及工況變化等因素影響，導(dǎo)致磨煤機(jī)內(nèi)壓力不穩(wěn)定，防爆膜隨壓力變化而上下擺動(dòng)，長時(shí)間擺動(dòng)緊固防爆膜的圓孔被拉長而漏粉，嚴(yán)重時(shí)防爆膜鼓開，造成大量煤粉泄露。需要停止磨煤機(jī)運(yùn)行處理，否則會(huì)污染環(huán)境，危脅機(jī)組安全運(yùn)行。二期工程鍋爐試運(yùn)期間，曾多次發(fā)生防爆膜鼓開現(xiàn)象，為此對防爆門進(jìn)行了改造，在防爆膜內(nèi)側(cè)加裝十字柵格以減小氣壓變化時(shí)防爆膜上下擺動(dòng)的幅度，增加防爆門四周的連接螺栓，減少螺栓孔距，在防爆膜與法蘭間采用雙道密封。三期工程又增設(shè)了冷爐煙系統(tǒng)，以降低磨煤機(jī)入口煙氣含氧量，從運(yùn)行工況上降低煤粉爆燃的幾率，試運(yùn)期間防爆門嚴(yán)密不漏，磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定［2］。

2.5 預(yù)防磨煤機(jī)漏粉的改進(jìn)措施

二期工程磨煤機(jī)安裝時(shí)對襯板螺栓進(jìn)行了密封焊接，對人孔門、防爆門等結(jié)合面進(jìn)行了處理。由于襯板螺栓密封焊接有遺漏的，運(yùn)行時(shí)8臺(tái)磨煤機(jī)均有不同程度的漏粉。外漏的煤粉嚴(yán)重污染環(huán)境，在機(jī)殼和保溫層間的煤粉如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，積粉過多受機(jī)殼高溫烘烤而燃燒，就會(huì)對磨煤機(jī)安全運(yùn)行造成威脅。為了解決磨煤機(jī)漏粉問題，三期工程磨煤機(jī)安裝時(shí)對人孔門、襯板螺栓、調(diào)節(jié)擋板軸頭、防爆門、送粉管道結(jié)合面等易漏粉部位進(jìn)行了改進(jìn)，將所有襯板螺栓及各部結(jié)合面采用密封焊接，檢查調(diào)節(jié)擋板軸頭處密封填料，更換不合格損壞的密封填料;逐個(gè)檢查防爆門，更換不合格的壓防爆膜法蘭的密封石棉繩，校正變形的人孔門;在整體保溫前進(jìn)行風(fēng)壓檢查，消除泄漏點(diǎn)。目前三期工程磨煤機(jī)已隨機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，無漏粉現(xiàn)象。

制粉系統(tǒng)安裝的質(zhì)量控制點(diǎn)主要在控制漏風(fēng)、漏粉上。漏粉除了磨煤機(jī)本身以外，漏粉處主要集中在風(fēng)門、法蘭連接處。在三期工程施工中，為了減少漏風(fēng)量，設(shè)計(jì)時(shí)相應(yīng)減少了法蘭連接，施工中將能夠進(jìn)行焊接的接口均進(jìn)行了焊接密封，對風(fēng)門、人孔門等法蘭密封面采用雙層石棉繩涂密封膠進(jìn)行處理，對部分不常檢修的風(fēng)門也增加了焊接密封。采取這樣的措施后，使法蘭連接口數(shù)量減少，很好地解決了制粉系統(tǒng)的漏粉問題。

3 高溫爐煙及送粉管道安裝方案

方案1:在水冷壁上部兩側(cè)各布置3個(gè)抽煙口，前側(cè)布置2個(gè)抽煙口，共8個(gè)抽煙口。8根高溫爐煙管道由抽煙口連接到磨煤機(jī)入口，布置于鍋爐兩側(cè)和前側(cè)。高溫爐煙管道直徑為3 300 mm，最簡單的方案是在鋼架吊裝過程中先組合存放到位，即將支吊架與管道組合在一起，這樣減少高空作業(yè)施工難度，管道內(nèi)保溫托架也要在地面組合好。上部水冷壁定位完成后，將抽煙口安裝就位，并以抽煙口為基準(zhǔn)進(jìn)行高溫爐煙管道安裝。安裝高溫爐煙管道由上至下進(jìn)行，高溫爐煙管道重量較大，管道就位后應(yīng)及時(shí)安裝支吊架。

方案2:如果鋼架吊裝時(shí)不能及時(shí)將管道存放，而受熱面已經(jīng)開始吊裝，爐頂鋼架開口已封閉，從爐頂向下吊放已經(jīng)很困難，在這種條件下就可采用卷揚(yáng)機(jī)吊裝。根據(jù)管道安裝標(biāo)高，吊裝通道分成2處:給煤機(jī)平臺(tái)層(標(biāo)高31 m)以上設(shè)置1處吊裝通道，標(biāo)高31 m以下從0 m吊裝。在鍋爐兩側(cè)標(biāo)高31 m層鋼架上前后方向布置2條滑道，滑道尾部探出爐后鋼架。高溫爐煙管道放到滑道上，通過滑道拖運(yùn)到安裝位置的下方，再用卷揚(yáng)機(jī)起吊就位。這種吊裝方法受鋼架內(nèi)空間的限制，要求管道組合不能太長，優(yōu)點(diǎn)是不需要主吊車進(jìn)行吊裝。

實(shí)踐證明，以上兩種方案在標(biāo)高31 m以下的高溫爐煙管道與送粉管道的安裝都可以從0 m吊裝，每臺(tái)磨煤機(jī)的高溫爐煙和送粉管道可以同時(shí)進(jìn)行，這樣可以減少卷揚(yáng)機(jī)布置次數(shù)。

4 結(jié)論

上述分析和實(shí)踐結(jié)果表明，改進(jìn)后的安裝工藝及質(zhì)量控制在施工過程中能更好地消除設(shè)計(jì)、設(shè)備上的缺陷，加快了施工進(jìn)度，提高施工質(zhì)量，增加效益，減少磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的維護(hù)工作量，保證了機(jī)組安全及穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］成慶剛，步維光，田新斌.S型風(fēng)扇磨煤機(jī)選型設(shè)計(jì)計(jì)算的評述［J］.電站系統(tǒng)工程，1993(3).

［2］何佩敖，張肅.我國風(fēng)扇磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題［J］.電站系統(tǒng)工程，1991(2).

Study of installation technique and quality control of direct－fired pulverizing system of mill

DONG Lichen1，LV Chunyang1，REN Shijie2
(1.Heilongjiang Thermal Power No.3 Construction Corporation，Harbin 150001，China;2.Inner Mongolia Guohua Hulun Buir Power Generation Company Limited，Hulun Buir 021025，China)

This paper expounds the main structure，installation technique，process flow and control of mill，analyzes the problems existing in service pipe installation，gate，heat insulation，explosion proof and powder leakage and proposes relevant improvements，and points out installation plan for high－temperature furnace gas and powder feeding pipe.Practice proves that this plan is able to eliminate the flaws of design and equipment，thereby accelerating construction and enhancing quality.

direct－fired pulverizing system of mill;installation technique;improvement

TK223.25

A

1002－1663(2012)02－0144－04

2011－11－15

董立臣(1972－)，男，1992年畢業(yè)于哈爾濱電力學(xué)校電廠熱能動(dòng)力專業(yè)，工程師。

(責(zé)任編輯 侯世春)