電站鍋爐制粉系統(tǒng)性能試驗

王　森　王桂林　張應(yīng)田　邊　疆　周義剛　薛澤海　孫國通

（1國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院天津3003842天津市電力科技發(fā)展有限公司天津300384）

電站鍋爐制粉系統(tǒng)性能試驗

王森1王桂林1張應(yīng)田2邊疆2周義剛1薛澤海1孫國通2

（1國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院天津3003842天津市電力科技發(fā)展有限公司天津300384）

天津地區(qū)某臺鍋爐進(jìn)行了制粉系統(tǒng)的粗粉分離器技術(shù)改造，由軸向型分離器改為靜、動葉結(jié)合型旋轉(zhuǎn)式分離器。為檢驗改造后新型粗粉分離器各項性能和技術(shù)指標(biāo)，對該鍋爐制粉系統(tǒng)進(jìn)行了制粉系統(tǒng)性能試驗。試驗證明：新型粗粉分離器對煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)幅度大，調(diào)節(jié)性能較好，但是還需要在今后的運行中不斷進(jìn)行調(diào)整，才能將粗粉分離器效率及制粉單耗調(diào)到最佳值。

制粉系統(tǒng)；粗粉分離器；制粉單耗；煤粉細(xì)度

天津地區(qū)某臺鍋爐是杭州鍋爐廠生產(chǎn)制造的NG-410/9. 8-M 6型自然循環(huán)、固態(tài)排渣高壓煤粉鍋爐，每臺爐配兩套中間倉儲式、熱風(fēng)送粉型制粉系統(tǒng)，設(shè)計煤種為山西混煤。

該廠為了提高分離器效率，降低本體阻力和制粉單耗，達(dá)到能根據(jù)煤質(zhì)狀況和運行狀態(tài)能快速改變煤粉細(xì)度的要求，對鍋爐制粉系統(tǒng)的粗粉分離器進(jìn)行了技術(shù)改造，由軸向型分離器改為靜、動葉結(jié)合型旋轉(zhuǎn)式分離器。

為檢驗改造后新型粗粉分離器各項性能和技術(shù)指標(biāo)以及改造后細(xì)粉分離器的效果，對該鍋爐制粉系統(tǒng)進(jìn)行了制粉系統(tǒng)性能試驗。

1　改造后粗粉分離器設(shè)備概況

該型分離器內(nèi)部設(shè)34片軸向檔板，轉(zhuǎn)子電機為臥式電機，運行中主要通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到改變煤粉細(xì)度的效果。粗粉分離器改造前后示意圖見圖1、圖2。

表1　設(shè)備明細(xì)

圖1　粗粉分離器改造前示意圖

圖2　粗粉分離器改造后示意圖

2　測試與計算方法［1-4］

2.1分離器效率及阻力測試

效率的計算采用“煤粉細(xì)度”的方法。在粗粉分離器入口和出口按等面積圓環(huán)法進(jìn)行“等速取樣”，在旋風(fēng)分離器下粉管上取煤粉測細(xì)度，回粉則用特制取樣儀取樣。粗粉分離器其效率計算公式如下：

細(xì)粉分離器效率可以根據(jù)煤粉細(xì)度關(guān)系表示：

其中：R'90—細(xì)粉分離器入口煤粉細(xì)度%

R''90—細(xì)粉分離器出口煤粉細(xì)度%

R90—成粉煤粉細(xì)度%

一般情況下，乏氣帶粉的煤粉細(xì)度R90？很小，接近于0，所以分離效率可近似按下式計算：

用標(biāo)準(zhǔn)畢托管或經(jīng)其校驗后的測速管測量粗粉分離器前后的靜壓，計算得出設(shè)備的阻力。

2.2制粉系統(tǒng)通風(fēng)量試驗

測點布置在細(xì)粉分離器出口的直管段上，上段位置不少于5倍的管道內(nèi)徑，下段不少于3倍的管段內(nèi)徑。使用標(biāo)準(zhǔn)畢托管或經(jīng)畢托管校驗過的測速管測量系統(tǒng)風(fēng)量，并用電子微壓計測量管道靜壓。

計算方法：

其中：A—管道截面積m2

Kd—測速管系數(shù)

pd—測量動壓值Pa

ρ—氣流密度kg/m3

2.3給煤機出力特性試驗

標(biāo)定給煤機出力的方法，采用“單位長度煤量計算法”，維持煤層厚度不變，在給煤操作器不同開度（45%，60%，75%，85%）下測量煤流速度（皮帶轉(zhuǎn)一圈所需時間t），通過計算得出皮帶每小時行走圈數(shù)（3600/t），并測量皮帶上全部煤的重量（G），計算出給煤出力Bm，最后確定給煤機轉(zhuǎn)速與出力的關(guān)系，并繪制給煤機出力特性曲線。

2.4制粉系統(tǒng)單耗測量

分別記下試驗期間磨煤機和排粉機電表的起始電碼和結(jié)束電碼，用下式分別計算出磨煤機和排粉機的電耗：

電量：P-（m2-m1）×k

其中：m1—起始電碼kW

m2—結(jié)束電碼kW

k—電表系數(shù)

其中：Bm—給煤機出力t/h

2.5煤粉均勻性指數(shù)

煤粉均勻性指數(shù)是反映煤粉粒度分布的重要指標(biāo)，均勻性指數(shù)越大，煤粉中過粗或過細(xì)的顆粒比例都越小，表明煤粉顆粒分布均勻。其計算公式如下：

一般認(rèn)為n≥1較好。

3　試驗與結(jié)果分析

3.1粗細(xì)粉分離器效率試驗

對粗細(xì)粉分離器效率進(jìn)行現(xiàn)場測試，甲乙兩側(cè)的粗細(xì)粉分離器效率測試結(jié)果如表2。

表2　測試數(shù)據(jù)匯總表

為了考察新型粗粉分離器轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下，出口細(xì)度、回粉量和效率的變化特性，我們對乙粗粉分離器選取三個不同轉(zhuǎn)速，并保證這三個轉(zhuǎn)速下其他運行參數(shù)不變，對粗粉分離器及細(xì)粉分離器技術(shù)參數(shù)進(jìn)行測試，結(jié)果如表3。

表3　不同轉(zhuǎn)速下的效率測試

通過對乙粗粉分離器轉(zhuǎn)子在三個不同電機轉(zhuǎn)速下得出的特性曲線可以看出，分離器轉(zhuǎn)子的電機轉(zhuǎn)速過高或過低都會導(dǎo)致回粉量增大、循環(huán)倍率升高、分離器效率降低，轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)速在628rpm下分離器效率達(dá)到三個工況中的最大值，其中粗粉分離器效率為62.48%，細(xì)粉分離器效率為91.03%。

圖2　乙制粉系統(tǒng)分離器效率（%）

圖3　乙制粉系統(tǒng)回粉量（t/h）

圖4　乙制粉系統(tǒng)循環(huán)倍率

從改造前后分離器效率對比圖中可以看出，甲粗粉分離器效率60.97%，比改造前降低2.99（%）；乙側(cè)粗粉分離器效率62.48%。比改造前降低7.33（%）。由于粗粉分離器效率是細(xì)粉帶出率和粗粉帶出率的差值，由細(xì)粉帶出率和粗粉帶出率兩方面的因素影響，因此分離器出口煤粉細(xì)度過粗和過細(xì)都不好，所以只有將軸向檔板角度和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整到最佳數(shù)值，才能將細(xì)粉帶出率和粗粉帶出率的差值最大化，從數(shù)據(jù)可以看出，目前粗粉分離器出口處的煤粉細(xì)度過細(xì)，建議適當(dāng)開大軸向檔板開度，同時降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，新型粗粉分離器還需在今后的運行中不斷進(jìn)行調(diào)整，才能將粗粉分離器效率調(diào)到最佳值。

甲細(xì)粉分離器效率為80.99%，比改造前提高1.26（%），乙細(xì)粉分離器效率為91.03%，比改造前提高10.09（%）。

圖5　甲制粉系統(tǒng)改造前、后分離器效率對比

圖6　乙制粉系統(tǒng)改造前、后分離器效率對比

3.2煤粉細(xì)度測試

該試驗是在機組正常運行情況下進(jìn)行的，盡量保持磨煤機的最大允許壓差，維持正常的系統(tǒng)通風(fēng)量，對粗粉分離器入、出口，按等截面法進(jìn)行等速抽取煤粉樣，從而分析計算煤粉細(xì)度、煤粉均勻性指數(shù)、煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)指數(shù)、煤粉均勻性改善指數(shù)等主要指標(biāo)。

表4　測試數(shù)據(jù)匯總

從甲、乙側(cè)煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)系數(shù)及煤粉均勻性改善指數(shù)改造前后對比圖中可以看出：甲側(cè)粗粉分離器煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)系數(shù)6.66，煤粉均勻性改善指數(shù)0.97；乙側(cè)煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)系數(shù)3.83，煤粉均勻性改善指數(shù)1.13，通過與鍋爐改造前煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)系數(shù)及煤粉均勻性改善指數(shù)測試對比（見圖7～8），表明甲、乙粗粉分離器均對煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)幅度大，調(diào)節(jié)性能較好，相比改造前有較大提高。

圖7　甲、乙側(cè)煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)系數(shù)改造前后對比

圖8　甲、乙側(cè)煤粉均勻性改善指數(shù)改造前后對比

3.3制粉系統(tǒng)出力及單耗試驗

對制粉系統(tǒng)出力及單耗進(jìn)行現(xiàn)場試驗，試驗期間維持正常的系統(tǒng)通風(fēng)量，測量系統(tǒng)的熱風(fēng)量、再循環(huán)風(fēng)量、系統(tǒng)通風(fēng)量、計算制粉系統(tǒng)單耗等主要指標(biāo)。主要測試數(shù)據(jù)及給煤出力標(biāo)定曲線如表5和圖9。

表5　測試數(shù)據(jù)匯總

圖9　給煤機出力標(biāo)定曲線圖

針對鍋爐改造后制粉系統(tǒng)單耗試驗數(shù)據(jù)，我們與改造前試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，如圖10～13。

圖10　甲制粉系統(tǒng)單耗改造前、后對比圖（kW·h/t）

圖11　乙制粉系統(tǒng)單耗改造前、后對比圖（kW·h/t）

圖12　甲、乙制粉系統(tǒng)成粉細(xì)度改造前、后對比圖（%）

圖13　甲、乙制粉系統(tǒng)通風(fēng)量改造前、后對比圖（m3/h）

從圖中可以看出，由于甲、乙系統(tǒng)改造前、后的成粉細(xì)度偏差較大，導(dǎo)致了改造后的甲、乙磨煤機單耗均有所升高。其中甲制粉系統(tǒng)表現(xiàn)的更為明顯，由于成粉細(xì)度只有9.1%，造成磨煤機出力有較大的下降（實際磨煤機出力為33.79t/h，較設(shè)計值40.8 t/h低7t/h），這也是甲制粉系統(tǒng)改造后單耗較改造前升高的主要原因，不利于制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。通過對成粉細(xì)度修正到設(shè)計值后得出的制粉系統(tǒng)折算單耗可以看出，甲、乙制粉系統(tǒng)改造后單耗較改造前有一定程度的下降。

甲制粉系統(tǒng)改造后通風(fēng)量比改造前減少44944.21m3/h；乙制粉系統(tǒng)改造后通風(fēng)量比改造前減少31871.28m3/h。甲、乙制粉系統(tǒng)通風(fēng)量比改造前減少約為30%~40%。甲系統(tǒng)通風(fēng)量小于磨煤機設(shè)計通風(fēng)量（85088m3/h）26.6%，乙制粉系統(tǒng)通風(fēng)量小于磨煤機設(shè)計通風(fēng)量15.8%。通過分析運行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，機組運行期間甲、乙排粉風(fēng)機入口風(fēng)門開度僅為56%，過小的開度直接導(dǎo)致系統(tǒng)通風(fēng)量下降，造成煤粉攜帶能力不足，成粉細(xì)度過細(xì)（甲系統(tǒng)成粉細(xì)度），使回粉量增大，這些因素都會導(dǎo)致制粉單耗的增加。

4　結(jié)語

新型粗粉分離器對煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)幅度大，調(diào)節(jié)性能較好，相比改造前有較大提高。但是，還需要在今后的運行中不斷進(jìn)行調(diào)整，將粗粉分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整至最佳值，才能將粗粉分離器效率及制粉單耗調(diào)到最佳值。

［1］電站磨煤機及制粉系統(tǒng)性能試驗DL/T467-2004［S］.

［2］葉江明.電廠鍋爐原理及設(shè)備［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［3］丁立新.電廠鍋爐原理［M］.北京：中國電力出版社，2006.

［4］DL/T567.5-1995煤粉細(xì)度的測定［S］.

王森（1986—），男，天津人，本科，工程師，主要研究方向為火電機組鍋爐及輔機運行性能試驗、節(jié)能減排及調(diào)峰技術(shù)等研究工作。