330 MW機組緊湊型分離器改造研究及性能試驗分析

周 靜張 健楊 浩

(1.華電淄博熱電有限公司，淄博 255054；2.西安格瑞電力科技有限公司，西安 710065)

0 引 言

我國發(fā)電機組以火電為主，主要配套煤粉燃燒鍋爐。原煤先經(jīng)破碎后在磨煤機中磨制成煤粉，通過分離器將合格的煤粉由一次風輸入爐膛進行燃燒，煤粉細度、煤粉均勻性等煤粉特性會影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及環(huán)保性。因此，磨煤機分離器的分離性能對于整個機組的穩(wěn)定運行、經(jīng)濟性以及環(huán)保性至關重要[1-3]。

某公司#5爐磨煤機的原有粗粉分離器是雙進雙出的老式徑向粗粉分離器，徑向粗粉分離器主要的分離原理就是簡單的擋板分離，其性能本身比軸向型粗粉分離器要差，以往的制粉系統(tǒng)在使用徑向型粗粉分離器時，存在分離器阻力大、分離效率低、循環(huán)倍率高、煤粉均勻性低、煤粉細度調(diào)節(jié)不方便、煤粉細度粗或容易堵、管道磨損嚴重及綜合效率低等諸多問題，造成設備運行既不安全，也不經(jīng)濟。因此，必須對現(xiàn)有分離器進行改造。

現(xiàn)階段應用于雙進雙出磨煤機的分離器有原仿蘇式靜態(tài)徑向分離器、動態(tài)徑向分離器、動靜態(tài)結合徑向分離器以及軸向分離器[4-9]。原仿蘇式靜態(tài)徑向分離器存在煤粉細度大、調(diào)節(jié)性能差、煤種適應性小、循環(huán)倍率高、設備阻力大等缺點，針對該型分離器的運行特性改善，國內(nèi)主要有動態(tài)徑向分離改造、動靜態(tài)結合徑向分離改造以及軸向分離改造三種方法[10-15]。這三種方法的優(yōu)缺點見表1。

表1分離器改造方法對比

1 改造后分離器工作原理

綜合比較上述改造方法的優(yōu)缺點，采用西安格瑞電力科技有限公司研制的GR-CBⅡ-2.8型雙軸向、多通道新型粗粉分離器，該型分離器為國內(nèi)首臺緊湊型雙級軸向分離器，能實現(xiàn)粗煤粉分離及煤粉細度和均勻性控制、多通道煤粉濃度均勻性控制以及雜物的在線分離與清除。改造后的緊湊型軸向分離器結構圖如圖1所示。

圖1 緊奏型軸向分離器結構圖

1.1 粗煤粉分離及煤粉細度和均勻性控制

從磨煤機出來的混合煤粉氣流首先通過雜物旋流分離裝置時，將雜物及較大粒徑的煤粉進行分離進入磨煤機入口螺旋送煤管繼續(xù)研磨；煤粉氣流接著經(jīng)過預分離擋板。預分離擋板一部分作用與其他軸向分離器撞擊錐的折向作用相同，通過慣性撞擊，煤粉中的大顆粒在外錐體內(nèi)壁附近被分離出來，通過重力沉降經(jīng)過落煤管落入磨煤機入口螺旋送煤管進入磨煤機再次磨制。

當煤粉進入兩級軸向擋板時，一方面利用軸向擋板的撞擊和折向作用帶來的攔截和慣性分離。當氣流攜帶煤粉通過調(diào)節(jié)擋板時，質量較大的煤粉顆粒慣性大，與調(diào)節(jié)擋板和內(nèi)錐體下部撞擊產(chǎn)生撞擊分離，質量較小的煤粉顆粒慣性小，隨氣流通過擋板進入上部分離室；另一方面利用軸向擋板的導流作用，氣流在上部空間形成一個旋轉氣流場，氣流場向外部分的煤粉顆粒較大，向心部分煤粉較細。大顆粒受離心力及重力的作用被甩到外錐體的內(nèi)壁，并沿壁面降落分離進入磨煤機入口螺旋送煤管。通過調(diào)整軸向擋板開度來調(diào)整煤粉氣流的旋轉強度，改變煤粉分離效果，從而控制分離器出口的煤粉細度和均勻性指數(shù)。通過調(diào)整下級擋板可控制煤粉細度R200，調(diào)整上級擋板控制煤粉細度R90。

1.2 多通道煤粉濃度均勻性控制

煤粉氣流首先通過雜物旋流分離裝置和預分離擋板使進入分離器煤粉旋轉混合均流，再經(jīng)過兩級軸向擋板的進一步旋轉分離混合，煤粉已經(jīng)比較均勻；當煤粉氣流從上級軸向分離段出來后進入上部混合室時，由于截面增大煤粉氣流速度降低，使煤粉進一步混合均流，這時，進入四個一次風管道的煤粉相對是比較均勻的，同時通過一次風縮口的調(diào)整，保證一次風速相同。

1.3 雜物的在線分離與清除

某些入爐煤中會夾帶塑料袋、塑料布、草繩、木塊及樹枝等輕質雜物。對于原徑向分離器，大量雜物會堵在徑向折向擋板處，造成分離器分離效果變差， 失去分離能力。改造成軸向分離器后，這些雜物易通過分離器直接進入一次風噴口，由于一次風噴口有加強筋，阻擋了輕質雜物進入爐膛，堵在噴口內(nèi)。經(jīng)過一段時間后雜物積累堵塞一次風噴口，造成一次風堵管，嚴重時造成一次風噴口燒毀。

針對這一問題，結合某熱電廠制粉系統(tǒng)的特點及相關技術及設計經(jīng)驗，在研制改造分離器時，在分離器入口特別加裝了雜物旋流分離裝置。煤粉氣流首先通過分離器入口的雜物旋流分離裝置，使較大的雜物在旋流離心力的作用下與煤粉分離，并和落煤管落下的原煤混合，經(jīng)磨煤機入口螺旋送入磨煤機內(nèi)進行磨制。為防止少量未分離的較大雜物進入一次風管，在上級軸向擋板后的煤粉分離混合室安裝有篦網(wǎng)，將少量雜物攔截下來，可定期通過人孔門進行清理，從而解決雜物堵塞一次風噴口的問題。

2 改造方案

(1)在分離器改造中不對制粉系統(tǒng)其他設備進行大的改動，設備及管道布置合理，留有足夠的安裝及檢修空間；

(2)新煤粉分離器的安裝底座尺寸與原煤粉分離器安裝尺寸相同，安裝螺栓及螺栓孔與原基礎連接吻合；

(3)磨煤機出口一次風管道排列位置不變；

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的背景下，人力資本的決策權在不斷地進行增長，使用何種方法加強人力和貨幣資本之間的聯(lián)系成為人力資源管理的難題。當前現(xiàn)有的合伙人制度等為企業(yè)的管理開辟了新的發(fā)展道路，但是在這種情況下人們會發(fā)現(xiàn)人力資源的價值如何合理地分配成為一個更大的難題，所以相關的領導者要善于轉變思路。

(4)拆除原煤粉分離器及煤粉分配器；

(5)原煤混料箱位置向上提升1.2米～1.5米，同時旁路風管也向上延伸；

(6)部分檢修平臺重新制作，部分冷卻風管、密封風管重新布置。

3 性能試驗

為了驗證改造后的效果，對改造后的緊湊型分離器進行性能試驗。#5爐B磨煤機2臺老式徑向粗粉分離器改造后的性能試驗主要包括冷熱態(tài)一次風調(diào)平試驗、熱態(tài)煤粉細度調(diào)整試驗、A、B磨分離器對比試驗以及最大出力試驗，試驗儀器見表2。

表2試驗儀器

3.1 冷熱態(tài)一次風調(diào)平試驗

B磨有兩個分離器，共計B11、B12、B13、B14、B21、B22、B23、B24等8根粉管，本次調(diào)平試驗分層進行：先進行單層4根粉管一次風速調(diào)平，再進行整體調(diào)平。

單臺磨單層4根粉管一次風速調(diào)平時，將1、2、3、4角上的4根粉管上安裝的靠背管接入風粉在線調(diào)平系統(tǒng)。先將離磨煤機最遠端的粉管的可調(diào)縮孔全部打開，然后再根據(jù)在線調(diào)平系統(tǒng)中的實時風速調(diào)整其他3根粉管可調(diào)縮孔的開度。一次風速冷態(tài)調(diào)平前后各粉管風速如圖2-5所示。

圖2 B1層調(diào)平前柱狀圖

圖3 B1層調(diào)平后柱狀圖

圖4 B2層調(diào)平前柱狀圖

圖5 B2層調(diào)平后柱狀圖

由圖2-3可知，B磨B1層調(diào)平前B11、B12、B13、B14四根管道風速分別為22.3、22.3、22.1、19.3 m/s，平均風速為21.0 m/s，偏差分別為6.2%、6.2%、-4.3%、-8.1%，調(diào)平后風速分別為21.7、21.5、20.9、20.3 m/s，平均風速為21.1 m/s，偏差分別為2.8%、1.9%、-0.9%、-3.8%，均在±5%合格范圍之內(nèi)。

3.2 熱態(tài)煤粉細度調(diào)整試驗

熱態(tài)煤粉細度調(diào)整試驗期間B磨煤機總給煤出力保持在45-55t/h，風量等各參數(shù)保持穩(wěn)定，磨煤機保持正常運行狀態(tài)。調(diào)整B1側分離器擋板開度，具體為30°-75°等多個不同擋板開度，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，在磨煤機出口各粉管進行煤粉取樣，對煤粉樣進行取樣篩分[12]。該試驗在#5爐B1分離器上進行，用移動式煤粉取樣裝置進行取樣，化驗煤粉細度，分別得到下?lián)醢?0°、45°和75°三個擋板開度下制粉系統(tǒng)分離器出口煤粉細度、分離器阻力與上擋板開度的關系，三組關系如圖6-11所示。

圖6 下?lián)醢?0°煤粉細度與擋板開度關系圖

圖7 下?lián)醢?0°分離器阻力與擋板開度關系圖

圖8 下?lián)醢?5°煤粉細度與擋板開度關系圖

圖9 下?lián)醢?5°分離器阻力與擋板開度關系圖

圖10 下?lián)醢?5°煤粉細度與擋板開度關系圖

圖11 下?lián)醢?5°分離器阻力與擋板開度關系圖

綜合圖6-11分析得到：

(1)下?lián)醢彘_度保持不變時，隨著上級分離器擋板開度的增大，煤粉細度R200、R90均線性增大；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，煤粉細度R90在14.7%～27.4%范圍內(nèi)，擋板開度越小，煤粉細度R90越??；

(2)下?lián)醢彘_度保持不變時，隨上級擋板開度的增大，分離器阻力均以二次函數(shù)式減小；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，分離器阻力范圍在245～600 Pa之內(nèi)；

(3)磨煤機正常出力條件下，煤粉細度 R90為6%～25%，并在該區(qū)間內(nèi)隨擋板開度基本呈線性可調(diào)，且在磨煤機正常出力條件下，煤粉均勻性指數(shù)≥1。

3.3 A、B磨分離器對比試驗

選取A磨做對比試驗，與B磨在出力相同時，對A、B磨進行煤粉取樣、化驗，測試系統(tǒng)阻力，運行參數(shù)記錄見表3。

表3下?lián)醢?0°試驗參數(shù)表

由表3可以看出，#5爐A、B磨煤機給煤量相同時，B磨煤機分離器相對于A磨煤機分離器，阻力由1 050 Pa下降為550 Pa，阻力下降了500 Pa。同時，A磨分離器出口煤粉細度R90為18.1%，B磨為16.5%，下降了1.6%，均勻性系數(shù)A磨為0.746，B磨為1.020，提高了0.274。

3.4 最大出力實驗

為確保四根粉管出口風速均勻，將上部擋板調(diào)整為30°，下部擋板為外側半圈30°加內(nèi)側半圈60°，對B磨進行最大出力試驗，在其穩(wěn)定后對其煤粉細度進行了取樣化驗，同時記錄A磨最大出力工況運行參數(shù)，運行參數(shù)記錄見表4。

由表4可以看出，#5爐B磨煤機最大出力為64.8 t/h，煤粉細度R90為17.23%，R200為1.512%，均勻性系數(shù)為1.09，分離器阻力僅為600 Pa。A磨最大出力為60 t/h左右，B磨出力相對于A磨提高了4.8 t/h,即出力提高了7.4%。

表4最大出力試驗參數(shù)表

4 結束語

(1)該分離器根據(jù)現(xiàn)有磨煤機結構特點和現(xiàn)場實際空間特定設計，解決了市場上現(xiàn)有分離器不能滿足現(xiàn)場位置布置的難題，分離器內(nèi)部獨特設計了雜物在線清理裝置，使煤粉中夾雜的雜物得到有效清理。

(2)冷態(tài)調(diào)平后，各粉管風速偏差均控制在±5%左右，實現(xiàn)了粗煤粉分離及煤粉細度和均勻性控制。

(3)在下?lián)醢彘_度保持不變時，隨著上級分離器擋板開度的增大，煤粉細度R200、R90均線性增大,分離器阻力均以二次函數(shù)式減??；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，煤粉細度R90范圍在14.7%～27.4%，分離器阻力范圍在245～600 Pa之內(nèi)；

(4)在當前煤質下，綜合考慮出口四根粉管風速調(diào)平狀況，通過對B磨分離器擋板進行調(diào)整，最大出力工況下煤粉細度R90均值為17.23%，煤粉細度較合適，實現(xiàn)了多通道煤粉濃度均勻性控制；

(5)改造前，B磨出力小于50 t/h，分離器阻力較大。改造后，出力相同時，A磨煤粉細度R90為18.1%，B磨為16.5%，下降了1.66%；均勻性系數(shù)A磨為0.746，B磨提高為1.020，提高了0.274；B磨分離器阻力下降了500 Pa，熱態(tài)實際測量最大出力時，分離器阻力僅為600 Pa，改造后節(jié)能效果顯著；

(6)#5爐B磨煤機最大出力為64.8 t/h，A磨最大出力為60 t/h左右，相比于A磨煤機，B磨出力平均提高了4.8 t/h,即出力提高了7.4%，出力提高非常明顯。