雙進(jìn)雙出鋼球磨分離器性能提升技術(shù)研究及應(yīng)用

大唐蒲城（第二）發(fā)電有限責(zé)任公司 李 勇

1 背景

蒲電2×660MW機(jī)組鍋爐配備10臺MGS 4060B型雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，磨筒體實(shí)際內(nèi)部尺寸長度為5540mm，設(shè)計(jì)出力為48噸，主要摻配蒲白礦、澄合礦汽車煤，以上燃煤熱值較低，揮發(fā)分低，可研磨性差，發(fā)電機(jī)組為帶負(fù)荷，單臺球磨機(jī)超出力30%運(yùn)行，造成煤粉細(xì)度和煤粉均勻性指數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)。通過對有關(guān)電廠磨煤機(jī)分離器由徑向分離器改造為二次攜帶軸向型雙擋板煤粉分離器的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)[1]，改造后在磨煤機(jī)入口風(fēng)壓相同的條件下，制粉系統(tǒng)的阻力降低，磨煤機(jī)出力增大，且煤粉細(xì)度及煤粉均勻性均較改造前有較大改善[2]。

1.1 磨煤機(jī)存在問題引發(fā)的情形

運(yùn)行中的爐渣有明顯的大碳粒；由于分離器頻繁堵塞，導(dǎo)致磨機(jī)的出力降低，出現(xiàn)負(fù)荷不能滿足的情況；因?yàn)樾枰ㄆ谌斯で謇矸蛛x器內(nèi)的雜物，增加了維護(hù)人員的工作量；限于機(jī)組運(yùn)行（負(fù)荷）方式要求和維護(hù)工作強(qiáng)度而不能按照要求對磨煤機(jī)分離器做到應(yīng)清必清，增加了原煤的消耗；鑒于磨煤機(jī)不能滿出力，必須提前啟動磨、推遲停磨，有時(shí)負(fù)荷曲線長期550MW也需保持全部磨運(yùn)行，造成廠用電和磨煤機(jī)耗能的上升；鍋爐飛灰含碳量增大，降低了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

1.2 檢查分離器存在的問題

分離器原設(shè)計(jì)為徑向型，雜物清理中，原煤中混有的秸稈、布條、膠皮、鐵絲、編織袋等雜物在通過緊密排列的分離器折向擋板時(shí)纏夾在擋板葉片上，使分離器擋板頻繁堵塞，導(dǎo)致分離器分離效果變差甚至喪失分離能力，造成煤粉細(xì)度變粗，均勻性變差；單臺分離器設(shè)計(jì)形式為徑向型，擋板數(shù)量為30個(gè)，每個(gè)擋板為單獨(dú)調(diào)整，由于負(fù)荷要求，運(yùn)行方式和人員頻繁調(diào)整，工作強(qiáng)度大，因擋板實(shí)際開度不一致，造成煤粉細(xì)均勻性差。

為保證機(jī)組的負(fù)荷，不能做到磨煤機(jī)分離器的應(yīng)清必清，造成分離器性能下降，煤粉細(xì)度超標(biāo)，增加了原煤的消耗；分離器的鎖氣器門板（橡膠）老化脫落，沒有經(jīng)過分離器篩選的煤粉直接落入分離器出口一次風(fēng)管道中，加大了煤粉中的粗顆粒比例，使鍋爐燃燒效率降低，飛灰內(nèi)有明顯的大顆粒；鎖氣器密封性差，氣流瞬間通過門板下部進(jìn)入內(nèi)椎體內(nèi)形成紊亂氣流，造成可燃煤粉均勻性發(fā)生改變，分離效果變差；分離器原回粉管道為正四邊形管道，不利于流動性，粗粉回粉不暢。

2 解決方法及應(yīng)用效果

針對原來的徑向型粗粉分離器煤粉均勻性較差的問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，重新設(shè)計(jì)軸向型雙折向擋板煤粉分離器。在沿軸向Ⅱ型粗粉分離器入口管道上新增二次攜帶導(dǎo)流器，合理疏導(dǎo)氣流的行程，延長分離距離，同時(shí)利用二次攜帶盡量減少回粉管中的合格煤粉，提高出力，強(qiáng)化了分離效果，提高了煤粉均勻性。

2.1 分離器改造前試驗(yàn)

在分離器改造前對磨煤機(jī)原有的徑向分離器進(jìn)行了性能試驗(yàn)，由于此次分離器改造僅是分離器改造的試點(diǎn)，電廠方面選取6號爐E2分離器進(jìn)行改造，因此在E2分離器進(jìn)行相關(guān)測試，試驗(yàn)期間磨煤機(jī)出力為60t/h（工況1）。

一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)。在改造前，進(jìn)行了E2分離器出口粉管的一次風(fēng)調(diào)平試驗(yàn)。在磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)管上進(jìn)行了實(shí)際通風(fēng)量測試，E2分離器出口一次風(fēng)風(fēng)速最大偏差為6.71%，風(fēng)速偏差情況一般；煤粉細(xì)度及煤粉均勻性指數(shù)試驗(yàn)。改造前對E2分離器煤粉細(xì)度進(jìn)行了取樣、測試，試驗(yàn)采用等速取樣法，分別測量煤粉細(xì)度R90和R200，并計(jì)算煤粉均勻性指數(shù)。從試驗(yàn)結(jié)果來看，E2分離器煤粉細(xì)度R90為14.49%，細(xì)度情況較好，煤粉均勻性指數(shù)n為0.74，煤粉均勻性指數(shù)較差，試驗(yàn)工況時(shí)E2分離器檔板開度為55%。

煤粉分配特性試驗(yàn)。改造前進(jìn)行了E2分離器的煤粉分配特性試驗(yàn)，利用取樣裝置對分離器出口的三根煤粉管進(jìn)行等速取樣，記錄取樣時(shí)間并稱重等速取樣得到的煤粉重量，進(jìn)而得到分離器出口各一次風(fēng)管煤粉分配狀況，從試驗(yàn)結(jié)果來看，E2分離器煤粉分配偏差為18.8%，煤粉分配特性較差；分離器阻力試驗(yàn)。在改造前進(jìn)行了分離器阻力的測試，分別測量分離器進(jìn)口靜壓和分離器出口靜壓，計(jì)算試驗(yàn)工況下分離器阻力，從試驗(yàn)結(jié)果來看，分離器阻力位1145Pa，分離器阻力情況較為正常。

2.2 分離器改造后試驗(yàn)

在6號爐E2分離器改造后，進(jìn)行了改造后的分離器性能測試，試驗(yàn)期間磨煤機(jī)出力保持在60t/h。首先在分離器檔板為45°工況（工況2）下進(jìn)行了試驗(yàn)，由于煤粉細(xì)度太細(xì)，因此在將分離器檔板調(diào)整至75°后（工況3）又進(jìn)行了試驗(yàn)，兩次試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 改造前E2分離器改造前后對比數(shù)據(jù)表

一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)。在改造后的分離器試驗(yàn)中，在工況2和工況3中分別進(jìn)行了一次風(fēng)速的測量和縮孔的調(diào)整，工況2中的一次風(fēng)速偏差為-5.43%，工況3中一次風(fēng)速偏差為-4.85%，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。

煤粉細(xì)度及煤粉均勻性指數(shù)試驗(yàn)。在改造后的分離器試驗(yàn)中，工況2中分離器上、下層檔板開度均為45°（上、下層檔板開度最好同步），試驗(yàn)中測試煤粉細(xì)度R90為3.06%，由于煤粉過細(xì)，因此對分離器檔板進(jìn)行了調(diào)整。工況3中分離器上、下層檔板開度均為75°，試驗(yàn)中測試煤粉細(xì)度R90為7.73%。由于分離器檔板已經(jīng)調(diào)整至75°，煤粉細(xì)度進(jìn)一步調(diào)整的余地不大，考慮到為較細(xì)的煤粉有利于鍋爐的燃燒和降低飛灰、爐渣的含碳量，因此未對檔板進(jìn)一步調(diào)整。從試驗(yàn)結(jié)果來看，工況2和工況3的各個(gè)一次風(fēng)管煤粉細(xì)度偏差不大，煤粉細(xì)度試驗(yàn)的重復(fù)性較好。煤粉細(xì)度的均勻性指數(shù)一般在0.6～0.75之間波動，煤粉均勻性指數(shù)較差；改造后的分離器試驗(yàn)中，分別在工況2和工況3中進(jìn)行了分離器的煤粉分配試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果來看，工況2中的煤粉分配最大偏差位于3號管，最大偏差為14.802%。工況3中煤粉分配最大偏差也位于3號管，最大偏差為13.765%。分離器煤粉分配特性試驗(yàn)的重復(fù)性較好，但分離器的煤粉分配特性較差，其最大偏差超過了設(shè)計(jì)值。

分離器阻力試驗(yàn)。分別測量分離器進(jìn)口靜壓和分離器出口靜壓，計(jì)算試驗(yàn)工況下分離器阻力，從試驗(yàn)結(jié)果來看，工況2時(shí)分離器阻力位571Pa，在工況3時(shí)由于分離器擋板開度進(jìn)一步開大，分離器阻力進(jìn)一步降低，試驗(yàn)測試分離器分離器為493Pa，分離器阻力情況較好。

3 技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)

軸向調(diào)節(jié)型擋板可寬范圍進(jìn)行煤粉細(xì)度的調(diào)整，在不增加整個(gè)系統(tǒng)阻力的前提下提高了分離器的分離效果，確保了煤粉細(xì)度的均勻性。有利于煤粉在鍋爐內(nèi)的燃燒，提高煤粉的有效利用率，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。該類型煤粉分離器適用于R90為8～30%時(shí)的各類劣質(zhì)煤，煤粉細(xì)度下限可調(diào)至6～8%。其技術(shù)特點(diǎn)主要可概述如下。

在粗粉分離器進(jìn)口管處加裝二次攜帶導(dǎo)流器，改變了一次分離區(qū)處結(jié)構(gòu)和氣流分布形態(tài)，增強(qiáng)了重力分離的效果，提高了二次攜帶能力，延長了分離路徑，同時(shí)緩解了分離器的阻力；二次攜帶型軸向雙折向擋板煤粉分離器具有良好的“防堵”功能；分離器內(nèi)部360°無積粉死角，完全解決了內(nèi)錐堵粉的問題；提高了一次風(fēng)管系統(tǒng)風(fēng)粉分布均勻性。由于風(fēng)粉流場分布均勻性提高，使得分離器后一次風(fēng)煤粉管道風(fēng)粉均勻性得到改變，設(shè)備系統(tǒng)阻力減小；具有較寬的煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)特性。煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)范圍寬，軸向型雙折向擋板調(diào)節(jié)性能較好，調(diào)節(jié)特性呈線性，開大時(shí)煤粉細(xì)度變大，關(guān)小時(shí)則變小。依據(jù)不同類型的煤種進(jìn)行煤粉細(xì)度調(diào)整，對于較差燃燒性能的煤種，煤粉細(xì)度調(diào)整有效性可以在10～25%以內(nèi)控制，制粉系統(tǒng)不降低出力；在回粉管上安裝鎖氣器（外置式），鎖氣密封嚴(yán)密、氣流不短路，不串氣，在鎖氣器上加裝快開門，可以方便、安全的進(jìn)行鎖氣器內(nèi)雜物清理；減輕維護(hù)作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，保證了機(jī)組運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

綜上，靜態(tài)投資單臺磨煤機(jī)在70萬元，磨煤機(jī)整體改造總投資在350萬元，總投資包含設(shè)備費(fèi)及安裝施工費(fèi)。雙軸向煤粉分離器改造后，減輕分離器堵塞引起煤粉濃度偏粗及均勻性較差，降低飛灰含碳量在0.3%以上，折算降低供電煤耗0.3g/kWh；項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以期提高制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，立項(xiàng)方向正確。項(xiàng)目提出采用增加一級軸向擋板、增加除雜物裝置、椎體增加防磨裝置等措施，技術(shù)路線可行。