對(duì)ZGM95G磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器改造的分析與計(jì)算

郝天佑

(上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司 技術(shù)營(yíng)銷部，上海 200245)

陜西某電廠一期工程2×300 MW機(jī)組于2008年正式投產(chǎn)運(yùn)行，它采用正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配置5臺(tái)(4運(yùn)1備)ZGM95G型磨煤機(jī)[1]。雖然該電廠二期3號(hào)、4號(hào)兩臺(tái)100萬(wàn)千瓦超超臨界空冷燃煤發(fā)電機(jī)組已于2019年轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，但突出的煤電供需矛盾導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷現(xiàn)階段仍舊升降頻繁、升降幅度較大，常處于調(diào)峰狀態(tài)。對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)而言，機(jī)組負(fù)荷的變化就是磨煤機(jī)出力的變化，因此深度調(diào)峰時(shí)，電廠不得不啟用一期工程的磨煤機(jī)來(lái)保證機(jī)組負(fù)荷。為避免鍋爐排放超標(biāo)，在碾磨現(xiàn)有煤種(煤粉細(xì)度R90=18%)時(shí)，需啟用2臺(tái)ZGM95G磨煤機(jī)，且每臺(tái)磨煤機(jī)的出力需在40 t/h以上。但是，該型磨煤機(jī)的最大出力為35 t/h(減速機(jī)在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提速23.7%后的出力)，無(wú)法滿足對(duì)深度調(diào)峰機(jī)組的性能要求。因此，該型磨煤機(jī)出力亟待提高。本文擬對(duì)該型磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器的改造情況進(jìn)行分析。

1 用于磨煤機(jī)的動(dòng)態(tài)分離器技術(shù)

上海某公司早期從美國(guó)引進(jìn)了碗式磨煤機(jī)的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)了HP系列磨煤機(jī)[2]。HP系列磨煤機(jī)的研磨部件主要包括磨輥及碗形磨盤。在此基礎(chǔ)上，該公司于2004年從美國(guó)ALSTOM公司引進(jìn)了動(dòng)態(tài)分離器技術(shù)，應(yīng)用于燃煤電廠的制粉系統(tǒng)中；為適應(yīng)國(guó)家能源政策和節(jié)能減排的要求，緊密跟蹤國(guó)內(nèi)外磨煤機(jī)技術(shù)最新發(fā)展態(tài)勢(shì)，滿足用戶因煤質(zhì)變化提出的更高要求，近年來(lái)不斷優(yōu)化HP動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)，同時(shí)開發(fā)了專門用于改造ZGM系列靜態(tài)分離器的改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器。原HP動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)和改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)分別見圖1、圖2。

圖1 原HP動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)

圖2 改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)

改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器可優(yōu)化磨煤機(jī)內(nèi)部氣流場(chǎng)，有效提升磨煤機(jī)內(nèi)部風(fēng)粉混合物的分離效率，降低煤粉循環(huán)倍率；在煤粉細(xì)度不變時(shí)可提高磨煤機(jī)出力，在出力不變時(shí)可提高煤粉細(xì)度；同時(shí)可以提高煤粉均勻性，降低制粉單耗[3-4]。

2 分離器改造前后的磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)

帶靜態(tài)分離器的ZGM95G磨煤機(jī)，內(nèi)部通風(fēng)阻力大，風(fēng)粉分離效率低，磨煤機(jī)出力低[5]。改造時(shí)，需將ZGM95G磨煤機(jī)的靜態(tài)分離器及其頂蓋拆下，將改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器及其頂蓋整體吊裝至磨煤機(jī)分離器的上方，并用相應(yīng)的緊固件進(jìn)行緊固；同時(shí)，把新增的動(dòng)態(tài)分離器密封風(fēng)管路直接從原有的密封風(fēng)管路上引出。

改造前后ZGM95G磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)分別(見圖3、圖4)。

圖3 改造前ZGM95G磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)

圖4 改造后ZGM95G磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)

3 磨煤機(jī)碾磨能力的核算

3.1 磨煤機(jī)最大出力

根據(jù)文獻(xiàn)[6-8],有

Bm=B1×fG×fM×fR×fA×fF

=42×1.08×1.01×0.97×0.938×1.1

=45.85(t/h)

(1)

式中，Bm,B1,fG,fM,fR,fA,fF分別為磨煤機(jī)最大出力、磨煤機(jī)基本出力、原煤可磨性修正系數(shù)、原煤水分修正系數(shù)、煤粉細(xì)度修正系數(shù)、灰分修正系數(shù)和分離器形式修正系數(shù)。

保證出力為：

BGW=45.85×0.95=43.56(t/h)

2.溫度。空氣溫度是影響豬只健康和生產(chǎn)力的重要因素。豬是恒溫動(dòng)物，在一定范圍內(nèi)的各種環(huán)境溫度下，無(wú)論是在嚴(yán)寒的冬季，還是酷熱的夏季都能通過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用來(lái)保持體溫的恒定，但是這要消耗很多的熱量，既增加了日糧的消耗，又影響了營(yíng)養(yǎng)狀況，輕則日增重下降，嚴(yán)重時(shí)可以引發(fā)疾病甚至死亡。各種年齡的豬只適宜溫度是：斷奶仔豬28℃～22℃；繁殖母豬分娩前18℃～20℃、分娩期間25℃～26℃、分娩當(dāng)日 25℃～20℃，值得注意的是初生仔豬保育舍的溫度應(yīng)保持在30℃～28℃，隨著日齡的增加逐漸降低到24℃。

(2)

43.56 t/h的保證出力，大于40 t/h,且有8%余量，能夠滿足要求。

按改造內(nèi)容類比，改造前磨煤機(jī)最大出力為35 t/h，類比某發(fā)電廠以往改造后效果(出力提高幅度≥17%)，所研究電廠改造后保證出力BGL≥35×1.17=40.95(t/h)>40 t/h，能夠滿足要求。

總之，無(wú)論是按文獻(xiàn)計(jì)算，還是按改造內(nèi)容類比，所研究電廠改造后磨煤機(jī)的保證出力都能滿足預(yù)期(≥40 t/h)要求。

3.2 電動(dòng)機(jī)功率

該電廠磨煤機(jī)配置的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：YMKQ500-6。電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表1所示。

表1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)

原ZGM95G磨煤機(jī)的額定功率為380 kW，所配電動(dòng)機(jī)功率為450 kW，電動(dòng)機(jī)已有18%的功率余量，且電動(dòng)機(jī)尚有1.15的功率備用系數(shù)。改造后磨煤機(jī)最大計(jì)算出力為45.85 t/h，要求的磨煤?jiǎn)魏摹?.49 kWh/t。因此，所需電動(dòng)機(jī)最大功率為：45.85×8.49=389.26(kW)。顯然，電動(dòng)機(jī)功率有較大余量，無(wú)需進(jìn)行增容改造。

3.3 液壓加載力

該電廠磨煤機(jī)配置的液壓加載系統(tǒng)具體參數(shù)如表2所示。

表2 液壓加載系統(tǒng)具體參數(shù)

從表2可以看出，液壓加載系統(tǒng)的供油能力為18 MPa，改造前后磨煤機(jī)實(shí)際供油壓力約為15 MPa，系統(tǒng)供油能力大于實(shí)際供油壓力。因此，液壓加載系統(tǒng)只需調(diào)整運(yùn)行參數(shù)即可，而無(wú)需進(jìn)行增容改造。

4 制粉系統(tǒng)攜帶能力的核算

ZGM95G磨煤機(jī)配套的一次風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，型號(hào)為L(zhǎng)4N2070SBL6T。該一次風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)如表3所示。

表3 一次風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)

從表3還可看出，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的入口質(zhì)量流量為57.92 kg/s。動(dòng)態(tài)分離器改造后的單臺(tái)磨煤機(jī)所需一次風(fēng)最大風(fēng)量為20.38 kg/s，所需密封風(fēng)風(fēng)量為1.77 kg/s，因此改造后所需總風(fēng)量為：20.38+1.77=22.15(kg/s)；對(duì)于陜西某電廠實(shí)有的2臺(tái)磨煤機(jī)、5臺(tái)一次風(fēng)機(jī)而言，57.92×2=115.84(kg/s)，22.15×5=110.75(kg/s)。顯然，風(fēng)量也能滿足要求。因此，制粉系統(tǒng)的攜帶能力完全能夠滿足要求。

5 制粉系統(tǒng)干燥能力和密封風(fēng)的核算

根據(jù)熱平衡原理可知：

輸入磨煤機(jī)的熱量=磨煤機(jī)輸出的熱量(Qin=Qout)

(3)

輸入磨煤機(jī)的熱量=干燥劑的物理熱+碾磨部件產(chǎn)生的熱量+進(jìn)入磨煤機(jī)密封風(fēng)的物理熱+原煤物理熱 (Qin=Qgz+Qnm+Qmf+Qym)

(4)

磨煤機(jī)輸出的熱量=蒸發(fā)水消耗的熱量+加熱燃料消耗的熱量+干燥劑帶走的熱量+制粉系統(tǒng)散失的熱量(Qout=QZ+Qjr+Q2+Q5)

(5)

經(jīng)核算，改造后，磨煤機(jī)出力最大時(shí)入口一次風(fēng)溫度為205 ℃，而空預(yù)器出口一次風(fēng)溫度為295 ℃。二者之差為90 ℃，因此制粉系統(tǒng)的干燥能力完全能夠滿足要求。

ZGM95G磨煤機(jī)配套的密封風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，型號(hào)為MF9-10-15No13D。該密封風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)如表4所示。

表4 密封風(fēng)機(jī)具體參數(shù)

原每臺(tái)ZGM95G磨煤機(jī)所需密封風(fēng)量為1.33 kg/s，給煤機(jī)所需密封風(fēng)量為0.20 kg/s，改造后的改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器所需密封風(fēng)量為0.24 kg/s。因此，改造后每臺(tái)磨煤機(jī)及給煤機(jī)所需總的密封風(fēng)量為：1.33+0.20+0.24=1.77(kg/s)；而風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為11.77 kg/s。對(duì)應(yīng)于5臺(tái)磨煤機(jī)和給煤機(jī)，1.77×5=8.85(kg/s)。顯然，密封風(fēng)機(jī)能提供的風(fēng)量有約33%余量。因此，制粉系統(tǒng)的密封風(fēng)量完全能夠滿足要求。

6 廠房高度、電氣熱控及輔助設(shè)備要求

ZGM95G磨煤機(jī)靜態(tài)分離器及其頂蓋高度為3 150 mm；改進(jìn)型HP動(dòng)態(tài)分離器及其頂蓋高度為3 686 mm；改造后，磨煤機(jī)總高度增加量為：3 686-3 150=536(mm)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，原廠房高度能夠滿足要求。

另經(jīng)核算，磨煤機(jī)配套的減速機(jī)、潤(rùn)滑油站等輔助設(shè)備，以及磨煤機(jī)電氣熱控裝置，在磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器改造后也均能滿足要求，無(wú)需改造。

7 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)ZGM95G磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)改造后各性能參數(shù)的計(jì)算校核可知，每臺(tái)ZGM95G磨煤機(jī)改造后的出力可提高至40 t/h以上，能夠滿足機(jī)組深度調(diào)峰的性能要求；同時(shí)，原有配套設(shè)備均可延用，降低了改造成本，提高了經(jīng)濟(jì)性。因此，ZGM95G磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器的改造切實(shí)可行。