HP1003型磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器改造

浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司 王浩南 馮成凱 沈 利

HPl003型中速磨煤機(jī)為上海重型機(jī)器廠有限公司制造的，該型號(hào)磨煤機(jī)配用的分離器為靜態(tài)離心式分離器，采用了具有離心式和慣性分離技術(shù)[1]。使用靜態(tài)分離器只能通過(guò)人工對(duì)分離器的折向擋板進(jìn)行調(diào)整，以滿足不同煤粉細(xì)度的需要，長(zhǎng)期以來(lái)會(huì)造成操作的不便。此外，由于煤質(zhì)在不同時(shí)期的質(zhì)量各不相同，水分和哈式可磨性系數(shù)各不相同，針對(duì)不同煤種的鍋爐燃燒效率不能保證在最佳狀態(tài)。由于煤粉細(xì)度和均勻性的限制，不能較好的滿足鍋爐深度調(diào)峰需要，在鍋爐深度調(diào)峰時(shí)，磨煤機(jī)出粉細(xì)度需要嚴(yán)格的控制才能保證鍋爐的的穩(wěn)燃和經(jīng)濟(jì)性。

目前HP1003型磨煤機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，存在著分離器分選效率低、煤粉細(xì)度和均勻性不能滿足生產(chǎn)需要、磨煤機(jī)內(nèi)部殼體磨損嚴(yán)重、噴嘴環(huán)上部風(fēng)粉混合物循環(huán)倍率高的問(wèn)題，后期磨煤機(jī)的安全可靠運(yùn)行存在著不確定性，同時(shí)影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

為降低煤粉燃燒不充分產(chǎn)生的氮氧化物的排放量，響應(yīng)國(guó)家碳中和及碳達(dá)峰號(hào)召，在保證磨煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，對(duì)HP1003磨煤機(jī)的旋轉(zhuǎn)分離器改造進(jìn)行了充分論證，磨煤機(jī)上部將原靜態(tài)分離器改造為新型旋轉(zhuǎn)分離器，取消單出口粉管及雙向可調(diào)分配器，通過(guò)對(duì)改造后的磨煤機(jī)性能試驗(yàn)，得到了分離器轉(zhuǎn)速與煤粉細(xì)度的關(guān)系、煤粉管均勻性情況以及磨煤機(jī)出力情況。

1 旋轉(zhuǎn)分離器特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)分離器與原靜態(tài)分離器區(qū)別主要是增加了一個(gè)由驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)子，動(dòng)轉(zhuǎn)子上均勻分布多個(gè)葉片，動(dòng)轉(zhuǎn)子外圈分布固定式靜葉片。磨煤機(jī)碾磨區(qū)煤粉在一次風(fēng)的作用下上升，風(fēng)粉混合物通過(guò)靜葉片進(jìn)行煤粉的預(yù)分離，在轉(zhuǎn)子的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[2]。不同細(xì)度的煤粉顆粒具有不同的離心力，當(dāng)煤粉顆粒進(jìn)行動(dòng)轉(zhuǎn)子區(qū)域，在離心力的作用下較粗的顆粒被分離出來(lái)，分離出來(lái)不合格的煤粉則循環(huán)至磨盤區(qū)域進(jìn)行重新碾磨，合格的細(xì)粉則在氣流的作用下通過(guò)動(dòng)葉片進(jìn)入至煤粉各個(gè)管道。動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同，其分離出來(lái)的煤粉細(xì)度則不同。一般情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越快其分離出來(lái)的煤粉細(xì)度就越低，反之則高[3]。

旋轉(zhuǎn)分離器正是利用變頻電機(jī)的可調(diào)速功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程隨時(shí)控制煤粉細(xì)度的要求，分離效率較靜態(tài)分離器高，在磨煤機(jī)不同出力的情況下就能夠得到所要求的煤粉細(xì)度，煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)到R90=5～35%旋轉(zhuǎn)可調(diào)，有利于鍋爐負(fù)荷的變化，在不同時(shí)間段保證了鍋爐的燃燒效率，降低其NOx的排放量?？紤]到皮帶運(yùn)行中易松弛、傳動(dòng)的效率比齒輪傳動(dòng)要低、不利于節(jié)能，為保證系統(tǒng)傳動(dòng)的穩(wěn)定性．分離器的驅(qū)動(dòng)部分采用齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，改造的旋轉(zhuǎn)分離器整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 旋轉(zhuǎn)分離器示意圖

其改造后優(yōu)點(diǎn)如下：

由于公司燃煤來(lái)源較廣，鍋爐燃煤變化較大較頻繁，安裝旋轉(zhuǎn)分離器能根據(jù)燃煤煤質(zhì)的變化，及時(shí)方便地調(diào)整煤粉細(xì)度，R90=5%～35%，可以滿足用戶對(duì)不同煤粉細(xì)度的需要,擴(kuò)大煤種的選用范圍，降低燃料成本?？山档湾仩t的機(jī)械不完全燃燒損耗,有利于劣質(zhì)煤的利用,使鍋爐運(yùn)行更安全、更經(jīng)濟(jì)。

機(jī)組調(diào)峰任務(wù)重時(shí)，負(fù)荷變化大，鍋爐燃燒最佳煤粉細(xì)度隨負(fù)荷發(fā)生變化，安裝旋轉(zhuǎn)分離器后可維持鍋爐燃燒的最佳煤粉細(xì)度和煤粉均勻性，增加鍋爐的調(diào)峰能力。

旋轉(zhuǎn)分離器使出口煤粉均勻性指數(shù)n＞1.2，由于煤粉均勻性指數(shù)提高，在煤粉細(xì)度R90不變的情況下R200下降，可以降低飛灰含碳量、進(jìn)而降低煤耗。同時(shí)可以保證多管道煤粉分配出口的均勻性,提高發(fā)電廠鍋爐的效率。當(dāng)使用于直吹式制粉系統(tǒng)上時(shí)，還可以大大改善各根出粉管出粉量的均勻性。

旋轉(zhuǎn)分離器分離效率高，旋轉(zhuǎn)分離器可以減少小于75μm的過(guò)碾磨顆粒，從而提高制粉系統(tǒng)的出力和降低制粉系統(tǒng)的電耗。

由于旋轉(zhuǎn)分離器針對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理充分的設(shè)計(jì)，分離器殼體直接和高度均保證在最佳狀態(tài)下，通風(fēng)改造可以降低磨煤機(jī)整體系統(tǒng)的通風(fēng)阻力，同時(shí)降低了磨煤機(jī)和一次風(fēng)機(jī)的電耗。

安裝旋轉(zhuǎn)分離器后，其煤粉均勻性指數(shù)提高，每個(gè)煤粉管路分配的煤粉濃度保證在較小偏差之內(nèi)，有利于降低鍋爐NOx的排放，保證鍋爐的燃燒充分性，從而灰渣碳量明顯降低,有利于環(huán)保。

2 改造內(nèi)容

2.1 改造步驟

HP1003型磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器改造主要步驟如下：對(duì)磨煤機(jī)整體斷電，檢查設(shè)備拆除的工具，將原有的HP1003磨煤機(jī)靜態(tài)分離器的各個(gè)煤粉管段進(jìn)行切割，拆除靜態(tài)分離器與磨煤機(jī)本體的連接螺栓，檢查周圍環(huán)境，對(duì)原有靜態(tài)分離器進(jìn)行整體吊離；對(duì)旋轉(zhuǎn)分離器本體安裝，將新型旋轉(zhuǎn)分離器與原有磨煤機(jī)本體通過(guò)連接件把合固定，同時(shí)調(diào)整旋轉(zhuǎn)分離器內(nèi)部氣封環(huán)的間隙，內(nèi)部回粉錐進(jìn)行焊接固定；旋轉(zhuǎn)分離器本體安裝后，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整和焊接出粉管，保證不漏風(fēng)不漏粉；由于旋轉(zhuǎn)分離器需要密封風(fēng)，以保證其內(nèi)部驅(qū)動(dòng)部箱體不漏粉，需要對(duì)密封風(fēng)管路等外接設(shè)備進(jìn)行連接及焊接；對(duì)變頻柜進(jìn)行安裝，動(dòng)力電纜和控制電纜進(jìn)行鋪設(shè)，安裝全部完畢后試運(yùn)行進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試。

2.2 改造后調(diào)整

旋轉(zhuǎn)分離器投運(yùn)后，經(jīng)中控室給出變頻調(diào)速信號(hào)，控制轉(zhuǎn)子葉輪轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié)。分離器可單獨(dú)運(yùn)行，與磨煤機(jī)不做邏輯聯(lián)鎖，旋轉(zhuǎn)分離器可以在啟磨前運(yùn)轉(zhuǎn)也可以在啟磨后運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，為了保證不同轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的煤粉細(xì)度的準(zhǔn)確性，分離器需要經(jīng)過(guò)性能試驗(yàn)確定轉(zhuǎn)速與細(xì)度特性曲線后，由集中控制室運(yùn)行操作人員根據(jù)曲線對(duì)分離器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整，以使煤粉細(xì)度控制在合理的區(qū)間。煤粉的細(xì)度主要和磨煤機(jī)入口的一次風(fēng)量和分離器動(dòng)葉輪的轉(zhuǎn)速有關(guān)，在一次風(fēng)量不變的情況下，分離器動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)速越高所分離出來(lái)的煤粉細(xì)度就越細(xì)；當(dāng)轉(zhuǎn)子葉輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，一次風(fēng)量增大煤粉細(xì)度增粗[4]。

3 改造性能試驗(yàn)

為了保證磨煤機(jī)分離器改造前后的數(shù)據(jù)的可靠性，在改造前后的煤質(zhì)參數(shù)不變的情況下進(jìn)行，對(duì)改造后對(duì)煤粉的細(xì)度和均勻性、磨煤機(jī)主電機(jī)電流和壓差情況進(jìn)行分析。本次主要對(duì)機(jī)組中的某臺(tái)磨煤機(jī)進(jìn)行性能評(píng)定。

3.1 改造前性能試驗(yàn)

磨煤機(jī)改造前，保持分離器擋板開度不變，風(fēng)量按照風(fēng)煤比調(diào)整，獲得磨煤機(jī)出力為50t/h及最大出力的性能參數(shù)，如表1所示。

表1 改造前磨煤機(jī)性能參數(shù)

由表1可以看出，該磨煤機(jī)的在出力為50t/h下，其煤粉細(xì)度R90=24.16，均勻性指數(shù)為1.06。在鍋爐負(fù)荷增加至550MW時(shí)，磨煤機(jī)出力為56t/h。在此工況下，磨煤機(jī)的主電機(jī)電流出現(xiàn)波動(dòng)較大的情況，此時(shí)電流為52.1A，較出力為50t/h的電流增加進(jìn)4A，考慮到磨煤機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證鍋爐的燃燒狀態(tài)，出力為56t/h為該磨煤機(jī)的最大出力。

3.2 改造后性能試驗(yàn)

3.2.1 煤粉細(xì)度試驗(yàn)

磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器改造后，同樣維持磨煤機(jī)50t/h的出力狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整分離器的變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制煤粉的細(xì)度，參照表2。

表2 改造后磨煤機(jī)性能參數(shù)

根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果，在磨煤機(jī)出力為50t/h時(shí)，可以得到在旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速為15.02Hz、24.97Hz和29.93Hz下，煤粉的細(xì)度R90分別為29.36、15.24和11.48，較靜態(tài)分離器煤粉細(xì)度大有改善。隨著分離器的轉(zhuǎn)速的增加，煤粉細(xì)度會(huì)呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，在保證磨煤機(jī)正常運(yùn)行的情況下，煤粉的細(xì)度一般控制在R90≥5%，如分離器轉(zhuǎn)速太高，會(huì)造成磨煤機(jī)阻力的增加，從而影響磨煤機(jī)的穩(wěn)定性。同時(shí)改造后的磨煤機(jī)主電機(jī)電流較改造前有所下降，煤粉均勻性指數(shù)控制在1.2左右，改造效果良好。

3.2.2 最大出力試驗(yàn)

改造后，根據(jù)鍋爐負(fù)荷的調(diào)整，磨煤機(jī)出力增加至59.2t/h，其磨煤機(jī)最大出力對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)如表3。

表3 磨煤機(jī)最大出力參數(shù)表

從試驗(yàn)結(jié)果可以得出，該磨煤機(jī)在當(dāng)前煤質(zhì)條件下的最大出力為59.2t/h，此時(shí)煤粉細(xì)R90為17.28%，煤粉均勻性指數(shù)為1.23。根據(jù)煤粉細(xì)度和均勻性對(duì)磨煤機(jī)實(shí)際出力進(jìn)行折算后出力為60.5t/h，磨煤機(jī)的出力較改造前有所提高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)HP1003磨煤機(jī)的分離器進(jìn)行改造，較原設(shè)計(jì)靜態(tài)分離器改造效果明顯，主要表現(xiàn)為：改造后，通過(guò)在線調(diào)整分離器的轉(zhuǎn)速可以獲得不同的煤粉細(xì)度，以滿足鍋爐的日常燃燒需要；煤粉的細(xì)度隨著分離器轉(zhuǎn)速增加而降低，同時(shí)煤粉的均勻性效果要好于改造前，使用旋轉(zhuǎn)分離器可以提高鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性，降低鍋爐在工作中的不完全燃燒損失和排煙熱損失，從而降低供電煤耗；HP1003磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)分離器改造后，其分離器內(nèi)部阻力降低，選用動(dòng)轉(zhuǎn)子選粉效率提高，磨煤機(jī)的出力得到了明顯改善。