基于燃煤電廠動態(tài)分離器設備的改造與運行

吳小明

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261000)

0 引言

煤粉制備系統(tǒng)是火力發(fā)電廠燃煤[1]鍋爐必不可少的主要設備之一,而磨煤機[2]又是制粉系統(tǒng)的關鍵設備,其作用是將原煤研磨成滿足燃燒要求的煤粉,煤粉細度的調(diào)節(jié)主要是分離器的調(diào)節(jié),分離器的形式可以分為靜態(tài)分離器和動態(tài)分離器[3]。動態(tài)分離器在改善煤粉細度和均勻性等特性方面具有明顯作用,得到了較為廣泛的應用[4,5]。目前國內(nèi)新建百萬千瓦機組均要求將現(xiàn)用磨煤機的靜態(tài)分離器改為動態(tài)分離器[6-11],動態(tài)分離器可以提高鍋爐系統(tǒng)的燃燒性能,應用動態(tài)分離器也將成為電力行業(yè)鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化的一個重要手段。

1 磨煤機原有雷蒙式雙錐型靜態(tài)分離器簡介及存在問題分析

1.1 雷蒙式雙錐型靜態(tài)分離器

華電濰坊發(fā)電有限公司4號爐制粉系統(tǒng)采用6臺BBD380540型雙進雙出磨煤機,磨煤機分離器采用雷蒙式雙錐型徑向靜態(tài)分離器(St型),如圖1所示,分離器A區(qū)以重力分離方式為主,B區(qū)以碰撞分離方式為主,C區(qū)、D區(qū)以離心分離方式為主。

圖1 靜態(tài)分離器(St型)

1.2 雙錐型靜態(tài)分離器運行時存在的問題

在煤種不斷變換的現(xiàn)實條件下,靜態(tài)分離器煤粉細度很難調(diào)節(jié),分離器由于結(jié)構原因,在葉片處會纏繞大量雜物,影響氣流流動、增大阻力,內(nèi)錐體下部雜物堆積、堵塞嚴重,導致不能連續(xù)運行,制粉出力不足、煤粉細度和均勻性變差且無法進行在線測量和自動調(diào)整。

2 改造后的動態(tài)分離器分析及存在的問題

由于靜態(tài)分離器存在上述問題,采用如圖2所示的動態(tài)分離器,可解決電廠對煤粉細度在一定范圍內(nèi)的動態(tài)調(diào)節(jié),一定程度上滿足了對煤粉細度調(diào)節(jié)的要求。

動態(tài)分離器(Dy型)葉籠旋轉(zhuǎn)的作用增強了C區(qū)的離心分離效果和碰撞分離效果,可對煤粉細度實現(xiàn)一定的調(diào)節(jié),但由于氣流到達不了D區(qū),因此損失了D區(qū)的離心分離作用。同樣(Dy型)分離器由于結(jié)構原因,在葉片處也會纏繞大量雜物,影響氣流流動,增大了阻力;內(nèi)錐體下部雜物堆積,影響分離器正常運轉(zhuǎn)。(Dy型)分離器的旋轉(zhuǎn)裝置伸入分離器內(nèi)部,結(jié)構復雜,軸承的工作環(huán)境差,容易發(fā)生故障;更換軸承時需檢修工人鉆入分離器內(nèi)錐體操作,分離器內(nèi)空間封閉,可能含有CO氣體,存在安全隱患。

3 動態(tài)分離器優(yōu)化

為了解決分離器的這些問題,開發(fā)出具有制粉性能優(yōu)異、自動清除雜物功能的Hy-B型除雜物動態(tài)分離器,如圖3所示。這種除雜物動態(tài)分離器取前二者之所長,不但增強了C區(qū)的離心分離效果和碰撞分離效果,而且保留了D區(qū)的離心分離作用,更重要的是具備了自動去除雜物和自動清除內(nèi)錐體堆積煤粉的功能。該設備采用以下3個措施來實現(xiàn)雜物清除和防止煤粉堵塞:①改進靜止葉片的結(jié)構;②采用柔性雜物切割裝置;③采用內(nèi)錐防堵返料,確保了分離器不需要頻繁檢修清理。

圖3 除雜物動態(tài)分離器(華遠Hy-B型)

4 煤粉細度在線測量系統(tǒng)

本文采用如圖4所示的煤粉細度在線測量系統(tǒng),兩套煤粉取樣裝置采用折臂式等速取樣結(jié)構,取樣、吹掃、分離和切換過程完全實現(xiàn)自動控制,并將其接入DCS系統(tǒng)。

圖4 煤粉細度在線測量系統(tǒng)

針對煤粉顆粒群的粒徑分布,R90、R200(煤粉細度R90是指用一個篩孔寬度為90 μm的篩子來篩選煤粉,留在篩子上方的粗煤粉所占總煤粉的百分率)煤粉粒度在線測量系統(tǒng)取樣如圖5所示。

圖5 煤粉粒度在線測量系統(tǒng)取樣

與人工標準方法取樣分析結(jié)果對比:數(shù)據(jù)變化趨勢一致,R90、R200數(shù)據(jù)偏差小于2個百分點。

5 動靜態(tài)分離器效果檢測及運行評價

5.1 試驗參數(shù)設定

4#機負荷:286.6 MW～397.3 MW,容量風門開度35%,料位700 Pa左右,入磨煤流量設定為50 t/h～70 t/h;動態(tài)分離器變頻調(diào)速,頻率分別設定在:靜態(tài)、10 Hz、20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz時穩(wěn)定運行20 min～30 min,人工取粉樣,篩15 min化驗。

5.2 試驗結(jié)果及動靜態(tài)分離器性能分析

試驗結(jié)果如表1所示。表1中的A1和A2表示磨煤機的編號。

表1 煤粉細度在不同變頻調(diào)速下的表現(xiàn)

根據(jù)上述圖表可得到如下結(jié)論:

(1) 從停轉(zhuǎn)到50 Hz,R200粗粉占比較低(平均0.67%),說明動、靜態(tài)分離器無跑粗粉現(xiàn)象。

(2) 分離器轉(zhuǎn)子頻率由0 Hz增加到50 Hz,煤粉細度R90篩余量由13.9%降到1.53%,有較為線性的變化趨勢,細度較好。

(3) 磨煤機出力保持了較高水平,分離效率高,提高細度時,細粉犧牲較少。

5.3 改造性能對照

4A(磨煤機編號)磨煤機改造前后以及4E(磨煤機編號)磨煤機多項流分離器細度情況對比如表2所示。

表2 磨煤機改造前后煤粉細度對比

5.4 運行評價

從試驗結(jié)果分析可知,推薦分離器正常運行在30 Hz～35 Hz,此時煤粉R90細度可達到7.3%～5.5%的較細水平,制粉出力也能維持在55 t/h較高水平,對機組經(jīng)濟燃燒較為有利。在此基礎上,若提高單磨出力時可適當降低轉(zhuǎn)速,最低轉(zhuǎn)速不低于20 r/s(即分離器轉(zhuǎn)子頻率20 Hz),即保證煤粉細度達到10%。

6 結(jié)束語

對華電濰坊發(fā)電有限公司4號爐制粉系統(tǒng)采用的雷蒙式雙錐型徑向靜態(tài)分離器進行改造后,通過調(diào)試、試運、試驗等檢測達到了預期的目的,解決電廠對煤粉的細度在一定范圍內(nèi)的動態(tài)調(diào)節(jié),一定程度上滿足了對細度調(diào)節(jié)的要求。開發(fā)的除雜物動態(tài)分離器不僅提升了現(xiàn)有動態(tài)分離器的煤粉分離性能,更重要的是具備了自動去除雜物和自動清除內(nèi)錐體堆積煤粉的功能,為鍋爐燃燒創(chuàng)造了十分有利的條件,提高了磨煤機的運行經(jīng)濟性。