李曉堅，韋 丹

(江蘇國信揚州發(fā)電有限責任公司，江蘇揚州225131)

江蘇國信揚州發(fā)電有限責任公司二期工程（3號、4號鍋爐）采用哈爾濱鍋爐廠引進三井巴布科克能源公司技術生產(chǎn)的超臨界變壓運行直流鍋爐。鍋爐型號為HG1956/25.4-YM，為單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣（采用碎渣機方案）、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。鍋爐以神府煙煤作為設計煤，以山西晉北煙煤作為校核煤，采用三井巴布科克公司LNASB燃燒器，前后墻對沖燃燒布置。鍋爐采用冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配置6臺上海重型機器廠有限公司制造的HP1003型中速磨煤機，該磨煤機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，煤粉細度只能依靠調(diào)節(jié)擋板的角度來解決，煤粉調(diào)節(jié)范圍小。此外，由于煤的供應廠家較多、煤種變化較大，因此不同煤種的燃燒效率不能得到充分發(fā)揮,長期存在分離效率低、回粉量大、煤粉細度不易調(diào)節(jié)等問題。為解決以上問題，優(yōu)化出粉狀況，決定對二期磨煤機進行動態(tài)分離器改造。

1 分離器改造特點

該動態(tài)分離器有一個由傳動機構帶動的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子由多個葉片組成，從磨煤機碾磨區(qū)上升的氣粉混合物氣流進入旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子區(qū)，在轉(zhuǎn)子帶動下作旋轉(zhuǎn)運動，其中的粗煤粉顆粒在離心力和葉片的撞擊下被分離出來，落入碾磨區(qū)重新碾磨，其余的細粉隨氣流穿過葉片進入煤粉引出管[1]。該類型旋轉(zhuǎn)式分離器具有分離效率高、煤粉細度調(diào)節(jié)方便、出粉中粗顆粒少、煤粉細度不受通風量變化的特點。在磨煤機的不同出力下均可達到要求的細度，有利于鍋爐負荷的變化

為保證改造效果，4號鍋爐磨煤機動態(tài)分離器改造分批進行，在前一臺改造效果良好的基礎上，再進行下一臺改造。磨煤機4D、4F、4C、4A分離器改造分別于2010年7月14日、2011年3月6日、2011年11月10日、2011年12月9日完成。改造后的分離器結構如圖1所示。

1.1 動靜組合分離

在對旋轉(zhuǎn)分離器的選型上，選擇了性能指標更好的動靜組合旋轉(zhuǎn)分離器。與沒有靜葉的分離器相比，其導流能力更強。同時動靜組合分離器的葉片采用可拆式的結構，即在本體加裝人孔門，同時經(jīng)過特殊的設計，保證葉片隨時可以拆裝，方便檢查和檢修，保證在線維護。

1.2 齒輪傳動

考慮傳動的穩(wěn)定性，采用齒輪傳動設計。雖然皮帶更換方便，但運行中易松弛，維護量大且不易被及時發(fā)現(xiàn)，需定期進行檢查。齒輪傳動較精確，但運行抗震性略差，對安裝要求高，更換較難。同時皮帶傳動的效率比齒輪傳動要低，不利于節(jié)能。

1.3 雙軸承支撐

采用雙軸承的設計，增加了整體的穩(wěn)定性，確保了分離器本體轉(zhuǎn)子在徑向的抗震能力和高速旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。與國內(nèi)外傳統(tǒng)的分離器單軸承支撐傳動相比，增加了轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)能力，高速旋轉(zhuǎn)時更穩(wěn)定；增加了轉(zhuǎn)子的抗震能力，對主軸承形成保護；在主軸承磨損時，避免振動。

1.4 雙重密封

旋轉(zhuǎn)分離器的密封結構采用油封密封，輔以密封風密封，增強了可靠性。同時，密封風對機械密封起到了保護的作用，可保護傳動部分不超溫。

2 改造后主要性能指標試驗

2.1 磨煤機4D分離器試驗

磨煤機4D分離器為首臺改造，改造完成后由江蘇方天電力技術有限公司進行了性能試驗，主要有磨煤機煤量分別在48 t/h，40 t/h，30 t/h出力下的變動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速試驗、變出力試驗、分離器起停比較試驗以及最大出力試驗。試驗主要性能指標如表1所示。

表1 磨煤機4D改造前后比較（48 t/h出力）

2.2 磨煤機4F分離器試驗

磨煤機4D改造后分離器在低轉(zhuǎn)速工況下存在煤粉均勻性指數(shù)偏低的現(xiàn)象，為此磨煤機4F改造時對葉型的角度進行了優(yōu)化。改造后的性能試驗主要有磨煤機煤量分別在48 t/h，40 t/h，30 t/h出力下的變動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速試驗。試驗主要性能指標如表2所示。

表2 磨煤機4F改造前后比較出力（48 t/h出力）

2.3 磨煤機4C分離器試驗

磨煤機4C、4A分離器結構與4F一致，改造完成后的試驗工況主要有重要試驗內(nèi)容為煤量48 t/h，40 t/h，30 t/h下分離器轉(zhuǎn)速在60 r/min，80 r/min及100 r/min的特性試驗。試驗主要性能指標如表3所示。

表3 磨煤機4C改造前后比較（48 t/h出力）

需要說明的是磨煤機4C、4A改造后由電廠進行煤粉取樣及化驗，主要只對各煤粉管煤粉樣重及煤粉細度進行了采樣、測試，并對試驗數(shù)據(jù)進行了整理分析。從磨煤機出口各煤粉管粉量分布看，隨分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，粉量分配偏差變化沒有明確的規(guī)律性。在不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時出口管煤粉量分布存在較大差異，與磨煤機4F、4D分離器改造后的試驗數(shù)據(jù)對比有較大差異。初步估計原因在于前2臺磨煤機改造試驗是由江蘇方天采用德國進口的煤粉等速AKOMA取樣裝置進行煤粉采樣，利用自動縮分器縮分煤粉樣，其將煤粉管斷面分為4個，上面分布著64個取樣點；而后2臺磨煤機改造試驗時的煤粉取樣裝置為平頭槍，雖然也進行了等格法測量（只在一條線上，非面上），但相比等截面圓環(huán)取樣裝置，誤差較大。加之平頭槍中粗細取樣罐在內(nèi)外溫差較大的情況下易產(chǎn)生水汽，造成粉量偏差大。另外，在每個采樣點時間的把握上以及人員自身取樣方面也存在誤差，因此試驗結果與磨煤機4F存在較大的差異。實際運行時，現(xiàn)場參考磨煤機4F改造后的數(shù)據(jù)進行分離器轉(zhuǎn)速控制。

2.4 同一工況下分離器變轉(zhuǎn)速試驗

為進一步了解磨煤機分離器對鍋爐NOx排放的影響，在同一工況情況下進行了分離器變轉(zhuǎn)速試驗：機組負荷530 MW，總煤量229 t/h，磨煤機運行方式ACDEF，燃盡風開度20%，分離器轉(zhuǎn)速為80 r/min，60 r/min時，NOx濃度分別為897 mg/m3，933 mg/m3。

可見，在目前工況下降低磨煤機分離器轉(zhuǎn)速NOx濃度呈上升趨勢，在分離器轉(zhuǎn)速在80 r/min以下時磨煤機各煤粉管均勻性指數(shù)下降，部分燃燒器過氧燃燒造成鍋爐NOx排放上升。

根據(jù)目前燃用煤種，還進行了分離器轉(zhuǎn)速在90 r/min，100 r/min工況下的最大出力試驗及煤量穩(wěn)定在50 t/h工況下分離器對應轉(zhuǎn)速的試驗，結果如表4、表5所示。

表4 磨煤機分離器不同轉(zhuǎn)速下最大出力試驗

表5 磨煤機出力在50 t/h煤量穩(wěn)定工況下試驗

磨煤機分離器高轉(zhuǎn)速條件下最大出力試驗表明，鍋爐后墻燃燒器對應的磨煤機在分離器處于高轉(zhuǎn)速情況下出力是受限的，主要原因為分離器高轉(zhuǎn)速時差壓比較大，在分離器轉(zhuǎn)速超過85 r/min時動態(tài)分離器差壓大于原分離器差壓，再加上后墻燃燒器煤粉管可調(diào)縮孔開度比較小，造成后墻制粉系統(tǒng)輸送出力受限。

2.5 3號和4機鍋爐同工況下磨煤機電耗對比

2012年2月24日15：00至15：30，對3號和4號鍋爐同工況下磨煤機電耗進行了記錄，3號、4號鍋爐磨煤機煤量分別為274.85 t/h，273.29 t/h，其電耗分別為647.90 A，596.84 A?？梢?號鍋爐磨煤機動態(tài)分離器改造后，磨煤機電流同比3號鍋爐同煤量約低10%。

3 改造后的運行情況

3.1 各煤粉管粉量和風速均勻性提高

從4號鍋爐磨煤機4D、4F動態(tài)分離器改造后的試驗數(shù)據(jù)表明，磨煤機出口管風速分布比較均勻，大部分工況最大分布偏差小于10%，避免了改造前磨煤機出口管風速分布偏差大的現(xiàn)象；磨煤機4A、4C動態(tài)分離器改造后電廠對其進行試驗，結果表明煤粉細度均勻性上升，但各煤粉管粉量由于取樣裝置問題表現(xiàn)出偏差比較大。有關偏差較大的問題仍需專業(yè)單位重做試驗確認。

3.2 煤粉細度可調(diào)范圍增

在磨煤機48 t/h出力下，當磨煤機4D動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速從0到120 r/min變化時，平均煤粉細度R90的變化范圍為31.46%～7.19%；磨煤機4F動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速從60 r/min到100 r/min變化時，平均煤粉細度R90的變化范圍為31.64%～16.91%，煤粉細度可調(diào)范圍較大，對煤種的適應性增強。

3.3 煤粉均勻性指數(shù)提高

在改造前，最好時的磨煤機煤粉均勻性指數(shù)在1.0左右，改造后轉(zhuǎn)速在80 r/min以上時都能達到1.1。磨煤機4F、4C、4A在4D改造的基礎上進行了優(yōu)化設計，提高了分離器在低轉(zhuǎn)速下的煤粉均勻性指數(shù)。從實驗結果看，分離器葉型優(yōu)化后，煤粉均勻性指數(shù)及煤粉細度有了進一步改善；從磨煤機4F改造后試驗數(shù)據(jù)分析，分離器轉(zhuǎn)速在70～100 r/min時，平均煤粉均勻性指數(shù)均在1.0以上（磨煤機4D分離器轉(zhuǎn)速在80 r/min以上）。與磨煤機4D分離器改造后試驗結果類似，動態(tài)分離器在高轉(zhuǎn)速時煤粉均勻性指數(shù)較高，達到1.31。煤粉均勻性指數(shù)基本上呈現(xiàn)出隨動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速的增加而提高的趨勢，其中轉(zhuǎn)速越高，趨勢越明顯（磨煤機4F在煤量為40 t/h、分離器轉(zhuǎn)速達到80 r/min時，煤粉均勻性指數(shù)達到1.25）。

3.4 磨煤機最大出力能滿足要求

改造后對磨煤機4D進行了最大出力試驗（煤種為蒙西煤，煤種全水分為19.9%，哈氏可磨性系數(shù)為64），試驗期間保持分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速80 r/min。試驗穩(wěn)定最大給煤量為56.75 t/h，進口通風量98.11 t/h，在最大出力狀況下仍基本能保證磨煤機通風量的需要。相應條件下磨煤機電流為117.19 A，磨煤機差壓為4.13 kPa。磨煤機出力限制在56 t/h，雖然仍有提高的潛能，但考慮到一、二次風流量裕量較小，出于安全考慮未進一步增加磨煤機出力。對磨煤機4F、4C、4A正常燃用煤種的情況下進行了最大出力試驗，試驗時以調(diào)整磨煤機出力至磨煤機出口煤粉溫度不低于58℃，安全運行一次風量為前提。在試驗煤種下，磨煤機4C、4D都能在分離器轉(zhuǎn)速100 r/min時維持煤量50 t/h出力下穩(wěn)定運行；磨煤機4A在100 r/min時煤量只能在45 t/h出力下穩(wěn)定運行；磨煤機4F在煤量為48 t/h時，一次風量在86 t/h左右，有點偏低（在中試所試驗報告中燃用平混煤時，分離器轉(zhuǎn)速在100 r/min時能滿足此出力穩(wěn)定運行），后墻燃燒器對應的磨煤機出力受限主要原因是各可調(diào)縮孔開度太小。

3.5 改造前后NO x濃度同負荷下變化幅度有限

去除燃燼風開度對NOx的影響（從30%關至10%，NOx上升約40 mg/m3），在3臺磨煤機分離器運行工況下，NOx下降約41 mg/m3（煤種因素未考慮）。磨煤機分離器停運及運行試驗表明NOx有不同變化，在4號鍋爐500 MW負荷下，將磨煤機4F、4D動態(tài)分離器停運，試驗數(shù)據(jù)顯示NOx濃度上升約40 mg/m3。高轉(zhuǎn)速下NOx濃度有所下降，也說明了在高轉(zhuǎn)速下，煤粉的均勻性得到了進一步提高；但全年平均NOx濃度較2010年未有下降。

3.6 燃燒器區(qū)域結渣情況有所改善

3號鍋爐2011年5至12月共人工放渣69斗，4號鍋爐共人工放渣42斗。4號鍋爐人工放渣次數(shù)比3號鍋爐少，在燃用相同煤種的情況下，由于4號鍋爐磨煤機4F、4D進行了動態(tài)分離器改造，磨煤機出口煤粉管煤量偏差得到改善，避免了部分燃燒器出現(xiàn)還原性氣氛，從而造成灰熔點下降引起的較大渣塊的形成。

4 改造時需要注意的問題

實際改造過程中，發(fā)生過某分離器齒輪箱有煤粉進入現(xiàn)象，導致該臺磨分離器停用，經(jīng)過清理，換油，并加強監(jiān)視未再發(fā)生類似事件。但是為了確保分離器密封系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行，機組大修時，將該臺分離器返廠進行優(yōu)化加工處理，將密封升級為更為可靠的雙唇密封，并在其他磨煤機進行旋轉(zhuǎn)分離器改造時也采用雙唇密封。

5 結束語

國信揚電公司4號鍋爐磨煤機動態(tài)分離器改造試驗結果表明，分離器各項主要性能指標滿足鍋爐安全經(jīng)濟運行要求，煤粉細度的可調(diào)范圍變大，提高了磨煤機對煤種的適應性，方便了運行中的調(diào)整；燃燒器區(qū)域結渣程度有所減輕，人工放渣次數(shù)同比3號鍋爐有所下降。磨煤機動態(tài)分離器改造的完成為下一步燃燒器改造、脫硝系統(tǒng)改造提供了制粉系統(tǒng)較佳的運行參數(shù)，建議3號爐也進行分離器改造，為以后的燃燒器改造打下基礎。同時建議對4號爐以優(yōu)化動態(tài)分離器運行方式為中心的制粉系統(tǒng)優(yōu)化試驗，挖掘動態(tài)分離器的潛力。

[1]閆順林，楊玉環(huán).旋轉(zhuǎn)煤粉分離器分離性能研究[J].電力科學與工程，2011，27（8）：52-56.