鄭希峰，呂貞貞

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462300)

碗式中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)整體性能優(yōu)化研究與應(yīng)用

鄭希峰，呂貞貞

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462300)

針對(duì)某電廠碗式中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)存在的原煤倉(cāng)頻繁斷煤、磨煤機(jī)的石子煤排放量大、磨煤機(jī)外氣封漏風(fēng)嚴(yán)重、煤粉管道頻繁磨穿、泄漏煤粉污染環(huán)境、磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門密封不嚴(yán)密等諸多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究，對(duì)原煤倉(cāng)疏通方式、磨煤機(jī)外氣封、熱風(fēng)隔絕門、磨煤機(jī)葉輪形式等進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)易損件進(jìn)行壽命評(píng)估，形成了一套應(yīng)用于碗式中速磨制粉系統(tǒng)性能優(yōu)化的集成方案，在新建電廠制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型以及在役機(jī)組的技術(shù)改造具有很好的借鑒價(jià)值。

碗式中速磨煤機(jī)；原煤倉(cāng)；氣封；熱風(fēng)隔絕門；壽命評(píng)估

1 設(shè)備簡(jiǎn)述

某電廠一期 2×330 MW燃煤機(jī)組分別于2009年12月、2010年5月投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，鍋爐采用SG-1120/17.5-M732型鍋爐，每爐配5臺(tái)HP863型磨煤機(jī)，4用1備。磨煤機(jī)在運(yùn)行期間出現(xiàn)的問(wèn)題較多：原煤倉(cāng)設(shè)計(jì)不合理，防堵煤措施效果差，頻繁斷煤；磨煤機(jī)的石子煤排放量較投產(chǎn)初期有增大的趨勢(shì)，造成鍋爐磨煤機(jī)不能按設(shè)計(jì)出力正常運(yùn)行；磨煤機(jī)外氣封漏風(fēng)問(wèn)題十分嚴(yán)重；煤粉管道彎頭防磨措施不到位，頻繁被磨穿，泄漏煤粉污染周圍環(huán)境；磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門密封不嚴(yán)密，磨煤機(jī)檢修困難：給機(jī)組的安全運(yùn)行及現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)帶來(lái)很大的困難。

2 現(xiàn)狀分析及存在的問(wèn)題

碗式中速磨制粉系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備部件少、維護(hù)量小、運(yùn)行電耗低、爆炸危險(xiǎn)性小等特點(diǎn)[1]，但在使用過(guò)程中，制粉系統(tǒng)仍存在一系列影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在安全、經(jīng)濟(jì)、文明生產(chǎn)等3方面。

2.1 安全性

因碗式中速磨制粉系統(tǒng)的配置特點(diǎn)，磨煤機(jī)需輪替檢修。磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)隔離的重要關(guān)口，但由于密封不嚴(yán)密，磨煤機(jī)內(nèi)部溫度不能降低至安全溫度區(qū)間內(nèi)，造成檢修困難；同時(shí)熱風(fēng)隔絕門誤動(dòng)，300 ℃左右的高溫一次風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)部，對(duì)檢修人員造成安全威脅，給磨煤機(jī)的檢修維護(hù)及電廠安全生產(chǎn)造成很大困難和隱患。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

原煤倉(cāng)設(shè)計(jì)不合理，防堵煤措施效果差，造成頻繁斷煤，直接影響鍋爐穩(wěn)定燃燒。在煤炭市場(chǎng)、電力市場(chǎng)不樂(lè)觀的情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)摻燒煤泥、污泥等措施。2013年1—3月，煤炭市場(chǎng)嚴(yán)峻時(shí)，摻燒煤泥，造成機(jī)組斷煤頻繁，月燃油量在30～40 t，嚴(yán)重制約機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

磨煤機(jī)石子煤排放量大、熱值高，造成鍋爐磨煤機(jī)不能按設(shè)計(jì)出力正常運(yùn)行。中速磨煤機(jī)因其自身特點(diǎn)，可以將原煤中煤矸石排出，但由于結(jié)構(gòu)不合理，間隙調(diào)整不當(dāng)，造成石子煤排放量偏大，占燃煤量的1%～2%，熱值高，造成燃煤浪費(fèi)。

2.3 文明生產(chǎn)

由于制粉系統(tǒng)為正壓，煤粉外漏嚴(yán)重，主要集中在磨煤機(jī)外氣封、煤粉管道、石子煤收集排放處。磨煤機(jī)外氣封是實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)本體與轉(zhuǎn)動(dòng)組的密封，一般采用間隙密封，漏風(fēng)問(wèn)題十分嚴(yán)重，并且易磨損磨煤機(jī)主軸；煤粉管道彎頭防磨措施不到位，頻繁磨穿，泄漏煤粉污染周圍環(huán)境。

3 系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化方案總體內(nèi)容

針對(duì)制粉系統(tǒng)存在的種種問(wèn)題，經(jīng)過(guò)調(diào)研與研究，確定原煤倉(cāng)防堵煤改造、降低石子煤排放量改造、熱風(fēng)隔絕門改造、磨煤機(jī)外氣封改造、煤粉管道彎頭防磨等5項(xiàng)重點(diǎn)改造內(nèi)容,以解決制粉系統(tǒng)現(xiàn)存各種問(wèn)題，提升制粉系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全文明生產(chǎn)水平。

3.2 原煤倉(cāng)防堵煤優(yōu)化方案

(1)采用雙曲線蝦米型原煤倉(cāng)配合大功率自動(dòng)振打裝置的優(yōu)化改造方案[1]。原煤倉(cāng)底部結(jié)構(gòu)改為蝦米形小煤斗，蝦米形小煤斗的蝦米彎和截面收縮率更符合流體力學(xué)原理，使煤沿壁面流動(dòng)的重力分散，煤向下流動(dòng)的阻力減小，動(dòng)力增大，從而消除可能產(chǎn)生蓬煤堵煤的因素。在改造后的原煤斗外部加裝6套倉(cāng)壁振打氣錘。當(dāng)原煤斗發(fā)生結(jié)拱、堵塞時(shí)，由斷煤信號(hào)采集裝置啟動(dòng)倉(cāng)壁振打氣錘運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)振打。

3.3 石子煤排放量增加原因及優(yōu)化內(nèi)容

石子煤排放量增加的原因如下。

(1)煤質(zhì)差、石子煤含量大。

(2)一次風(fēng)室堵塞，造成了磨煤機(jī)一次風(fēng)量不足、出力下降。

(3)空氣節(jié)流環(huán)脫落，一次風(fēng)速下降。由于空氣節(jié)流環(huán)異常脫落，一次風(fēng)速下降，伴隨細(xì)粉排出，這是主要的原因?？諝夤?jié)流環(huán)與葉輪噴嘴的連接方式為普通的焊接，葉輪風(fēng)環(huán)處的有效風(fēng)速是決定磨煤機(jī)石子煤排量最重要的因素[2]。

因此，可以從修復(fù)磨碗轂、調(diào)節(jié)葉輪調(diào)整環(huán)與襯板的間隙、加裝節(jié)流板、調(diào)整彈簧加載力、調(diào)整碾磨間隙等幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改造。

3.4 磨煤機(jī)外氣封優(yōu)化內(nèi)容

中速碗式磨煤機(jī)主軸動(dòng)靜部位的密封主要采用金屬迷宮(多層銅片)密封和炭精環(huán)密封，同時(shí)以正壓密封風(fēng)吹入，一方面防止煤粉外漏，另一方面使磨體內(nèi)溫度降低。目前的密封方式由于缺乏彈性補(bǔ)償，密封嚴(yán)密則磨損主軸，留有間隙則會(huì)漏風(fēng)，一旦漏風(fēng)維修極不方便；同時(shí)，由于主軸有偏心現(xiàn)象，金屬片會(huì)磨損主軸，給設(shè)備造成安全隱患[3]。

復(fù)合橡膠密封具有耐高溫、耐磨、自潤(rùn)滑的特點(diǎn)。因其為柔性密封，與主軸緊密結(jié)合，阻止密封風(fēng)泄漏。但由于主軸運(yùn)行中存在不規(guī)則偏心擺動(dòng)，還存在上下少許竄動(dòng)，有些部位磨損較大。當(dāng)有磨損時(shí)，由于橡膠具有高彈性，能夠積灰補(bǔ)償間隙，做到無(wú)間隙密封。

3.5 熱風(fēng)隔絕門優(yōu)化內(nèi)容

目前熱風(fēng)隔絕門普遍采用插板門，由于門板與門體之間硬性接觸，夾雜風(fēng)粉后不易密封嚴(yán)密，造成漏風(fēng)，影響檢修人員安全，而且存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)[4-5]。

翻板式隔絕門含有門框、門板和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，門板處于門框內(nèi)側(cè)，門板上邊與門框上邊鉸接在一起，門板與門框的四周間有密封條，密封效果好，能提高檢修和維護(hù)的安全性。

4 優(yōu)化改造實(shí)施方案

4.1 原煤倉(cāng)防堵煤改造實(shí)施方案

(1)將原煤斗給煤機(jī)上方約6 m(包括閘板門、膨脹節(jié)等)拆除，將其改為不銹鋼(201)蝦米形小煤斗，煤斗壁厚為(10±0.5)mm。

(2)將原閘板門更換為雙向電動(dòng)插板門，并下移至給煤機(jī)上方550～600 mm處。

(3)將原膨脹節(jié)更換為不堵煤的插入式不銹鋼密封膨脹節(jié)，安裝在給煤機(jī)上方約100 mm處。

(4)在改造后的原煤斗外部加裝6套倉(cāng)壁振打氣錘按照上到下交替布置，解決高、中、低位棚煤?jiǎn)栴}。每個(gè)倉(cāng)壁振打氣錘用氣量為0.001 5 m3，氣源壓力為0.4～1.0 MPa，振打頻率、振打動(dòng)量可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況任意設(shè)定。當(dāng)原煤斗發(fā)生結(jié)拱、堵塞時(shí)，由斷煤信號(hào)采集裝置啟動(dòng)倉(cāng)壁振打氣錘運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)振打，下部2氣錘先動(dòng)作3～4下，然后中、下4個(gè)倉(cāng)壁振打氣錘交替動(dòng)作，最后下、中、上6個(gè)倉(cāng)壁振打氣錘依次振打，錘頭產(chǎn)生的振擊波使原煤斗的原煤發(fā)生位移，消除堵塞，恢復(fù)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)無(wú)障礙疏通；同時(shí)，加裝自動(dòng)過(guò)濾排水裝置，為氣錘提供安全穩(wěn)定的氣源。

(5)安裝1套斷煤信號(hào)采集裝置，在斷煤時(shí)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)倉(cāng)壁振打氣錘，對(duì)原煤斗進(jìn)行振擊疏通，疏通后自動(dòng)停止。

(6)在給煤機(jī)附近安裝PLC模塊電控箱。

(7)煤斗適當(dāng)位置設(shè)置人孔門及觀察孔。

4.2 石子煤排放量降低改造實(shí)施方案

4.2.1 磨碗轂的修復(fù)

磨碗轂在與縫隙密封處被磨損，需要補(bǔ)焊并重新車削，達(dá)到尺寸精度。磨損后的磨碗轂必須修復(fù)，否則不能起到密封的作用。磨碗轂的材質(zhì)為ZG350-500，相當(dāng)于ZG35，可以直接用J422或J507結(jié)構(gòu)鋼焊條堆焊，然后利用磨煤機(jī)工作轉(zhuǎn)速38.4 r/min自轉(zhuǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)車削(或用角磨機(jī)打磨)。

4.2.2 調(diào)節(jié)葉輪調(diào)整環(huán)與襯板的間隙

重新調(diào)整葉輪調(diào)節(jié)罩與中間體底部和折向襯板支架之間的間隙，中間體底部和折向襯板支架與葉輪調(diào)節(jié)罩的間隙在不影響傳動(dòng)摩擦的情況下可進(jìn)一步縮小，將間隙調(diào)整到8～10 mm較為合適(原設(shè)計(jì)間隙為(12.5±1.5)mm)，以使調(diào)節(jié)罩隨葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)能保持較小的、均勻的間隙，大大降低漏風(fēng)量。

4.2.3 葉輪噴嘴通流截面改造

從節(jié)流環(huán)外側(cè)至葉輪風(fēng)環(huán)內(nèi)側(cè)底圓間加焊厚12 mm 的16Mn弧型鋼板，使其與葉輪外側(cè)形成流線型噴嘴，以便一次風(fēng)流過(guò)葉輪時(shí)分配更加均勻，并鄭希峰，等：碗式中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)整體性能優(yōu)化研究與應(yīng)用使阻力損失降低，如圖1所示。

圖1 葉輪裝置通流部分改造前、后對(duì)比

4.2.4 磨輥套在線堆焊

如圖2所示，使用耐磨焊材對(duì)磨輥套進(jìn)行在線堆焊，提高磨輥套抗磨性能，達(dá)到新磨輥的各項(xiàng)性能。

圖2 磨輥套在線焊接

4.2.5 彈簧加載力調(diào)整

將磨輥彈簧加載力調(diào)至22.6 MPa，彈簧加載與磨輥頭之間的間隙調(diào)整到0.75～1.00 mm，提高磨煤機(jī)碾磨力。

4.2.6 碾磨間隙調(diào)整

磨輥與磨碗襯板之間的間隙調(diào)整到3～5 mm(新襯板和新輥套調(diào)整至6～8 mm)，提高磨煤機(jī)碾磨效率。注意按磨煤機(jī)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

4.3 磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門改造實(shí)施方案

將熱風(fēng)隔絕門改造為翻板式結(jié)構(gòu)，利用主氣缸的作用使門板開(kāi)啟或關(guān)閉，并具有關(guān)門鎖緊功能。門板與門座間密封面為耐高溫結(jié)構(gòu)，最高受熱溫度500 ℃。翻板門安裝及維修時(shí)使用安全銷，防止門板誤動(dòng)對(duì)檢修人員造成傷害。翻板門安裝于水平管道，該門開(kāi)啟時(shí)主氣缸往前推出，門板翻轉(zhuǎn)于門體上側(cè)，此時(shí)管道處于全流通狀態(tài)。翻板門關(guān)閉時(shí)，主氣缸收回，門板經(jīng)翻轉(zhuǎn)向下動(dòng)作與門座貼合密封，此時(shí)操作連桿處于頂緊狀態(tài)。由于主氣缸行程的設(shè)計(jì)余量，長(zhǎng)期使用后即使密封面有磨損門板同樣能密封鎖緊。翻板門與管道的聯(lián)接為焊接式。

4.4 磨煤機(jī)外氣封改造實(shí)施方案

在主軸動(dòng)靜密封和下架體處安裝復(fù)合橡膠密封，該橡膠密封具有耐高溫、耐磨損及自潤(rùn)滑功能，具有較高的彈性，磨損后能夠及時(shí)補(bǔ)償間隙，做到無(wú)間隙密封。該密封已在全國(guó)一百多家電廠使用，不僅密封效果顯著，且使用周期長(zhǎng)。與其他密封相比，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯。

4.5 煤粉管道彎頭防磨改造實(shí)施方案

根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行工況，對(duì)磨煤機(jī)煤粉管道彎頭、多出口裝置、分離器體、內(nèi)椎體、導(dǎo)向裝置襯板等部位內(nèi)襯防磨陶瓷，大大延長(zhǎng)設(shè)備零部件設(shè)備壽命，降低檢修維護(hù)成本。

5 優(yōu)化后運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)綜合升級(jí)改造，目前制粉系統(tǒng)幾乎無(wú)煤質(zhì)原因?qū)е碌臄嗝?同時(shí)含有摻配摻燒原因)，為摻燒污泥、煤泥等創(chuàng)造了技術(shù)條件；煤粉外漏問(wèn)題得到有效治理，現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)水平大幅提高；延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，降低了檢修維護(hù)成本，同時(shí)石子煤排放率從原來(lái)的3.0%～5.0%的峰值降到改造后的0.8%左右，目前更是控制在0.5%以內(nèi)，大大減少了對(duì)機(jī)房環(huán)境的污染，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)現(xiàn)電廠安全、文明生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)碗式中速磨制粉系統(tǒng)存在的原煤倉(cāng)頻繁斷煤、磨煤機(jī)石子煤排放量大、磨煤機(jī)外氣封漏風(fēng)、煤粉管道彎頭頻繁磨穿、泄漏煤粉污染周圍環(huán)境、磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門密封不嚴(yán)、磨煤機(jī)檢修困難等諸多問(wèn)題，提出系統(tǒng)性改進(jìn)方案。對(duì)于新建電廠制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型以及采用碗式中速磨制粉系統(tǒng)在役機(jī)組的技術(shù)改造具有很好的借鑒價(jià)值。

[1]王賢明. HP863碗式中速磨煤機(jī)存在的問(wèn)題及解決措施[J].浙江電力，2010，29(9)：47-49.

[2]郭健，李功強(qiáng)，張英杰，等. 蝦米形一體化技術(shù)在電廠原煤斗上的應(yīng)用[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2015(12)：21-23.

[3]吳寶富.降低HP系列磨煤機(jī)石子煤排放率改造[J].華北電力技術(shù)，2003(5)：16，25.

[4]黃國(guó)輝.HP磨煤機(jī)內(nèi)外氣封改造[C]//江西省電機(jī)工程學(xué)會(huì).江西省電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集，2014.

[5]王賢明.火電廠磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究[J].華東電力，2009，37(12)：90-93.

(本文責(zé)編：齊琳)

TK 323

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1674-1951(2017)03-0025-03

鄭希峰(1968—)，男，山東萊蕪人，助理工程師，從事火電廠生產(chǎn)技術(shù)管理方面的工作(E-mail:747521510@qq.com)。