□蔣理想

上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司上海200245

汕尾電廠HP磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和應(yīng)用

□蔣理想

上海電氣上重碾磨特裝設(shè)備有限公司上海200245

對(duì)HP磨煤機(jī)的工作原理和汕尾電廠一期3號(hào)、4號(hào)機(jī)組HP磨煤機(jī)煤粉動(dòng)態(tài)分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)進(jìn)行了介紹，并對(duì)該項(xiàng)目磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器中帶的傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行情況良好，得到了用戶的肯定。

目前，我國(guó)發(fā)電以采用燃燒煤粉的火電機(jī)組為主，其中煤粉的細(xì)度和均勻性等直接影響鍋爐的性能。

動(dòng)態(tài)分離器在改善煤粉細(xì)度和均勻性等特性方面具有明顯作用，已被廣泛認(rèn)可。經(jīng)過近幾年發(fā)展，配備動(dòng)態(tài)分離器的磨煤機(jī)具有煤粉細(xì)度可調(diào)范圍大、出口風(fēng)粉混合物偏差小等優(yōu)點(diǎn)，得到了較為廣泛的應(yīng)用[1-3]。

目前國(guó)內(nèi)新建百萬(wàn)千瓦機(jī)組均要求磨煤機(jī)配備動(dòng)態(tài)分離器，許多老電廠為了使機(jī)組具有更好的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性，也將現(xiàn)用磨煤機(jī)的靜態(tài)分離器改為動(dòng)態(tài)分離器[4-9]。

動(dòng)態(tài)分離器可以提高鍋爐系統(tǒng)的燃燒性能，給電廠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)用動(dòng)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(gè)重要手段。

1 HP磨煤機(jī)的工作原理

HP磨煤機(jī)的主要功能是將直徑≤38 mm的原煤研磨成直徑0.075 mm左右的煤粉，供鍋爐燃燒。磨煤機(jī)工作原理如圖1所示?；旌弦淮物L(fēng)用于干燥、分離和輸送磨煤機(jī)內(nèi)的煤粉，從磨碗下部的側(cè)機(jī)體進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，并圍繞磨碗轂向上穿過磨碗邊緣的葉輪裝置，旋轉(zhuǎn)的葉輪裝置使氣流均勻分布在磨碗邊緣，提高了氣流的速度。與此同時(shí)，煤粉和氣流混合在一起，氣流攜帶著煤粉沖擊固定在分離器體上的固定折向板進(jìn)行第一級(jí)分離，顆粒小且干燥的煤粉仍停留在氣流中，并被攜帶沿著折向板上升至分離器，大顆粒煤粉則回落至磨碗，被進(jìn)一步碾磨。煤粉和氣流上升，通過分離器體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉片式轉(zhuǎn)子進(jìn)行第二級(jí)分離。在轉(zhuǎn)子外沿處，氣流和煤粉相互作用，轉(zhuǎn)子會(huì)阻止較大顆粒通過，使較大顆粒返回磨碗進(jìn)一步碾磨，而直徑合格的煤粉則可以通過轉(zhuǎn)子進(jìn)入到煤粉管道中，在混合一次風(fēng)的作用下被送至鍋爐爐膛內(nèi)燃燒。通過變頻器和變頻電機(jī)可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整煤粉的直徑。由于動(dòng)態(tài)分離器避免了細(xì)小顆粒（粒度＜200目，即直徑＜0.074 mm）不必要的重新碾磨次數(shù)，因此合格的煤粉可以較快排出磨煤機(jī)。由此可見，帶動(dòng)態(tài)分離器的磨煤機(jī)內(nèi)循環(huán)負(fù)荷比帶靜態(tài)分離器的小。也就是說(shuō)，在相同的煤質(zhì)和直徑要求下，動(dòng)態(tài)分離器可以提高磨煤機(jī)出力，在相同的煤質(zhì)和出力要求下，動(dòng)態(tài)分離器可以提高煤粉的直徑要求。

圖1 磨煤機(jī)工作原理

2 汕尾電廠動(dòng)態(tài)分離器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

常規(guī)的動(dòng)態(tài)分離器裝置煤粉管道都為4出口，如圖2所示。這種布置主要基于以下考慮：①整個(gè)結(jié)構(gòu)布置在滿足機(jī)械性能和檢修要求的前提下盡量對(duì)稱；②避免與混合一次風(fēng)管道產(chǎn)生干涉；③在檢修時(shí)不影響磨輥的翻出和翻入；④不影響彈簧加載裝置的維護(hù)和檢修；⑤不影響磨煤機(jī)主電機(jī)和配套減速箱的維護(hù)和檢修；⑥不與電廠系統(tǒng)中的其余設(shè)備產(chǎn)生干涉。

圖2 磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器的常規(guī)布置

汕尾電廠一期3號(hào)、4號(hào)2×660 MW超超臨界燃煤機(jī)組工程HP1003/Dyn磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器煤粉管道要求為6出口，常規(guī)4出口的多出口板上根本布置不下。初步考慮有兩個(gè)解決方案：將煤粉管道6出口改為4出口，或?qū)⒛ッ簷C(jī)多出口板放大，但這兩個(gè)方案都被否決了。電力設(shè)計(jì)院依據(jù)鍋爐的結(jié)構(gòu)確定煤粉管道的數(shù)量，在鍋爐結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定的情況下，根本無(wú)法修改。此外，每種規(guī)格的磨煤機(jī)零部件都有尺寸要求，改動(dòng)其中一個(gè)，其余都要聯(lián)動(dòng)修改，即改動(dòng)多出口板這個(gè)部件，分離器頂蓋裝置、分離器體裝置、側(cè)機(jī)體裝置等部件都要同步修改，不僅工作量大，成本大大增加，而且會(huì)造成磨煤機(jī)內(nèi)凈空腔體積增大，影響分離效果。能否將一個(gè)煤粉管道放入連接大小帶輪之間的皮帶空隙中？通過研究圖紙發(fā)現(xiàn)，如果將小帶輪的直徑適當(dāng)放大一些，皮帶的空隙中是能夠放入一個(gè)煤粉管道的，此時(shí)需要避免皮帶與煤粉管道外徑產(chǎn)生干涉，并將管道的上法蘭適當(dāng)提高以避免排出閥和皮帶上沿產(chǎn)生干涉。但這一方案還有一個(gè)問題：原布置減速箱的地方在這一方案中是一個(gè)煤粉出口，減速箱的安裝位置受到影響，且多出口板上布置緊湊，帶輪周圍剩余空間有限，技術(shù)人員通過延長(zhǎng)多出口板的局部位置，解決了這一問題。通過實(shí)際布置發(fā)現(xiàn)，局部延長(zhǎng)500 mm，改進(jìn)后的多出口板結(jié)構(gòu)整體類似于一個(gè)乒乓球拍形狀，如圖3所示。拍的手柄部位可以用于安裝減速箱，固定減速箱的底板和多出口板本身就是一個(gè)整體，強(qiáng)度上有保證，最終方案如圖4所示。

圖3 多出口板結(jié)構(gòu)

圖4 改進(jìn)后汕尾電廠動(dòng)態(tài)分離器布置

動(dòng)態(tài)分離器煤粉管道由4出口變?yōu)?出口后，為了保持整個(gè)設(shè)備的通風(fēng)面積不變，將煤粉管道上閘板閥由原來(lái)的24 in（1 in=25.4 mm）改為20 in，磨煤機(jī)4出口和6出口煤粉管道對(duì)比如表1所示，可見兩者通風(fēng)面積僅相差3.46%，基本一致。

表1 磨煤機(jī)4出口和6出口煤粉管道對(duì)比

3 帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 已知條件及要求

傳動(dòng)功率P=45 kW，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=1 480 r/min，初定中心距a0=1 700 mm，理論傳動(dòng)比第一級(jí)（齒輪箱傳送）i1=5.83，第二級(jí)（帶傳動(dòng)）i2=2，機(jī)組大部分時(shí)間空載啟動(dòng)，允許帶載啟動(dòng)，要求能長(zhǎng)時(shí)間24 h連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

氣象特征與環(huán)境條件：多年平均氣溫22.3℃，多年平均相對(duì)濕度78%，多年平均年降雨量1 938.2 mm，多年平均氣壓1 012.3 hPa，多年平均風(fēng)速3.2 m/s，基本風(fēng)壓0.85 kPa，地面粗糙度A類，建筑場(chǎng)地類別Ⅱ類，廠區(qū)地震基本烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g。

3.2 設(shè)計(jì)功率的確定

設(shè)計(jì)功率Pd為：

式中：KA為工況因數(shù)，按GB/T 13575.2—1992《帶傳動(dòng)窄V帶傳動(dòng)》表5選取，考慮到磨煤機(jī)有時(shí)會(huì)帶載啟動(dòng)，且要求長(zhǎng)時(shí)間24 h連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，KA取1.8；P為所需傳動(dòng)功率，kW。

3.3 帶型的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，按GB/T 13575.2—1992圖2選取帶型。

小帶輪的轉(zhuǎn)速n1=n/i1=1 480÷5.83=253.8 r/min，根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd＝81 kW和小帶輪轉(zhuǎn)速n1=253.8r/min，查標(biāo)準(zhǔn)圖2，得兩種帶型分別為25N和25J，結(jié)合之前項(xiàng)目所選帶型，綜合考慮選擇25N型。

3.4 帶輪直徑

關(guān)于傳動(dòng)比i，有如下關(guān)系式：

式中：dp2為大帶輪節(jié)徑，mm；dp1為小帶輪節(jié)徑，mm；n2為大帶輪轉(zhuǎn)速，r/min。

必須滿足以下要求：①小帶輪直徑≥GB/T 13575.2—1992表3中推薦的最小值；②計(jì)算帶的線速度v，使之≤35 m/s，即v=πn1dp1/（60×1 000）≤35 m/s。

帶輪的節(jié)徑可由GB/T 13575.2—1992表1中Δe值確定，即dp=de-2Δe,de為帶輪的直徑，Δe=2.5 mm。

先確定小帶輪的直徑，參照GB/T 13575.2—1992表3，25N帶型對(duì)應(yīng)的demin=315 mm,結(jié)合之前項(xiàng)目和本項(xiàng)目的特殊情況（在連接大小帶輪之間的皮帶空隙中布置一個(gè)煤粉管道），取小帶輪直徑de1=450 mm。則大帶輪直徑de2=de1×i2=450×2=900 mm，dp1=de1-2Δe=450-2×2.5=445mm，帶輪的線速度v=πn1dp1/（60×1 000）=π×253.8×445/（60×1 000）=5.91 m/s≤35 m/s。

3.5 帶的有效長(zhǎng)度和中心距

在帶輪直徑確定以后，根據(jù)結(jié)構(gòu)初定中心距a0，一般有：

此時(shí)帶的有效長(zhǎng)度為：

將計(jì)算出的Le0值按GB/T 13575.2—1992表A. 3標(biāo)準(zhǔn)值圓整，然后再根據(jù)選出的標(biāo)準(zhǔn)有效長(zhǎng)度值Le計(jì)算實(shí)際中心距，即：

在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮中心距的調(diào)整余量，見GB/T 13575.2—1992表13所給定的值。初定中心距為a0=1 700 mm，符合式（3）要求。

按式（4）計(jì)算帶的有效長(zhǎng)度，得Le0=5 550.35 mm。按GB/T 13575.2—1992表A.3標(biāo)準(zhǔn)值圓整為5 690 mm。

計(jì)算帶的實(shí)際中心距，A=892.5 mm，B=25 312.5 mm，則帶的實(shí)際中心距mm≈1 770 mm。

綜上所述，帶的有效長(zhǎng)度為5 690 mm，帶的中心距為1 770 mm。

3.6 帶輪包角

小帶輪包角α1計(jì)算如下：

3.7 V帶根數(shù)

V帶根數(shù)Z由下式確定：

式中：P1為單根V帶的基本額定功率，kW；ΔP1為由傳動(dòng)比不同所附加的功率，kW；KL為長(zhǎng)度修正因數(shù)；Ka為包角修正因數(shù)。

由GB/T 13575.2—1992表6～表10可得：P1=19.25 kW，ΔP1=1.18 kW，KL=0.98，Ka=0.96，于是有Z=4.11根。綜合考慮，Z取6。

4 傳動(dòng)裝置的安裝與使用

初拉力的測(cè)定示意圖如圖5所示，單根帶的初拉力F0可按下式計(jì)算：

圖5 初拉力測(cè)定示意圖

式中：m為V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，查GB/T13575.2—1992表12得m=0.57 kg/m。

則F0=1 667 N。

跨度長(zhǎng)t既可以用實(shí)測(cè)的方法得到，也可以用計(jì)算的方法得到：

則t=1 755.7 mm≈1 756 mm，撓度f(wàn)=1.6t/100 =28 mm。

對(duì)單根帶測(cè)定初拉力所加的G值可以通過計(jì)算得到，也可以通過查表得到。筆者采用后者，查GB/T13575.2—1992表11，25N帶型、新安裝單根帶的G值為253.99 N，則6根帶共需初拉力為253.99×6=1 523.94 N≈1 524 N。

根據(jù)GB/T 13575.2—1992表13，Le=5 690 mm，可查25N帶型中心距的調(diào)整余量為內(nèi)側(cè)45 mm、外側(cè)75 mm。設(shè)計(jì)帶輪張緊裝置時(shí)已充分考慮這個(gè)調(diào)整余量。

安裝前的準(zhǔn)備工作、中心距的調(diào)整、初拉力的檢查、帶輪相對(duì)位置調(diào)整檢查，以及使用與維護(hù)在GB/T 13575.2—1992中有詳細(xì)介紹，本文省略。

5 結(jié)論

根據(jù)我國(guó)國(guó)情，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，火電仍將占主導(dǎo)地位。磨煤機(jī)[10]動(dòng)態(tài)分離器裝置是磨煤機(jī)的重要組成部分，其性能直接影響整個(gè)磨煤機(jī)的性能，而磨煤機(jī)的性能又直接影響鍋爐的性能，在整個(gè)發(fā)電機(jī)組中占有舉足輕重的地位。汕尾電廠HP1003磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器裝置由常規(guī)4煤粉出口改為6煤粉出口，是對(duì)HP磨煤機(jī)動(dòng)態(tài)分離器結(jié)構(gòu)的一次改進(jìn)。2011年初，汕尾電廠一期3號(hào)、4號(hào)2×660 MW超超臨界燃煤機(jī)組工程HP磨煤機(jī)開始投運(yùn)，性能良好，同年底順利通過性能試驗(yàn)。實(shí)踐表明，這一改進(jìn)是成功的。

[1]陸志厚.1 000 MW機(jī)組帶旋轉(zhuǎn)分離器的HP1163/Dyn型碗式中速磨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征淺析[J].電站輔機(jī)，2006（1）：20-24，27.

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（編輯：爾東）

Introduced the working principle of the HP coal pulverizer and the structure improvement of dynamic classifier in No.3 and No.4 HP coal pulverizers in phase I ofShanwei Power Plant.The belt transmission in the dynamic classifier of the pulverizer was designed and calculated.Since the unit was put into operation,the running conditions are satisfied and affirmed by the user.

磨煤機(jī)；動(dòng)態(tài)分離器；技術(shù)改造；應(yīng)用

CoalPulverizer；Dynamic Classifier；TechnicalReconstruction；Application

TH122

B

1672-0555（2017）01-026-05

2016年11月

蔣理想（1982—），男，本科，工程師，主要從事磨煤機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)工作