周長文

摘 要：以某廠600MW超臨界機組配套的HP1003型磨煤機為研究對象，對如何有效的減少磨煤機石子煤的排放進行了較深入的研究。通過分析，找出影響石子煤排放的主要因素——葉輪裝置處的有效風(fēng)速，針對此影響因素，葉輪裝置進行重新選型改造，取得了較好的效果，降低了石子煤排量，節(jié)約了燃料。

關(guān)鍵詞：磨煤機；石子煤；葉輪裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.247

1 設(shè)備現(xiàn)狀

本廠#1、2機組所采用型號為HP1003型中速碗式磨煤機，該型式的磨煤機設(shè)計石子煤率≤0.1%，但在本廠實際運行中，石子煤排放量一直存在偏大的問題，特別是使用的煤種較差時，石子煤排量會大大增加，同時排出的石子煤中還會存在較多的煤塊，即原煤未能及時研磨就從磨碗邊緣掉落排出，容易造成堵磨現(xiàn)象；這不僅造成了機組實際耗煤量增加，也對磨煤機運行產(chǎn)生了較大的安全隱患。另外大量石子煤的堆放自燃也造成了一定的壞境污染。

2 HP1003型磨煤機石子煤排放異常分析

2.1 石子煤排渣量大的原因

2.1.1 煤質(zhì)較差導(dǎo)致石子煤含量增大

對于正壓直吹式的制粉系統(tǒng)，機組的負(fù)荷與磨的出力呈相對線性關(guān)系，當(dāng)機組負(fù)荷升高時，磨煤機的出力相應(yīng)的增加。在燃用發(fā)熱量較低及煤中雜質(zhì)較多的煤種時，為了滿足機組負(fù)荷，磨煤機的出力會調(diào)整到較高程度，石子煤的排放量就會隨之增多。

2.1.2 輥套與襯板間隙過大、彈簧加載力太低

檢修后對磨煤機進行間隙調(diào)整時，如果輥套和襯板之間的間隙過大，磨輥和磨碗之間的煤床需要較厚的時候原煤才能得到較充分的研磨，當(dāng)磨煤機的出力較低時，原煤未能及時研磨就會從磨碗邊沿掉落至刮板室內(nèi)，造成石子煤排量增大；彈簧加載力太低時，研磨力不足也會造成原煤研磨不及時，較粗的煤粉顆粒會掉落下來隨石子煤一起排出，造成石子煤中含粉。

2.1.3 空氣節(jié)流環(huán)缺失導(dǎo)致磨排渣量增加

空氣節(jié)流環(huán)通過焊接安裝在葉輪裝置的葉片上，采購葉輪裝置時隨葉輪裝置到貨，安裝數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實際情況，一般為內(nèi)側(cè)加兩圈細(xì)點的節(jié)流環(huán)，外側(cè)加一圈粗的節(jié)流環(huán)。空氣節(jié)流環(huán)的作用是對熱一次風(fēng)進行節(jié)流，空氣節(jié)流環(huán)安裝的越多，葉輪裝置葉片被節(jié)流的越厲害，整個葉輪裝置處的通流面積越小，通過葉輪裝置的有效一次風(fēng)速越高，煤粉的分離效果就會越強。但是如果空氣節(jié)流環(huán)設(shè)置的太多，留下的間隙無法讓石子煤正常下落，就會造成磨煤機堵磨。在對磨煤機的日常定期檢查中發(fā)現(xiàn)空氣節(jié)流環(huán)存在異常松脫現(xiàn)象，如果運行中發(fā)現(xiàn)磨煤機的排渣量出現(xiàn)異常，突然增大并有大量原煤排出，這可能就是主要的原因。

2.1.4 葉輪裝置風(fēng)環(huán)處的實際風(fēng)速

對HP型磨煤機內(nèi)部進行一次風(fēng)流場模擬有以下結(jié)論：

（1）因為HP型磨煤機入風(fēng)口設(shè)置在一側(cè)，熱一次風(fēng)進入時，整圈葉輪通流處入口靜壓和流量不均勻，流量最小的風(fēng)口處流量要比其他的小1/4左右；

（2）入口一次風(fēng)速平均約25 m/s，而葉輪風(fēng)口風(fēng)速達到約70 m/s，證明葉輪處實際風(fēng)速影響了煤粉分離、輸送、石子煤量等；

由上可知，葉輪裝置實際風(fēng)速是影響石子煤排渣量最主要的原因，而造成磨煤機葉輪裝置實際有效風(fēng)速較低的原因主要有：石子煤排放不及時導(dǎo)致入口通道堆積石子煤，減少了通流面積，造成通過葉輪裝置一次風(fēng)速不均勻；分離器中間襯板材料不合格，易發(fā)生斷裂、脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致與風(fēng)環(huán)處的間隙加大，漏風(fēng)量也隨之增加，降低了葉輪裝置有效風(fēng)速；分離器導(dǎo)向裝置襯板安裝不平整，與葉輪裝置調(diào)節(jié)罩間隙達不到10mm 均勻間隙的條件，漏風(fēng)量較大；葉輪裝置的葉片型式不佳，一次風(fēng)經(jīng)過葉輪裝置葉片時，由于安裝的空氣節(jié)流環(huán)與葉片間的直角面使一次風(fēng)氣流局部嚴(yán)重受阻，產(chǎn)生渦流。

2.2 石子煤排渣量大解決方法

（1）煤質(zhì)較差時，盡量控制磨煤機的出力，降低給煤率，加大一次風(fēng)量，條件允許的情況下，可以再多啟動一臺磨煤機運行。

（2）定期對磨煤機內(nèi)部進行檢查，檢查彈簧加載裝置的加載力，并重新調(diào)整磨碗襯板與磨輥之間的間隙，使其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（3）在對磨煤機進行檢查時，檢查空氣節(jié)流環(huán)的牢固程度，及時補焊加固處理。

（4）有效的降低石子煤的排渣量主要還是著眼于如何有效提高葉輪裝置處的風(fēng)速和優(yōu)化磨煤機機體內(nèi)的空氣力場。

3 HP1003型磨煤機葉輪裝置的改型

3.1 原裝風(fēng)環(huán)的缺陷

HP1003磨煤機原裝葉輪裝置葉片的形狀簡單，不符合流體的運動規(guī)律，產(chǎn)生駐點的面積較大，因此產(chǎn)生的差壓阻力較大；同時由于葉輪裝置的葉片均存在“小頭大尾”的結(jié)構(gòu)特點，因此流體在通過風(fēng)環(huán)時不可避免的會產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力，即我們所熟稱的漩渦；作為調(diào)節(jié)風(fēng)速的空氣節(jié)流環(huán)通常為沿著風(fēng)環(huán)周向整圈布置，實際中極易造成石子煤的堆積，特別是風(fēng)環(huán)外圈調(diào)節(jié)塊由于受到風(fēng)環(huán)調(diào)節(jié)罩的阻擋，石子煤更加不宜脫落，因此實際中常常發(fā)生石子煤在此處的著火現(xiàn)象，增加了磨爆燃、火災(zāi)的幾率。

3.2 改造驗證過程

根據(jù)以上分析，對葉輪裝置的改造主要集中在對如何提高葉輪裝置處的風(fēng)速和空氣動力場分布上，本廠最初的做法為增加空氣節(jié)流環(huán)數(shù)，初始取得了一定的效果，但并沒有達到預(yù)期的效果。通過調(diào)研了解，選擇了一種wing-tip機翼型葉輪裝置，該葉輪裝置基于空氣動力學(xué)原理設(shè)計，避免了老式葉輪的紊流現(xiàn)象，優(yōu)化磨煤機內(nèi)部一次風(fēng)進口區(qū)域的氣體流場，減少葉輪處的煤粉堆積，減少石子煤排量，減少葉片處阻力，降低了磨碗上下部壓差。為了驗證其效果，本廠在#1爐F磨煤機和#3爐E磨煤機上安裝了這種葉輪裝置。如圖1

經(jīng)過改造前后使用情況比較，石子煤排渣量有較為明顯的減少，因為此種葉輪裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，本廠自13年11月開始在#1-4爐其余磨煤機上進行了自行改造，全廠月度石子煤排放量大大減少。如表1（13年12月份后為已改造完成）

從表1中可以看出，改造初期石子煤排放量減少效果非常明顯，但長期運行觀察發(fā)現(xiàn)石子煤量又有所抬頭，同時對磨煤機定期內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，此種結(jié)構(gòu)的葉輪裝置對磨煤機內(nèi)部沖刷較為嚴(yán)重，導(dǎo)向裝置襯板磨損速度明顯加劇。通過使用觀察，該葉輪裝置可以有效的降低石子煤量，但此種葉輪裝置普遍存在不能夠有效的降低石子煤中含煤量的問題，部分磨煤機排出的石子煤中存在大量顆粒狀的煤粒，堆放在石子煤的臨時轉(zhuǎn)運場時經(jīng)常出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，嚴(yán)重污染環(huán)境。

2015年，針對石子煤經(jīng)常出現(xiàn)自燃的問題，采用了節(jié)能型葉輪裝置，節(jié)能型葉輪裝置結(jié)構(gòu)特點為：

（1）根據(jù)煤質(zhì)和排渣量的不同，每個扇型段分為6-9個腔室。全周共36-54個腔室，增加了噴嘴數(shù)量，使經(jīng)過葉輪裝置處的氣流分布更為均勻，并提高了葉輪裝置處的風(fēng)速。

（2）葉輪安裝高度和磨盤持平，變相的延長了原煤在磨碗中的停留時間，使原煤可以得到更充分的研磨，減少了石子煤中的含煤量。

（3）葉輪裝置的固定螺栓設(shè)置遮擋蓋，葉輪的調(diào)整罩增加剛度。

首先在#1爐D磨煤機上進行了試用，#1爐D磨煤機的節(jié)能型葉輪裝置通道選擇為48個，運行三個多月，效果較為明顯，石子煤量大幅降低，7天的排出量為1噸，即6kg/h，石子煤率為0.015%，同時排放的石子煤中含煤量較少（煤種較差時，含煤量仍較高）。但該套葉輪裝置存在運行中磨煤機磨碗壓差較高的問題（3.5KPa），已超過磨煤機磨碗壓差報警值，在燃用較差煤種時磨煤機出力可能會受限。

由于#1爐D磨煤機運行中壓差較高，經(jīng)過重新設(shè)計，將葉輪裝置通道數(shù)選擇為52個， 15年7月安裝在#2爐F磨煤機上，運行后磨碗上下壓差3.0KPa（52T/h），在正常范圍內(nèi)；改造前后石子煤排渣量統(tǒng)計對比如表2：

同時經(jīng)過近3個星期的觀察，石子煤中含煤量較少，石子煤堆放在轉(zhuǎn)運斗中未出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。

通過該葉輪裝置在1D、2F磨煤機使用效果的驗證，該種葉輪裝置能夠滿足本廠現(xiàn)場的實際需求，既有效控制了石子煤排量又能夠降低石子煤中的含煤量，因而16年#1、2爐磨煤機均安裝了此種葉輪裝置，取得了預(yù)期的效果。

4 結(jié)論

對磨煤機葉輪裝置進行逐步改造后石子煤量得到了有效控制，取得了一定的成果；在2015年對葉輪裝置進行再次改型更換后，石子煤排渣量顯著降低，同時石子煤中的含煤量減少較多，效果較好。最后，需要說明的是：本廠對石子煤量控制改造主要針對葉輪裝置的換型，主要原理還是提高一次風(fēng)風(fēng)速，而影響石子煤量還有一個重要的因素就是煤種，煤種較差時，石子煤量會有所提升。

參考文獻：

[1]HP963-1003磨煤機運行維護手冊[K].上海重型機器廠有限公司.

[2]朱憲然.HP中速磨煤機內(nèi)部一次風(fēng)流場的數(shù)值模擬[J].華北電力技術(shù)，2010（08）.

[3]趙慧輝.HP843型中速磨煤機排渣量大原因分析及改進措施[D].全國火電大機組（300MW 級）競賽第36屆年會論文集.

[4]曹紅旺，付安正.HP型中速磨煤機磨制高水分褐煤分析[D].全國火電大機組（600MW級）競賽第11屆年會論文集.

[5]郭洪義.發(fā)電廠中速磨煤機排渣量大的原因分析及處理[J].華電技術(shù)，2013.

[6]張忠翼.探究HP型磨煤機實際應(yīng)用中性能改進的方法[J].科學(xué)之友，2012.

[7]管洪杰.HP863型磨煤機石子煤排放問題探討[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010.

[8]喬向鎮(zhèn).國華臺電制粉系統(tǒng)典型異常故障分析[J].科技資訊，2005.

[9]梁維爽.HP843磨煤機技術(shù)改造[J].石河子科技，2015.