王煜偉，秦永新

（國電江蘇諫壁發(fā)電有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006）

0 引言

某公司六期工程2×330MW機(jī)組鍋爐系上海鍋爐廠采用引進(jìn)美國CE技術(shù)制造的SG-1036/17.5-M867型亞臨界、中間一次再熱、控制循環(huán)汽包爐，單爐膛Π型布置，四角切向燃燒，擺動噴嘴調(diào)溫，平衡通風(fēng)，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，固態(tài)排渣。每臺爐配有5套HP843中速磨煤機(jī)，滿負(fù)荷時4套運(yùn)行，1套備用。

磨煤機(jī)配有靜態(tài)離心式分離器，采用離心式和慣性分離技術(shù)，通過安裝在磨煤機(jī)頂蓋的調(diào)節(jié)擋板調(diào)整煤粉細(xì)度。同時，為解決風(fēng)粉分配的均勻性差問題，在磨煤機(jī)出口安裝了雙可調(diào)煤粉分配器。磨煤機(jī)出口由一根總管引入分配器，首先通過煤粉濃縮裝置將煤粉氣流分為兩股，一股為高濃度小流量的氣流，另一股為大流量低濃度的氣流。再分別對這兩股氣流進(jìn)行分配，濃相空間和稀相空間分別布置有不同的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得分配過程可調(diào)。分配后的濃、淡兩股氣流在分配器出口匯合，分成四根一次風(fēng)管將風(fēng)粉混合物道送往爐內(nèi)。

1 存在問題

因雙可調(diào)煤粉分配器阻力較大，經(jīng)性能測試，制粉系統(tǒng)通風(fēng)阻力超過5500 Pa。機(jī)組自投產(chǎn)以來，磨煤機(jī)出力最大僅能達(dá)到36 t/h，始終未達(dá)設(shè)計值。運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，每月定期對煤粉細(xì)度取樣化驗，當(dāng)煤粉細(xì)度偏差較大時，逐一對調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行人工調(diào)整并重新取樣化驗，煤粉調(diào)節(jié)范圍有限且費時費力。雙可調(diào)煤粉分配器對風(fēng)粉分配雖具有較好的調(diào)節(jié)特性，但也無法實現(xiàn)在線調(diào)整，一般結(jié)合磨煤機(jī)計劃性檢修，根據(jù)現(xiàn)場比對測試和取樣化驗數(shù)據(jù)對分配器進(jìn)行動態(tài)調(diào)平。

表1 磨煤機(jī)原設(shè)計參數(shù)Table 1 Original design parameters of coal mill

近年來，為適應(yīng)市場競爭，電廠普遍采用配煤摻燒來降低發(fā)電成本機(jī)組[1]，同時電網(wǎng)對機(jī)組調(diào)峰要求日益增大。因煤質(zhì)和運(yùn)行工況變化的疊加影響，多次造成分配器后一次風(fēng)管堵塞問題，被迫采用降低煤量和提高一次風(fēng)量的方法防范堵粉，磨煤機(jī)最大煤量平均不超過32 t/h。全部5臺磨運(yùn)行時，機(jī)組經(jīng)常無法達(dá)到滿負(fù)荷，為提高制粉系統(tǒng)出力被迫采用調(diào)高細(xì)度，提高通風(fēng)出力的方法，導(dǎo)致一次風(fēng)管磨損嚴(yán)重，排煙溫度偏高，飛灰含碳量大，對鍋爐經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生較大影響。為解決磨煤機(jī)出力受限問題，優(yōu)化出粉狀況，提升鍋爐效率，決定對磨煤機(jī)進(jìn)行增容提效改造。

2 磨煤機(jī)提效改造方案

2.1 提效改造工作范圍

將原磨煤機(jī)頂部靜態(tài)分離器、雙可調(diào)煤粉分配器等進(jìn)行整體移除；增加動態(tài)分離器裝置及配套相關(guān)設(shè)備；四根磨煤機(jī)煤粉出口接至原外置煤粉分配器出口法蘭每根煤粉管道裝可調(diào)縮孔，控制一次風(fēng)風(fēng)速；每臺爐運(yùn)轉(zhuǎn)層（給煤機(jī)層）新建MCC小室，將動態(tài)分離器變頻柜、MCC柜、電源間隔等布置帶空調(diào)的獨立空間，為確保動態(tài)分離器的可靠運(yùn)行，采用雙電源供電。

2.2 提效改造預(yù)期效果

當(dāng)燃煤煤種、負(fù)荷、通風(fēng)量發(fā)生變化時，實時調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)隨時對煤粉細(xì)度進(jìn)行調(diào)整。操作簡便，調(diào)節(jié)靈活，適應(yīng)煤種范圍更廣，在線調(diào)整變化快。煤粉均勻性指數(shù)可達(dá)到1.2，轉(zhuǎn)子體壽命不少于6年。提高分離效率，在同樣出力工況下動態(tài)分離器的內(nèi)循環(huán)負(fù)荷要小，取消雙可調(diào)煤粉分配器后系統(tǒng)阻力大大降低，從而降低一次風(fēng)率和制粉電耗。滿足鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的要求，增加鍋爐的調(diào)峰能力，有利于鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。降低排煙溫度和灰渣含碳量，有利于低NOx燃燒器的運(yùn)行。

表2 HP843磨煤機(jī)提效改造后設(shè)計參數(shù)Table 2 Design parameters of HP843 coal mill after efficiency improvement

2.3 動態(tài)分離器工作過程

動態(tài)分離器裝置的驅(qū)動方式為變頻器—變頻電機(jī)—蝸輪蝸桿減速箱—皮帶—轉(zhuǎn)子體。煤粉和氣流通過分離器體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉片式轉(zhuǎn)子，當(dāng)氣流接近轉(zhuǎn)子時，氣流中的煤粒因受到轉(zhuǎn)子的撞擊，較大的煤粒就會被轉(zhuǎn)子拋出，而較小的煤粒則允許通過轉(zhuǎn)子，并離開分離器進(jìn)入煤粉管道，那些被拋出的煤粒則返回至磨碗被重新研磨，這些煤粒會在磨機(jī)內(nèi)形成一個循環(huán)的負(fù)荷。

圖1 動態(tài)分離器工作原理圖Fig. 1 Working principle diagram of dynamic separator

2.4 動態(tài)分離器改造要求

（1）考慮到動態(tài)分離器的抗震性，采用皮帶傳動設(shè)計。為及時發(fā)現(xiàn)皮帶在運(yùn)行中松弛打滑，保證分離效果，將轉(zhuǎn)速測量裝置安裝在分離器轉(zhuǎn)子本體并與變頻器輸出轉(zhuǎn)速比對。

（2）采用雙軸承的設(shè)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。

（3）密封結(jié)構(gòu)采用油封密封，輔以密封風(fēng)密封，增強(qiáng)了可靠性。

（4）采用可拆卸轉(zhuǎn)子體設(shè)計，保證可通過人孔門完成轉(zhuǎn)子體的拆裝，方便檢查和檢修。

3 磨煤機(jī)提效改造后性能測試

由于煤粉細(xì)度和均勻性系數(shù)與煤種、磨輥彈簧加載力、磨胎和襯瓦磨損程度、風(fēng)環(huán)間隙等諸多因素有關(guān)，因此在確保以上因素不變的情況下，對分離器改造前、后的煤粉細(xì)度、煤粉均勻性，最大出力和通風(fēng)阻力等進(jìn)行試驗對比[2]。

3.1 煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)特性測試

以A磨煤機(jī)為代表進(jìn)行分別采用神華煤、平煤和褐煤三種煤種試驗過程中控制磨煤機(jī)出力為35 t/h，分別控制動態(tài)分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為800 r/min、700 r/min、600 r/min與500 r/min四個工況的動態(tài)分離器變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性試驗，并將其作為分離器轉(zhuǎn)速自動控制的調(diào)節(jié)依據(jù)。

表3 電廠燃用煤質(zhì)數(shù)據(jù)分析Table 3 Analysis of coal quality data used in power plant

從動態(tài)分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度影響分析，如圖2所示。煤粉細(xì)度R90隨分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高明顯降低，在試驗轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)R90的變化與轉(zhuǎn)速呈二次方關(guān)系，在轉(zhuǎn)速低時轉(zhuǎn)速對細(xì)度影響較大，在高轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速對細(xì)度影響降低。通過試驗作出的關(guān)系曲線擬合的曲線方程如下[3]。需要說明的是此方程是對應(yīng)一種煤種的關(guān)系曲線，細(xì)度R90數(shù)據(jù)對于不同煤種存在較大變化，但細(xì)度R90變化率受不同煤種的影響不大。不同煤種的細(xì)度可以根據(jù)得出的細(xì)度R90變化率調(diào)整。從分離器不同轉(zhuǎn)速下的煤粉均勻性指數(shù)n看，煤粉均勻性指數(shù)n隨轉(zhuǎn)速降低而減少，但變化不大，都處于較好的水平。

圖2 各煤質(zhì)煤粉細(xì)度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖Fig. 2 Relation curve of fineness of pulverized coal of each coal quality and rotor speed

3.2 均勻度測試

以D磨煤機(jī)為例，從實測出口管風(fēng)速分布數(shù)據(jù)（見表4）可知，分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不同時D磨煤機(jī)出口四根一次風(fēng)管均維持了較好的風(fēng)速分布，風(fēng)速分布最大偏差均小于10%。D磨在不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時出口管煤粉量分布正常，最大粉量分布偏差在6.37%；在不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時各管煤粉細(xì)度分布正常，個別管細(xì)度分布偏差偏大[4]。

3.3 最大出力和系統(tǒng)阻力測試

磨煤機(jī)最大出力以B、C磨為代表進(jìn)行，經(jīng)過分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性試驗和通風(fēng)量調(diào)節(jié)特性試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行，考慮到磨制神混煤的特性，試驗時控制分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為600 r/min，磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)量按習(xí)慣控制量降低5 t/h，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫控制在70 ℃左右[5]。

表5 最大出力和系統(tǒng)阻力測試數(shù)據(jù)Table 5 Maximum output and system resistance test data

如表5，磨煤機(jī)電流分別達(dá)到42.8 A、43.3 A，磨煤機(jī)電流與電機(jī)額定電流51 A仍存在相當(dāng)差距。磨煤機(jī)進(jìn)出口差壓分別達(dá)到2.62 kPa、2.72 kPa，未達(dá)到磨煤機(jī)最大設(shè)計阻力。石子煤排放量處于正常狀態(tài)，石子煤基本是磨碎的灰黑色石塊粉末。

表4 D磨動態(tài)分離器不同轉(zhuǎn)速下帶負(fù)荷試驗參數(shù)Table 4 Load test parameters of dynamic separator of D coal mill at different speeds

4 結(jié)論

HP843中速磨煤機(jī)實施增容提效改造后，煤粉細(xì)度的可調(diào)范圍變大，提高了磨煤機(jī)對煤種的適應(yīng)性，磨煤機(jī)最大出力由32 t/h增加至40 t/h，較改造前相當(dāng)于增加了一臺磨煤機(jī)，配煤摻燒時機(jī)組出力不再受限。采用動態(tài)分離技術(shù)，單磨出口同層一次風(fēng)速偏差小于±5%，濃度偏差小于±10%，并能實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)可調(diào)，完全滿足煤種變化和機(jī)組調(diào)峰的需求，消除了一次風(fēng)管堵粉的隱患。取消雙可調(diào)煤粉分配器后，制粉系統(tǒng)阻力下降1.5～2 kPa，制粉噸煤電耗降低5 kWh/t，廠用電率降低0.1 %，鍋爐燃燒效率有所提高，節(jié)能效果顯著。