D-11D雙進雙出鋼球磨煤機動態分離器改造后整體優化試驗研究

叢永杰

（華電集團公司黑龍江分公司，哈爾濱 150001）

0 引言

磨煤機是燃煤機組重要的輔機，其運行狀況直接關系到鍋爐安全、經濟、高效運行。文獻［1-6］用旋轉分離器可以減少磨煤機出口各煤粉管的煤量偏差，對于提高磨煤機出力、緩解燃燒器附近結渣問題、降低鍋爐NOx的排放水平、加強磨煤機煤種適應性均有一定效果。與靜態分離器相比，旋轉分離器的分離效率有了顯著的提高，從而可以靈活調節分離器出口煤粉細度，有效提高磨煤機的最大出力。此外，進行磨煤機旋轉分離器改造后可使用哈氏可磨度更小的煤種，增大了磨煤機的煤種適應性，同時提高了煤粉的均勻性。

本文針對分離器整體節能提效優化改造，進行了磨煤機制粉系統試驗研究，特別對整體優化前煤粉細度及煤粉均勻性進行了對比分析，對降低飛灰含碳量起到了重要的作用，可為雙進雙出鋼球磨煤機改造及運行提供指導。

1 研究對象

本文鍋爐為東方鍋爐廠引進 Foster Wheeler公司“W”型火焰鍋爐技術設計制造的 DG1025/18.2-Ⅱ15型鍋爐，型式為亞臨界壓力、中間一次再熱、自然循環汽包鍋爐。鍋爐為倒“U”型布置，固態排渣，全鋼構架全懸吊結構，平衡通風，露天布置。鍋爐為八角形雙拱形單爐膛，每臺鍋爐配24只雙旋風燃燒器，錯列下行布置于前后爐拱上以形成“W”形火焰燃燒。每個燃燒器有2個消旋葉片和2個乏氣擋板，用以調整煤粉氣流旋流強度、射流剛度和煤粉濃度。每個燃燒器配1支機械霧化油槍，布置在緊挨著煤粉噴嘴的下方。鍋爐采用正壓直吹式制粉系統，配有4臺D-11D雙進雙出磨煤機。鍋爐的主要設計參數如表1所示，設計燃料成分如表2所示，磨煤機與燃燒器的對應關系如圖1所示。

表1 鍋爐主要設計參數（MCR工況）

表2 鍋爐設計煤種

圖1 磨煤機與燃燒器的對應關系

2 動態分離器原理

配用于雙進雙出鋼球磨煤機的動態分離器是在離心式分離器的基礎上發展起來的。該分離器有一個由傳動機構帶動的轉子，轉子是由多個葉片組成，從磨煤機碾磨區上升的氣粉混合物氣流進入旋轉的轉子區，在轉子帶動下作旋轉運動，其中的粗煤粉顆粒在離心力和葉片的撞擊下被分離出來，落入碾磨區重新碾磨，其余的細粉隨氣流穿過葉片進入煤粉引出管。在同樣的磨煤機通風量下，采用動態分離器可得到更細的煤粉，輸出的煤粉中，大顆粒的含量顯著降低，而且磨煤機的通風量的變化對煤粉的細度影響很小。

3 試驗方法及內容

1）煤粉取樣。采用MFQ-I型等速取樣器，通過磨煤機出口每根煤粉管道上安裝的取樣點，按等截面法在每點抽取相同的時間，并調節抽氣器負壓，使得在每一取樣點取樣器的內外靜壓平衡，從而保證所取的煤粉樣具有較好的代表性。

每根管道所取煤粉均用天平稱量，混合后用孔徑分別為200 m、90 m的經過標定的分析篩進行篩分，得到各粉樣的細度指標 R200、R90。

煤粉細度Rx和煤粉粒徑之間的關系用Rosin-Rammler方程表示為 Rx=100e-bx″。

2）制粉系統出力試驗。在保證煤粉細度的前提下考核制粉系統出力。進行磨煤機出力試驗時，記錄磨煤機運行各相關參數，并進行原煤取樣，以便進行工業分析、發熱量及哈氏可磨性系數測定。

3）磨煤單耗計算。磨煤單耗Em等于磨煤機功率P與磨煤機出力Bm之比，即Em=P/Bm。

4）一次風速調平。對已調整穩定的制粉系統進行測試，試驗采用靠背管配用微壓計進行測量，測量位置采用等面積法確定，最后將測試得出的每一點速度平均后得出管道的平均流速，如同一臺分離器出口一次風速偏差較大，則對一次風管上的插板進行調整，以使同一臺分離器出口一次風速保持平衡，風速偏差在10%以內。

5）原煤取樣。試驗開始后在給煤機落煤管處原煤取樣，所取原煤經縮分、密封后進行工業分析及元素分析。

4 試驗結果與分析

4.1 制粉系統性能試驗

本文機組進行整體優化改造，在進行優化前進行了診斷試驗，在進行制粉系統摸底試驗時，發現制粉系統存在較大問題，煤粉偏粗，A/B/C/D磨煤機磨R90平均值分別為9.64%、9.81%、9.34%、8.55%；煤粉均勻性指數低，在0.9～1.0之間。該機組日常燃用煤質干燥無灰基揮發份在10%左右，煤粉細度和均勻性不能滿足現有煤質經濟性燃燒的要求，使得飛灰以及爐渣可燃物含量較高，未完全燃燒損失較高，鍋爐熱效率較差。

為了降低制粉系統煤粉細度，提高煤粉均勻性，以降低飛灰以及爐渣可燃物含量，提高鍋爐經濟性，該機組進行了大修，在大修過程中將磨煤機的蝸殼式分離器改造成動態分離器。在磨煤機額定出力下（B與C磨煤機只有4根管運行，所以B與C磨煤機出力較小），根據分離器廠家與電廠協商所定的分離器轉子轉速，進行了制粉系統試驗，測得的煤粉細度以及計算的煤粉均勻性結果見表3。

表3 300 MW煤粉細度及均勻性

從表3可見，B與C磨煤機煤粉細度較A、D磨煤機低，為了防止爐膛結焦，鍋爐四角的燃燒器沒有運行，所以B與C磨煤機只有4根粉管運行。B磨與C磨給煤量比A、D磨煤量要小，所以B與C磨煤機煤粉細度偏低。

在上述工況下，進行了磨煤單耗及制粉單耗試驗，各磨煤機磨煤單耗和制粉單耗計算結果見表4。

表4 磨煤單耗及制粉單耗計算結果kW·h/t

4.2 一次風粉管風量及粉量測量

在上述各臺磨分離器轉子轉速下（A磨分離器轉速為125 r/min，B/C磨分離器轉速為110 r/min，D磨分離器轉速為115 r/min），進行了粉管風速測量，結果見表5。對每臺磨煤機而言，其粉管風速偏差不大，滿足熱態下粉管風速偏差10%以內的要求。

表5 粉管風速

4.3 整體優化前后制粉系統主要參數對比

在進行優化前于2011年初進行了該機組的診斷試驗，在進行制粉系統摸底試驗時，當時的分離器為蝸殼式分離器，煤粉細度和煤粉均勻性系數見表6。

對比分離器改造前后的煤粉細度和均勻性，見表7。

表6 診斷試驗煤粉細度

表7 分離器改造前后煤粉細度和煤粉均勻性對比

改造后煤粉細度較改造前都有一定幅度下降。A、B、C、D四臺磨煤機分離器改造后煤粉細度R90分別為4.5%、1.9%、1.5%、2.5%，較改造前煤粉細度R90分別下降5.1%、7.9%、7.8%、6.1%。進行磨煤機動態分離器改造后制粉煤粉細度較改造前有所改善。

改造后煤粉均勻性較改造前都有一定幅度提高。A、B、C、D四臺磨煤機分離器改造后煤粉均勻性分別為1.00%、0.96%、0.90%、0.99%，較改造前煤粉均勻性分別提高0.25%、0.45%、0.24%、0.22%。進行磨煤機動態分離器改造后制粉煤粉均勻性較改造前有所改善。

進行磨煤機動態分離器改造后煤粉細度較改造前有所改善，對于降低飛灰含碳量起到了重要的作用，300 MW工況下，該機組飛灰可燃物含量統計數據由整體優化前的8.5%左右下降到6.5%左右，提高了鍋爐效率。

5 結論

1）磨煤機動態分離器改造后，基本達到了預期的改造目標。A、B、C、D四臺磨煤機分離器改造后煤粉細度R90分別為 4.5%、1.9%、1.5%、2.5%，較改造前煤粉細度 R90分別下降5.1%、7.9%、7.8%、6.1%。A、B、C、D四臺磨煤機分離器改造后煤粉均勻性分別為 1.00%、0.96%、0.90%、0.99%，較改造前煤粉均勻性分別提高0.25%、0.45%、0.24%、0.22%。

2）進行磨煤機動態分離器改造后制粉煤粉細度和均勻性較改造前都有所改善。

3）進行磨煤機動態分離器改造后煤粉細度較改造前有所改善，對于降低飛灰含碳量起到了重要的作用，300MW工況下，該機組飛灰可燃物含量統計數據由整體優化前的8.5%左右下降到6.5%左右，提高了鍋爐效率。

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