HP1003型磨煤機石子煤增多的原因及治理

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，節約了燃料。

關鍵詞：磨煤機；石子煤；葉輪裝置

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

1 設備現狀

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，容易造成堵磨現象；這不僅造成了機組實際耗煤量增加，也對磨煤機運行產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 煤質較差導致石子煤含量增大

對于正壓直吹式的制粉系統，機組的負荷與磨的出力呈相對線性關系，當機組負荷升高時，磨煤機的出力相應的增加。在燃用發熱量較低及煤中雜質較多的煤種時，為了滿足機組負荷，磨煤機的出力會調整到較高程度，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，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 空氣節流環缺失導致磨排渣量增加

空氣節流環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，安裝數量根據現場實際情況，一般為內側加兩圈細點的節流環，外側加一圈粗的節流環。空氣節流環的作用是對熱一次風進行節流，空氣節流環安裝的越多，葉輪裝置葉片被節流的越厲害，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速越高，煤粉的分離效果就會越強。但是如果空氣節流環設置的太多，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現空氣節流環存在異常松脫現象，如果運行中發現磨煤機的排渣量出現異常，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 葉輪裝置風環處的實際風速

對HP型磨煤機內部進行一次風流場模擬有以下結論：

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

（2）入口一次風速平均約25 m/s，而葉輪風口風速達到約70 m/s，證明葉輪處實際風速影響了煤粉分離、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速較低的原因主要有：石子煤排放不及時導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速不均勻；分離器中間襯板材料不合格，易發生斷裂、脫落現象，導致與風環處的間隙加大，漏風量也隨之增加，降低了葉輪裝置有效風速；分離器導向裝置襯板安裝不平整，與葉輪裝置調節罩間隙達不到10mm 均勻間隙的條件，漏風量較大；葉輪裝置的葉片型式不佳，一次風經過葉輪裝置葉片時，由于安裝的空氣節流環與葉片間的直角面使一次風氣流局部嚴重受阻，產生渦流。

2.2 石子煤排渣量大解決方法

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

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

（3）在對磨煤機進行檢查時，檢查空氣節流環的牢固程度，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速和優化磨煤機機體內的空氣力場。

3 HP1003型磨煤機葉輪裝置的改型

3.1 原裝風環的缺陷

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律，產生駐點的面積較大，因此產生的差壓阻力較大；同時由于葉輪裝置的葉片均存在“小頭大尾”的結構特點，因此流體在通過風環時不可避免的會產生誘導阻力，即我們所熟稱的漩渦；作為調節風速的空氣節流環通常為沿著風環周向整圈布置，實際中極易造成石子煤的堆積，特別是風環外圈調節塊由于受到風環調節罩的阻擋，石子煤更加不宜脫落，因此實際中常常發生石子煤在此處的著火現象，增加了磨爆燃、火災的幾率。

3.2 改造驗證過程

根據以上分析，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速和空氣動力場分布上，本廠最初的做法為增加空氣節流環數，初始取得了一定的效果，但并沒有達到預期的效果。通過調研了解，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原理設計，避免了老式葉輪的紊流現象，優化磨煤機內部一次風進口區域的氣體流場，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構較為簡單，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，但長期運行觀察發現石子煤量又有所抬頭，同時對磨煤機定期內部檢查發現，此種結構的葉輪裝置對磨煤機內部沖刷較為嚴重，導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運場時經常出現自燃現象，嚴重污染環境。

2015年，針對石子煤經常出現自燃的問題，采用了節能型葉輪裝置，節能型葉輪裝置結構特點為：

（1）根據煤質和排渣量的不同，每個扇型段分為6-9個腔室。全周共36-54個腔室，增加了噴嘴數量，使經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置遮擋蓋，葉輪的調整罩增加剛度。

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，經過重新設計，將葉輪裝置通道數選擇為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；改造前后石子煤排渣量統計對比如表2：

同時經過近3個星期的觀察，石子煤中含煤量較少，石子煤堆放在轉運斗中未出現自燃現象。

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，取得了預期的效果。

4 結論

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風速，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。

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