HP843型中速磨煤機增容提效改造實踐

王煜偉，秦永新

（國電江蘇諫壁發電有限公司，江蘇 鎮江 212006）

0 引言

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

磨煤機配有靜態離心式分離器，采用離心式和慣性分離技術，通過安裝在磨煤機頂蓋的調節擋板調整煤粉細度。同時，為解決風粉分配的均勻性差問題，在磨煤機出口安裝了雙可調煤粉分配器。磨煤機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行分配，濃相空間和稀相空間分別布置有不同的調節機構，使得分配過程可調。分配后的濃、淡兩股氣流在分配器出口匯合，分成四根一次風管將風粉混合物道送往爐內。

1 存在問題

因雙可調煤粉分配器阻力較大，經性能測試，制粉系統通風阻力超過5500 Pa。機組自投產以來，磨煤機出力最大僅能達到36 t/h，始終未達設計值。運行規程規定，每月定期對煤粉細度取樣化驗，當煤粉細度偏差較大時，逐一對調節擋板進行人工調整并重新取樣化驗，煤粉調節范圍有限且費時費力。雙可調煤粉分配器對風粉分配雖具有較好的調節特性，但也無法實現在線調整，一般結合磨煤機計劃性檢修，根據現場比對測試和取樣化驗數據對分配器進行動態調平。

表1 磨煤機原設計參數Table 1 Original design parameters of coal mill

近年來，為適應市場競爭，電廠普遍采用配煤摻燒來降低發電成本機組[1]，同時電網對機組調峰要求日益增大。因煤質和運行工況變化的疊加影響，多次造成分配器后一次風管堵塞問題，被迫采用降低煤量和提高一次風量的方法防范堵粉，磨煤機最大煤量平均不超過32 t/h。全部5臺磨運行時，機組經常無法達到滿負荷，為提高制粉系統出力被迫采用調高細度，提高通風出力的方法，導致一次風管磨損嚴重，排煙溫度偏高，飛灰含碳量大，對鍋爐經濟性產生較大影響。為解決磨煤機出力受限問題，優化出粉狀況，提升鍋爐效率，決定對磨煤機進行增容提效改造。

2 磨煤機提效改造方案

2.1 提效改造工作范圍

將原磨煤機頂部靜態分離器、雙可調煤粉分配器等進行整體移除；增加動態分離器裝置及配套相關設備；四根磨煤機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縮孔，控制一次風風速；每臺爐運轉層（給煤機層）新建MCC小室，將動態分離器變頻柜、MCC柜、電源間隔等布置帶空調的獨立空間，為確保動態分離器的可靠運行，采用雙電源供電。

2.2 提效改造預期效果

當燃煤煤種、負荷、通風量發生變化時，實時調節分離器轉子體的轉速來實現隨時對煤粉細度進行調整。操作簡便，調節靈活，適應煤種范圍更廣，在線調整變化快。煤粉均勻性指數可達到1.2，轉子體壽命不少于6年。提高分離效率，在同樣出力工況下動態分離器的內循環負荷要小，取消雙可調煤粉分配器后系統阻力大大降低，從而降低一次風率和制粉電耗。滿足鍋爐低負荷穩燃的要求，增加鍋爐的調峰能力，有利于鍋爐運行的穩定性。降低排煙溫度和灰渣含碳量，有利于低NOx燃燒器的運行。

表2 HP843磨煤機提效改造后設計參數Table 2 Design parameters of HP843 coal mill after efficiency improvement

2.3 動態分離器工作過程

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

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

2.4 動態分離器改造要求

（1）考慮到動態分離器的抗震性，采用皮帶傳動設計。為及時發現皮帶在運行中松弛打滑，保證分離效果，將轉速測量裝置安裝在分離器轉子本體并與變頻器輸出轉速比對。

（2）采用雙軸承的設計，增加了整體的穩定性，確保了分離器本體轉子在徑向的抗震能力和高速旋轉的穩定性。

（3）密封結構采用油封密封，輔以密封風密封，增強了可靠性。

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

3 磨煤機提效改造后性能測試

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

3.1 煤粉細度調節特性測試

以A磨煤機為代表進行分別采用神華煤、平煤和褐煤三種煤種試驗過程中控制磨煤機出力為35 t/h，分別控制動態分離器轉子轉速為800 r/min、700 r/min、600 r/min與500 r/min四個工況的動態分離器變轉速調節特性試驗，并將其作為分離器轉速自動控制的調節依據。

表3 電廠燃用煤質數據分析Table 3 Analysis of coal quality data used in power plant

從動態分離器轉子轉速對磨煤機出口煤粉細度影響分析，如圖2所示。煤粉細度R90隨分離器轉子轉速升高明顯降低，在試驗轉速范圍內R90的變化與轉速呈二次方關系，在轉速低時轉速對細度影響較大，在高轉速時轉速對細度影響降低。通過試驗作出的關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一種煤種的關系曲線，細度R90數據對于不同煤種存在較大變化，但細度R90變化率受不同煤種的影響不大。不同煤種的細度可以根據得出的細度R90變化率調整。從分離器不同轉速下的煤粉均勻性指數n看，煤粉均勻性指數n隨轉速降低而減少，但變化不大，都處于較好的水平。

圖2 各煤質煤粉細度與轉子轉速關系曲線圖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磨煤機為例，從實測出口管風速分布數據（見表4）可知，分離器轉子轉速不同時D磨煤機出口四根一次風管均維持了較好的風速分布，風速分布最大偏差均小于10%。D磨在不同轉子轉速時出口管煤粉量分布正常，最大粉量分布偏差在6.37%；在不同轉子轉速時各管煤粉細度分布正常，個別管細度分布偏差偏大[4]。

3.3 最大出力和系統阻力測試

磨煤機最大出力以B、C磨為代表進行，經過分離器轉子轉速調節特性試驗和通風量調節特性試驗的基礎上進行，考慮到磨制神混煤的特性，試驗時控制分離器轉子轉速為600 r/min，磨煤機進口一次風量按習慣控制量降低5 t/h，磨煤機出口風溫控制在70 ℃左右[5]。

表5 最大出力和系統阻力測試數據Table 5 Maximum output and system resistance test data

如表5，磨煤機電流分別達到42.8 A、43.3 A，磨煤機電流與電機額定電流51 A仍存在相當差距。磨煤機進出口差壓分別達到2.62 kPa、2.72 kPa，未達到磨煤機最大設計阻力。石子煤排放量處于正常狀態，石子煤基本是磨碎的灰黑色石塊粉末。

表4 D磨動態分離器不同轉速下帶負荷試驗參數Table 4 Load test parameters of dynamic separator of D coal mill at different speeds

4 結論

HP843中速磨煤機實施增容提效改造后，煤粉細度的可調范圍變大，提高了磨煤機對煤種的適應性，磨煤機最大出力由32 t/h增加至40 t/h，較改造前相當于增加了一臺磨煤機，配煤摻燒時機組出力不再受限。采用動態分離技術，單磨出口同層一次風速偏差小于±5%，濃度偏差小于±10%，并能實現連續動態可調，完全滿足煤種變化和機組調峰的需求，消除了一次風管堵粉的隱患。取消雙可調煤粉分配器后，制粉系統阻力下降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，節能效果顯著。