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    •   双进双出钢球磨分离器性能提升技术研究及应用

        1 背景

        

        蒲电2×660MW机组锅炉配备10台MGS 4060B型双进双出钢球磨煤机,磨筒体实际内部尺寸长度为5540mm,设计出力为48吨,主要掺配蒲白矿、澄合矿汽车煤,以上燃煤热值较低,挥发分低,可研磨性差,发电机组为带负荷,单台球磨机超出力30%运行,造成煤粉细度和煤粉均匀性指数严重超标。通过对有关电厂磨煤机分离器由径向分离器改造为二次携带轴向型双挡板煤粉分离器的调研结果发现[1],改造后在磨煤机入口风压相同的条件下,制粉系统的阻力降低,磨煤机出力增大,且煤粉细度及煤粉均匀性均较改造前有较大改善[2]。

        

        1.1 磨煤机存在问题引发的情形

        

        运行中的炉渣有明显的大碳粒;由于分离器频繁堵塞,导致磨机的出力降低,出现负荷不能满足的情况;因为需要定期人工清理分离器内的杂物,增加了维护人员的工作量;限于机组运行(负荷)方式要求和维护工作强度而不能按照要求对磨煤机分离器做到应清必清,增加了原煤的消耗;鉴于磨煤机不能满出力,必须提前启动磨、推迟停磨,有时负荷曲线长期550MW也需保持全部磨运行,造成厂用电和磨煤机耗能的上升;锅炉飞灰含碳量增大,降低了机组的运行经济性。

        

        1.2 检查分离器存在的问题

        

        分离器原设计为径向型,杂物清理中,原煤中混有的秸秆、布条、胶皮、铁丝、编织袋等杂物在通过紧密排列的分离器折向挡板时缠夹在挡板叶片上,使分离器挡板频繁堵塞,导致分离器分离效果变差甚至丧失分离能力,造成煤粉细度变粗,均匀性变差;单台分离器设计形式为径向型,挡板数量为30个,每个挡板为单独调整,由于负荷要求,运行方式和人员频繁调整,工作强度大,因挡板实际开度不一致,造成煤粉细均匀性差。

        

        为保证机组的负荷,不能做到磨煤机分离器的应清必清,造成分离器性能下降,煤粉细度超标,增加了原煤的消耗;分离器的锁气器门板(橡胶)老化脱落,没有经过分离器筛选的煤粉直接落入分离器出口一次风管道中,加大了煤粉中的粗颗粒比例,使锅炉燃烧效率降低,飞灰内有明显的大颗粒;锁气器密封性差,气流瞬间通过门板下部进入内椎体内形成紊乱气流,造成可燃煤粉均匀性发生改变,分离效果变差;分离器原回粉管道为正四边形管道,不利于流动性,粗粉回粉不畅。

        

        2 解决方法及应用效果

        

        针对原来的径向型粗粉分离器煤粉均匀性较差的问题,根据现场实际需要,重新设计轴向型双折向挡板煤粉分离器。在沿轴向Ⅱ型粗粉分离器入口管道上新增二次携带导流器,合理疏导气流的行程,延长分离距离,同时利用二次携带尽量减少回粉管中的合格煤粉,提高出力,强化了分离效果,提高了煤粉均匀性。

        

        2.1 分离器改造前试验

        

        在分离器改造前对磨煤机原有的径向分离器进行了性能试验,由于此次分离器改造仅是分离器改造的试点,电厂方面选取6号炉E2分离器进行改造,因此在E2分离器进行相关测试,试验期间磨煤机出力为60t/h(工况1)。

        

        一次风速调平试验。在改造前,进行了E2分离器出口粉管的一次风调平试验。在磨煤机出口的一次风管上进行了实际通风量测试,E2分离器出口一次风风速最大偏差为6.71%,风速偏差情况一般;煤粉细度及煤粉均匀性指数试验。改造前对E2分离器煤粉细度进行了取样、测试,试验采用等速取样法,分别测量煤粉细度R90和R200,并计算煤粉均匀性指数。从试验结果来看,E2分离器煤粉细度R90为14.49%,细度情况较好,煤粉均匀性指数n为0.74,煤粉均匀性指数较差,试验工况时E2分离器档板开度为55%。

        

        煤粉分配特性试验。改造前进行了E2分离器的煤粉分配特性试验,利用取样装置对分离器出口的三根煤粉管进行等速取样,记录取样时间并称重等速取样得到的煤粉重量,进而得到分离器出口各一次风管煤粉分配状况,从试验结果来看,E2分离器煤粉分配偏差为18.8%,煤粉分配特性较差;分离器阻力试验。在改造前进行了分离器阻力的测试,分别测量分离器进口静压和分离器出口静压,计算试验工况下分离器阻力,从试验结果来看,分离器阻力位1145Pa,分离器阻力情况较为正常。

        

        2.2 分离器改造后试验

        

        在6号炉E2分离器改造后,进行了改造后的分离器性能测试,试验期间磨煤机出力保持在60t/h。首先在分离器档板为45°工况(工况2)下进行了试验,由于煤粉细度太细,因此在将分离器档板调整至75°后(工况3)又进行了试验,两次试验结果如表1。

        

        一次风速调平试验。在改造后的分离器试验中,在工况2和工况3中分别进行了一次风速的测量和缩孔的调整,工况2中的一次风速偏差为-5.43%,工况3中一次风速偏差为-4.85%,达到了标准和设计要求。

        

        煤粉细度及煤粉均匀性指数试验。在改造后的分离器试验中,工况2中分离器上、下层档板开度均为45°(上、下层档板开度最好同步),试验中测试煤粉细度R90为3.06%,由于煤粉过细,因此对分离器档板进行了调整。工况3中分离器上、下层档板开度均为75°,试验中测试煤粉细度R90为7.73%。由于分离器档板已经调整至75°,煤粉细度进一步调整的余地不大,考虑到为较细的煤粉有利于锅炉的燃烧和降低飞灰、炉渣的含碳量,因此未对档板进一步调整。从试验结果来看,工况2和工况3的各个一次风管煤粉细度偏差不大,煤粉细度试验的重复性较好。煤粉细度的均匀性指数一般在0.6~0.75之间波动,煤粉均匀性指数较差;改造后的分离器试验中,分别在工况2和工况3中进行了分离器的煤粉分配试验,从试验结果来看,工况2中的煤粉分配最大偏差位于3号管,最大偏差为14.802%。工况3中煤粉分配最大偏差也位于3号管,最大偏差为13.765%。分离器煤粉分配特性试验的重复性较好,但分离器的煤粉分配特性较差,其最大偏差超过了设计值。

        

        表1 改造前E2分离器改造前后对比数据表 导出到EXCEL

        

        E2号分离器改造前 E2号分离器改造后工况2 E2号分离器改造后工况3

        

        1号管 2号管 3号管 1号管 2号管 3号管 1号管 2号管 3号管

        

        一次风速(m/s) 24.12 22.00 24.63 23.57 22.07 24.38 23.88 22.32 24.17

        

        偏差(%) 2.27 -6.71 4.44 0.99 -5.43 4.44 1.80 -4.85 3.04

        

        平均风速(m/s) 23.59 23.34 23.46

        

        煤粉细度R90(%) 13.40 17.16 12.92 2.27 3.08 3.84 9.11 7.07 7.00

        

        煤粉细度R200(%) 2.17 4.34 3.11 0.10 0.44 0.46 1.86 0.88 0.79

        

        均匀性指数 0.82 0.73 0.66 0.747 0.558 0.630 0.637 0.726 0.751

        

        平均煤粉细度R90(%) 14.49 3.06 7.73

        

        平均均匀性指数 0.74 0.645 0.705

        

        煤粉浓度(g/s) 2.962 2.268 2.250 2.237 2.315 2.822 2.231 2.261 2.744

        

        偏差(%) 18.81 -9.03 -9.77 -8.980 -5.822 14.802 -7.504 -6.260 13.765

        

        平均煤粉浓度(g/s) 2.493 2.458 2.412

        

        进口静压(Pa) 4150 3736 4297

        

        出口静压(Pa) 3030 3122 2864 3239 3301 2955 3936 3754 3721

        

        分离器阻力(Pa) 1145 571 493

        

        分离器阻力试验。分别测量分离器进口静压和分离器出口静压,计算试验工况下分离器阻力,从试验结果来看,工况2时分离器阻力位571Pa,在工况3时由于分离器挡板开度进一步开大,分离器阻力进一步降低,试验测试分离器分离器为493Pa,分离器阻力情况较好。

        

        3 技术创新特点

        

        轴向调节型挡板可宽范围进行煤粉细度的调整,在不增加整个系统阻力的前提下提高了分离器的分离效果,确保了煤粉细度的均匀性。有利于煤粉在锅炉内的燃烧,提高煤粉的有效利用率,提高机组的经济效益。该类型煤粉分离器适用于R90为8~30%时的各类劣质煤,煤粉细度下限可调至6~8%。其技术特点主要可概述如下。

        

        在粗粉分离器进口管处加装二次携带导流器,改变了一次分离区处结构和气流分布形态,增强了重力分离的效果,提高了二次携带能力,延长了分离路径,同时缓解了分离器的阻力;二次携带型轴向双折向挡板煤粉分离器具有良好的“防堵”功能;分离器内部360°无积粉死角,完全解决了内锥堵粉的问题;提高了一次风管系统风粉分布均匀性。由于风粉流场分布均匀性提高,使得分离器后一次风煤粉管道风粉均匀性得到改变,设备系统阻力减小;具有较宽的煤粉细度调节特性。煤粉细度调节范围宽,轴向型双折向挡板调节性能较好,调节特性呈线性,开大时煤粉细度变大,关小时则变小。依据不同类型的煤种进行煤粉细度调整,对于较差燃烧性能的煤种,煤粉细度调整有效性可以在10~25%以内控制,制粉系统不降低出力;在回粉管上安装锁气器(外置式),锁气密封严密、气流不短路,不串气,在锁气器上加装快开门,可以方便、安全的进行锁气器内杂物清理;减轻维护作业人员的劳动强度,保证了机组运行期间的经济性和安全性。

        

        综上,静态投资单台磨煤机在70万元,磨煤机整体改造总投资在350万元,总投资包含设备费及安装施工费。双轴向煤粉分离器改造后,减轻分离器堵塞引起煤粉浓度偏粗及均匀性较差,降低飞灰含碳量在0.3%以上,折算降低供电煤耗0.3g/kWh;项目结合现场实际,对双进双出磨煤机分离器进行结构优化,以期提高制粉系统的经济性和可靠性,立项方向正确。项目提出采用增加一级轴向挡板、增加除杂物装置、椎体增加防磨装置等措施,技术路线可行。

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