雙進雙出鋼球磨煤機動態分離器改造整體優化調整試驗研究

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(1.國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院，哈爾濱 150030；2.哈爾濱博深科技發展有限公司，哈爾濱 150000)

雙進雙出鋼球磨煤機動態分離器改造整體優化調整試驗研究

杜利梅1，郝曉鵬2

(1.國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院，哈爾濱 150030；2.哈爾濱博深科技發展有限公司，哈爾濱 150000)

為研究雙進雙出鋼球磨煤機動態分離器改造后磨煤機的性能，對某電廠的磨煤機出力分別在45、47、50、60、65 t/h時進行了分離器特性試驗及料位調整和出口一次風管煤粉分配均勻性試驗。試驗結果表明：分離器特性均較好，隨著分離器轉速逐漸升高，煤粉細度逐漸變細，隨著分離器轉速逐漸降低，磨煤機電流基本保持不變，磨煤電耗相對穩定；磨煤機出力在50～35t/h內調整時，對煤粉細度、磨煤單耗與制粉電耗影響均較大；隨著磨煤機料位的升高，磨煤機煤粉均變細，磨煤單耗與制粉單耗均明顯增大；一次風管風量明顯偏大。

磨煤機；分離器； 煤粉細度； 磨煤機出力； 試驗研究

磨煤機是火力發電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]研究了動靜組合式分離器性能的試驗裝置，使用煤粉為物料，對分離器在不同風量和不同轉子轉速的條件下進行了試驗研究。轉子轉速增加和風量降低均使分離器出口煤粉變細，綜合分離效率隨著轉子轉速增加有極大值，隨風量增加而下降。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，從而可以提高磨煤機的最大出力。

本文針對動態分離器的改造，系統對不同磨煤機出力下分離器的特性、料位調整及出口一次風管煤粉分配均勻性進行了試驗研究，并對改造后的分離器推薦優化運行方式，提高了鍋爐整體燃燒經濟性，為保證機組長期處于更為安全與經濟運行狀態提供了指導依據，可為雙進雙出鋼球磨煤機改造及運行提供指導。

1 研究對象及其原理

本文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，如圖1所示。該分離器有一個由傳動機構帶動的轉子，轉子由多個葉片組成。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，在轉子帶動下做旋轉運動，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。同時動態旋轉分離器相比靜態分離器輸出的煤粉中，大顆粒的含量顯著降低，而且磨煤機的通風量變化對煤粉的細度影響很小。

圖1 磨煤機動態分離器及出粉管路示意圖Fig.1 Schematic diagram of pulverizer dynamicseparator and powder outlet pipe

2 試驗方法及結果

2.1 分離器特性試驗

2.1.1 試驗方法

調整磨煤機出力到最大出力(改造后磨煤機出力達到60 t/h)的80%左右，磨煤機風量按照風煤比曲線設置，擬定在3種不同的分離器轉速下測量煤粉細度、磨煤電耗等制粉系統相關參數。通過該項試驗掌握現有煤種下分離器轉速和煤粉細度的對應關系，并確定最佳細度下的分離器轉速，為燃燒調整及運行提供依據。該項試驗在同一臺磨煤機同樣工況上進行。

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、90 μm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可用Rosin-Rammler方程[7]來表示：

Rx=100e-bxn

式中：Rx為顆粒尺寸≥xμm的質量百分數(即煤粉細度)，%；B為煤粉細度的系數；N為煤粉均勻性系數，與煤的種類和磨煤方式有關，一般n=0.8～1.3，取決于磨煤機和分離器的結構[7]。

2.1.2 試驗結果

為了掌握制粉系統動態分離器特性，獲得分離器轉速對煤粉細度、制粉電耗等參數的影響，求得其對應關系，并為燃燒調整試驗相關部分提供依據，對3臺磨煤機進行了分離器特性試驗。試驗時將3臺磨煤機出力調整至45～50 t /h左右，制粉系統通風量依照現有風煤比曲線控制。分離器變頻器開度分別控制在70%、80%與95%進行測量。

通過對A、B、C磨煤機的測試，試驗結果如表1所示。

1)分離器特性均較好，隨著分離器轉速逐漸升高，煤粉細度逐漸變細；在相同轉速下，A、B、C磨煤機煤粉比較接近。

2)同一臺磨煤機兩側分離器在相同的轉速下，煤粉細度偏差都不大。

3)隨著分離器轉速逐漸降低，磨煤機電流基本保持不變，磨煤電耗相對穩定，可見分離器轉速的改變不會對制粉電耗造成較大影響。

4)由于目前入爐煤種較多，結合電廠入爐煤分析結果，目前干燥無灰基揮發份在26%～35%范圍內，并根據以往的調整經驗認為，煤粉細度應控制在8%～20%，但考慮到燃燒器低氮改造后主燃燒區域運行氧量偏低，為提高煤粉燃盡率，建議在保證制粉系統出力的條件下，分離器變頻器控制在80%以上為宜。

表1 A、B、C磨煤機R90及制粉單耗Table.1 A, B and C pulverizer R90 and unit consumption in milling

2.2 磨煤機出力特性試驗

2.2.1 試驗方法

保持磨煤機料位不變，改變磨煤機出力，測量不同出力工況下磨煤機的運行參數，以便掌握磨煤機不同出力下的運行特性，并測定磨煤機所能達到的最大出力。該項試驗選定在同一臺磨煤機上進行。

2.2.2 試驗結果

為了掌握磨煤機在不同出力下的運行特性，在A磨煤機進行了49.4、41.8與37.5 t/h出力下的出力特性試驗，在B磨煤機進行了47.4、39.4與32.4 t/h出力下的出力特性試驗，試驗期間分離器變頻器開度均為80%。A磨煤機試驗結果如表2所示。

表2 A磨煤機試驗結果Table 2 Test results on pulverizer A

從表2可以看出，隨著A磨煤機出力逐漸降低，煤粉細度明顯小幅降低，磨煤單耗與制粉單耗不斷增大，因此可見磨煤機出力的變化對煤粉細度與制粉單耗影響均較大。

B磨煤機試驗結果如表3所示。從表3可以看出，隨著B磨煤機出力逐漸降低，煤粉細度明顯小幅降低，磨煤單耗與制粉單耗不斷增大，因此可見磨煤機出力的變化對煤粉細度與制粉單耗影響均較大。

表3 B磨煤機試驗結果Tab.3 Test results on pulverizer B

綜上可見，磨煤機出力在50～35 t/h范圍內調整時，對煤粉細度、磨煤單耗與制粉電耗影響均較大。為提高制粉系統運行經濟性，建議盡量增加單臺磨煤機出力，或減小磨煤機投運數量。

2.3 磨煤機料位調整試驗

2.3.1 試驗方法

保持磨煤機出力不變，通過通風量的調整改變磨煤機料位，擬定在3個不同料位下測量各磨煤機的主要運行參數，以便掌握磨煤機料位變化對煤粉細度及制粉系統運行參數的影響。該項試驗選定在同一臺磨煤機上進行。

2.3.2 試驗結果

為了掌握磨煤機在相同出力時不同風量條件下的運行特性，特進行磨煤機料位調整試驗，B磨煤機料位調整試驗在50 t/h出力下進行，B1/B2側料位分別分別為424/384 Pa、583/556 Pa。

磨煤機料位調整試驗結果：

1)B磨煤機出力在50 t/h，B1/B2側料位分別為561/684 Pa、408/604 Pa，B1/B2側煤粉細度R90分別為8.83%/11.95%、9.59%/12.60%，磨煤單耗分別為22.52 kW· h/t與21.39 kW· h/t，制粉電耗分別為30.94 kW· h/t與29.12 kW· h/t；

2)隨著磨煤機料位的升高，B磨煤機煤粉均變細；

3)隨著磨煤機料位的升高，B磨煤機電流基本不變。

從提高制粉系統運行經濟性角度考慮，建議磨煤機料位控制在500～600 mm。

2.4 磨煤機出口一次風管煤粉分配均勻性試驗

2.4.1 試驗方法

磨煤機每臺分離器出口4根煤粉管道之間的風粉分配特性影響爐內的熱負荷分布。利用煤粉等速取樣方法抽取同臺分離器出口各一次風管的煤粉，并進行稱重，計算出熱態運行時磨煤機分離器出口各一次風管風粉分配情況，以掌握每臺磨煤機的煤粉管道粉量分配特性。該項試驗在同一臺磨煤機同樣工況上進行取樣。

2.4.2 試驗結果

為掌握同一臺磨煤機出口一次風管之間的煤粉量偏差，分別在B磨煤機一次風管取樣孔處，在相同時間內逐個進行煤粉等速取樣，將各試驗工況所取的煤粉樣稱重后，獲得一次風管的粉量分配情況。

煤粉均勻性指數n是反應煤粉粒度分布的重要指標，按下式[8]計算：

試驗結果見表4所示。

表4 一次風管粉量分配均勻性試驗結果Table 4 Distribution uniformity test resultsof primary air pipe powder volume

從試驗結果可見，B磨煤機兩側B1動態分離器4個粉管出口粉量偏差能控制在10%以內，同時B2動態分離器4個粉管出口粉量偏差能控制在10%以內。

為減小各磨煤機粉量偏差，建議定期對分離器進行檢查，以防止分離器葉片磨損、雜物堵塞、導葉角度開度不一致等導致的粉量偏差過大。

3 結 論

1)磨煤機動態分離器改造后，煤粉細度和均勻性較改造前都有比較明顯的改善，基本達到了預期的改造目標，對于降低飛灰含碳量起到了重要的作用。

2)經過制粉系統優化調整試驗，掌握了各主要運行參數調整對機組經濟與環保指標的影響程度及關系，獲得了機組在不同負荷下鍋爐推薦優化運行方式，為保證機組長期處于更為安全與經濟運行的狀態提供了指導依據。

3)制粉系統優化調整結果：

(1)分離器特性試驗后，掌握了分離器轉速在100、115與130 r/m條件下的煤粉細度、制粉電耗等參數，為合理控制分離器轉速、控制合適的煤粉細度提供指導依據；

(2)磨煤機出力特性與料位調整試驗后，掌握了出力變化與料位調整后對制粉系統運行特性及經濟性的影響關系，為合理控制制粉系統出力與料位提供指導依據；

(3)測量了B磨煤機出口一次風管的粉量分配狀況，為分析爐內燃燒狀況與兩側煙溫偏差等問題提供參考依據。

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On integral optimized adjustment experiment of double inlet and outlet ball pulverizer dynamic separator modification

DU Limei1, HAO Xiaopeng2

(1. Electric Power Research Institute of State Grid Heilongjiang Electric Power Co. Ltd., Harbin 150030, China;2. Harbin Boshen Technology Development Co. Ltd., Harbin 150000, China)

In order to study the performance of the pulverizer after modifying dynamic separator of double inlet and outlet ball pulverizer, the separator characteristics test, material level adjustment and distribution uniformity test of outlet primary air pipe coal powder are conducted on the pulverizer output in a power plant at the speed of 45, 47, 50, 60 and 65 t/h respectively. The test results show as follows: the separators all have fairly better characteristics; with the separator speed gradually increased, the gradual fineness of coal powder is declining; with the separator speed gradually reduced, at the same time that the pulverizer current remains basically unchanged, electricity consumption of coal pulverizing is relatively stable; when pulverizer output is adjusted within the speed of 50-35t/h, the impact on the coal fineness, unit consumption of coal pulverizing and electricity consumption in milling are rather larger; with material level of pulverizer increased, the coal powder is becoming finer as well as unit consumption of coal pulverizing and unit consumption of milling are obviously increased; and primary air pipe volume is obviously pumped.

pulverizer; separator; coal fineness; pulverizer output; experimental study

2017-08-24。

杜利梅(1985—)，女，碩士，工程師，現從事鍋爐及輔機性能試驗等工作。

TM223.25

A

2095-6843(2017)06-0557-04

(編輯陳銀娥)