330 MW機(jī)組緊湊型分離器改造研究及性能試驗分析

周 靜張 健楊 浩

(1.華電淄博熱電有限公司，淄博 255054；2.西安格瑞電力科技有限公司，西安 710065)

0 引 言

我國發(fā)電機(jī)組以火電為主，主要配套煤粉燃燒鍋爐。原煤先經(jīng)破碎后在磨煤機(jī)中磨制成煤粉，通過分離器將合格的煤粉由一次風(fēng)輸入爐膛進(jìn)行燃燒，煤粉細(xì)度、煤粉均勻性等煤粉特性會影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性。因此，磨煤機(jī)分離器的分離性能對于整個機(jī)組的穩(wěn)定運行、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性至關(guān)重要[1-3]。

某公司#5爐磨煤機(jī)的原有粗粉分離器是雙進(jìn)雙出的老式徑向粗粉分離器，徑向粗粉分離器主要的分離原理就是簡單的擋板分離，其性能本身比軸向型粗粉分離器要差，以往的制粉系統(tǒng)在使用徑向型粗粉分離器時，存在分離器阻力大、分離效率低、循環(huán)倍率高、煤粉均勻性低、煤粉細(xì)度調(diào)節(jié)不方便、煤粉細(xì)度粗或容易堵、管道磨損嚴(yán)重及綜合效率低等諸多問題，造成設(shè)備運行既不安全，也不經(jīng)濟(jì)。因此，必須對現(xiàn)有分離器進(jìn)行改造。

現(xiàn)階段應(yīng)用于雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)的分離器有原仿蘇式靜態(tài)徑向分離器、動態(tài)徑向分離器、動靜態(tài)結(jié)合徑向分離器以及軸向分離器[4-9]。原仿蘇式靜態(tài)徑向分離器存在煤粉細(xì)度大、調(diào)節(jié)性能差、煤種適應(yīng)性小、循環(huán)倍率高、設(shè)備阻力大等缺點，針對該型分離器的運行特性改善，國內(nèi)主要有動態(tài)徑向分離改造、動靜態(tài)結(jié)合徑向分離改造以及軸向分離改造三種方法[10-15]。這三種方法的優(yōu)缺點見表1。

表1分離器改造方法對比

1 改造后分離器工作原理

綜合比較上述改造方法的優(yōu)缺點，采用西安格瑞電力科技有限公司研制的GR-CBⅡ-2.8型雙軸向、多通道新型粗粉分離器，該型分離器為國內(nèi)首臺緊湊型雙級軸向分離器，能實現(xiàn)粗煤粉分離及煤粉細(xì)度和均勻性控制、多通道煤粉濃度均勻性控制以及雜物的在線分離與清除。改造后的緊湊型軸向分離器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 緊奏型軸向分離器結(jié)構(gòu)圖

1.1 粗煤粉分離及煤粉細(xì)度和均勻性控制

從磨煤機(jī)出來的混合煤粉氣流首先通過雜物旋流分離裝置時，將雜物及較大粒徑的煤粉進(jìn)行分離進(jìn)入磨煤機(jī)入口螺旋送煤管繼續(xù)研磨；煤粉氣流接著經(jīng)過預(yù)分離擋板。預(yù)分離擋板一部分作用與其他軸向分離器撞擊錐的折向作用相同，通過慣性撞擊，煤粉中的大顆粒在外錐體內(nèi)壁附近被分離出來，通過重力沉降經(jīng)過落煤管落入磨煤機(jī)入口螺旋送煤管進(jìn)入磨煤機(jī)再次磨制。

當(dāng)煤粉進(jìn)入兩級軸向擋板時，一方面利用軸向擋板的撞擊和折向作用帶來的攔截和慣性分離。當(dāng)氣流攜帶煤粉通過調(diào)節(jié)擋板時，質(zhì)量較大的煤粉顆粒慣性大，與調(diào)節(jié)擋板和內(nèi)錐體下部撞擊產(chǎn)生撞擊分離，質(zhì)量較小的煤粉顆粒慣性小，隨氣流通過擋板進(jìn)入上部分離室；另一方面利用軸向擋板的導(dǎo)流作用，氣流在上部空間形成一個旋轉(zhuǎn)氣流場，氣流場向外部分的煤粉顆粒較大，向心部分煤粉較細(xì)。大顆粒受離心力及重力的作用被甩到外錐體的內(nèi)壁，并沿壁面降落分離進(jìn)入磨煤機(jī)入口螺旋送煤管。通過調(diào)整軸向擋板開度來調(diào)整煤粉氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，改變煤粉分離效果，從而控制分離器出口的煤粉細(xì)度和均勻性指數(shù)。通過調(diào)整下級擋板可控制煤粉細(xì)度R200，調(diào)整上級擋板控制煤粉細(xì)度R90。

1.2 多通道煤粉濃度均勻性控制

煤粉氣流首先通過雜物旋流分離裝置和預(yù)分離擋板使進(jìn)入分離器煤粉旋轉(zhuǎn)混合均流，再經(jīng)過兩級軸向擋板的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)分離混合，煤粉已經(jīng)比較均勻；當(dāng)煤粉氣流從上級軸向分離段出來后進(jìn)入上部混合室時，由于截面增大煤粉氣流速度降低，使煤粉進(jìn)一步混合均流，這時，進(jìn)入四個一次風(fēng)管道的煤粉相對是比較均勻的，同時通過一次風(fēng)縮口的調(diào)整，保證一次風(fēng)速相同。

1.3 雜物的在線分離與清除

某些入爐煤中會夾帶塑料袋、塑料布、草繩、木塊及樹枝等輕質(zhì)雜物。對于原徑向分離器，大量雜物會堵在徑向折向擋板處，造成分離器分離效果變差， 失去分離能力。改造成軸向分離器后，這些雜物易通過分離器直接進(jìn)入一次風(fēng)噴口，由于一次風(fēng)噴口有加強(qiáng)筋，阻擋了輕質(zhì)雜物進(jìn)入爐膛，堵在噴口內(nèi)。經(jīng)過一段時間后雜物積累堵塞一次風(fēng)噴口，造成一次風(fēng)堵管，嚴(yán)重時造成一次風(fēng)噴口燒毀。

針對這一問題，結(jié)合某熱電廠制粉系統(tǒng)的特點及相關(guān)技術(shù)及設(shè)計經(jīng)驗，在研制改造分離器時，在分離器入口特別加裝了雜物旋流分離裝置。煤粉氣流首先通過分離器入口的雜物旋流分離裝置，使較大的雜物在旋流離心力的作用下與煤粉分離，并和落煤管落下的原煤混合，經(jīng)磨煤機(jī)入口螺旋送入磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行磨制。為防止少量未分離的較大雜物進(jìn)入一次風(fēng)管，在上級軸向擋板后的煤粉分離混合室安裝有篦網(wǎng)，將少量雜物攔截下來，可定期通過人孔門進(jìn)行清理，從而解決雜物堵塞一次風(fēng)噴口的問題。

2 改造方案

(1)在分離器改造中不對制粉系統(tǒng)其他設(shè)備進(jìn)行大的改動，設(shè)備及管道布置合理，留有足夠的安裝及檢修空間；

(2)新煤粉分離器的安裝底座尺寸與原煤粉分離器安裝尺寸相同，安裝螺栓及螺栓孔與原基礎(chǔ)連接吻合；

(3)磨煤機(jī)出口一次風(fēng)管道排列位置不變；

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的背景下，人力資本的決策權(quán)在不斷地進(jìn)行增長，使用何種方法加強(qiáng)人力和貨幣資本之間的聯(lián)系成為人力資源管理的難題。當(dāng)前現(xiàn)有的合伙人制度等為企業(yè)的管理開辟了新的發(fā)展道路，但是在這種情況下人們會發(fā)現(xiàn)人力資源的價值如何合理地分配成為一個更大的難題，所以相關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)者要善于轉(zhuǎn)變思路。

(4)拆除原煤粉分離器及煤粉分配器；

(5)原煤混料箱位置向上提升1.2米～1.5米，同時旁路風(fēng)管也向上延伸；

(6)部分檢修平臺重新制作，部分冷卻風(fēng)管、密封風(fēng)管重新布置。

3 性能試驗

為了驗證改造后的效果，對改造后的緊湊型分離器進(jìn)行性能試驗。#5爐B磨煤機(jī)2臺老式徑向粗粉分離器改造后的性能試驗主要包括冷熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平試驗、熱態(tài)煤粉細(xì)度調(diào)整試驗、A、B磨分離器對比試驗以及最大出力試驗，試驗儀器見表2。

表2試驗儀器

3.1 冷熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平試驗

B磨有兩個分離器，共計B11、B12、B13、B14、B21、B22、B23、B24等8根粉管，本次調(diào)平試驗分層進(jìn)行：先進(jìn)行單層4根粉管一次風(fēng)速調(diào)平，再進(jìn)行整體調(diào)平。

單臺磨單層4根粉管一次風(fēng)速調(diào)平時，將1、2、3、4角上的4根粉管上安裝的靠背管接入風(fēng)粉在線調(diào)平系統(tǒng)。先將離磨煤機(jī)最遠(yuǎn)端的粉管的可調(diào)縮孔全部打開，然后再根據(jù)在線調(diào)平系統(tǒng)中的實時風(fēng)速調(diào)整其他3根粉管可調(diào)縮孔的開度。一次風(fēng)速冷態(tài)調(diào)平前后各粉管風(fēng)速如圖2-5所示。

圖2 B1層調(diào)平前柱狀圖

圖3 B1層調(diào)平后柱狀圖

圖4 B2層調(diào)平前柱狀圖

圖5 B2層調(diào)平后柱狀圖

由圖2-3可知，B磨B1層調(diào)平前B11、B12、B13、B14四根管道風(fēng)速分別為22.3、22.3、22.1、19.3 m/s，平均風(fēng)速為21.0 m/s，偏差分別為6.2%、6.2%、-4.3%、-8.1%，調(diào)平后風(fēng)速分別為21.7、21.5、20.9、20.3 m/s，平均風(fēng)速為21.1 m/s，偏差分別為2.8%、1.9%、-0.9%、-3.8%，均在±5%合格范圍之內(nèi)。

3.2 熱態(tài)煤粉細(xì)度調(diào)整試驗

熱態(tài)煤粉細(xì)度調(diào)整試驗期間B磨煤機(jī)總給煤出力保持在45-55t/h，風(fēng)量等各參數(shù)保持穩(wěn)定，磨煤機(jī)保持正常運行狀態(tài)。調(diào)整B1側(cè)分離器擋板開度，具體為30°-75°等多個不同擋板開度，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，在磨煤機(jī)出口各粉管進(jìn)行煤粉取樣，對煤粉樣進(jìn)行取樣篩分[12]。該試驗在#5爐B1分離器上進(jìn)行，用移動式煤粉取樣裝置進(jìn)行取樣，化驗煤粉細(xì)度，分別得到下?lián)醢?0°、45°和75°三個擋板開度下制粉系統(tǒng)分離器出口煤粉細(xì)度、分離器阻力與上擋板開度的關(guān)系，三組關(guān)系如圖6-11所示。

圖6 下?lián)醢?0°煤粉細(xì)度與擋板開度關(guān)系圖

圖7 下?lián)醢?0°分離器阻力與擋板開度關(guān)系圖

圖8 下?lián)醢?5°煤粉細(xì)度與擋板開度關(guān)系圖

圖9 下?lián)醢?5°分離器阻力與擋板開度關(guān)系圖

圖10 下?lián)醢?5°煤粉細(xì)度與擋板開度關(guān)系圖

圖11 下?lián)醢?5°分離器阻力與擋板開度關(guān)系圖

綜合圖6-11分析得到：

(1)下?lián)醢彘_度保持不變時，隨著上級分離器擋板開度的增大，煤粉細(xì)度R200、R90均線性增大；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，煤粉細(xì)度R90在14.7%～27.4%范圍內(nèi)，擋板開度越小，煤粉細(xì)度R90越小；

(2)下?lián)醢彘_度保持不變時，隨上級擋板開度的增大，分離器阻力均以二次函數(shù)式減小；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，分離器阻力范圍在245～600 Pa之內(nèi)；

(3)磨煤機(jī)正常出力條件下，煤粉細(xì)度 R90為6%～25%，并在該區(qū)間內(nèi)隨擋板開度基本呈線性可調(diào)，且在磨煤機(jī)正常出力條件下，煤粉均勻性指數(shù)≥1。

3.3 A、B磨分離器對比試驗

選取A磨做對比試驗，與B磨在出力相同時，對A、B磨進(jìn)行煤粉取樣、化驗，測試系統(tǒng)阻力，運行參數(shù)記錄見表3。

表3下?lián)醢?0°試驗參數(shù)表

由表3可以看出，#5爐A、B磨煤機(jī)給煤量相同時，B磨煤機(jī)分離器相對于A磨煤機(jī)分離器，阻力由1 050 Pa下降為550 Pa，阻力下降了500 Pa。同時，A磨分離器出口煤粉細(xì)度R90為18.1%，B磨為16.5%，下降了1.6%，均勻性系數(shù)A磨為0.746，B磨為1.020，提高了0.274。

3.4 最大出力實驗

為確保四根粉管出口風(fēng)速均勻，將上部擋板調(diào)整為30°，下部擋板為外側(cè)半圈30°加內(nèi)側(cè)半圈60°，對B磨進(jìn)行最大出力試驗，在其穩(wěn)定后對其煤粉細(xì)度進(jìn)行了取樣化驗，同時記錄A磨最大出力工況運行參數(shù)，運行參數(shù)記錄見表4。

由表4可以看出，#5爐B磨煤機(jī)最大出力為64.8 t/h，煤粉細(xì)度R90為17.23%，R200為1.512%，均勻性系數(shù)為1.09，分離器阻力僅為600 Pa。A磨最大出力為60 t/h左右，B磨出力相對于A磨提高了4.8 t/h,即出力提高了7.4%。

表4最大出力試驗參數(shù)表

4 結(jié)束語

(1)該分離器根據(jù)現(xiàn)有磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場實際空間特定設(shè)計，解決了市場上現(xiàn)有分離器不能滿足現(xiàn)場位置布置的難題，分離器內(nèi)部獨特設(shè)計了雜物在線清理裝置，使煤粉中夾雜的雜物得到有效清理。

(2)冷態(tài)調(diào)平后，各粉管風(fēng)速偏差均控制在±5%左右，實現(xiàn)了粗煤粉分離及煤粉細(xì)度和均勻性控制。

(3)在下?lián)醢彘_度保持不變時，隨著上級分離器擋板開度的增大，煤粉細(xì)度R200、R90均線性增大,分離器阻力均以二次函數(shù)式減小；擋板開度在30°～75°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時，煤粉細(xì)度R90范圍在14.7%～27.4%，分離器阻力范圍在245～600 Pa之內(nèi)；

(4)在當(dāng)前煤質(zhì)下，綜合考慮出口四根粉管風(fēng)速調(diào)平狀況，通過對B磨分離器擋板進(jìn)行調(diào)整，最大出力工況下煤粉細(xì)度R90均值為17.23%，煤粉細(xì)度較合適，實現(xiàn)了多通道煤粉濃度均勻性控制；

(5)改造前，B磨出力小于50 t/h，分離器阻力較大。改造后，出力相同時，A磨煤粉細(xì)度R90為18.1%，B磨為16.5%，下降了1.66%；均勻性系數(shù)A磨為0.746，B磨提高為1.020，提高了0.274；B磨分離器阻力下降了500 Pa，熱態(tài)實際測量最大出力時，分離器阻力僅為600 Pa，改造后節(jié)能效果顯著；

(6)#5爐B磨煤機(jī)最大出力為64.8 t/h，A磨最大出力為60 t/h左右，相比于A磨煤機(jī)，B磨出力平均提高了4.8 t/h,即出力提高了7.4%，出力提高非常明顯。