雙進雙出鋼球磨分離器性能提升技術研究及應用

大唐蒲城（第二）發電有限責任公司 李 勇

1 背景

蒲電2×660MW機組鍋爐配備10臺MGS 4060B型雙進雙出鋼球磨煤機，磨筒體實際內部尺寸長度為5540mm，設計出力為48噸，主要摻配蒲白礦、澄合礦汽車煤，以上燃煤熱值較低，揮發分低，可研磨性差，發電機組為帶負荷，單臺球磨機超出力30%運行，造成煤粉細度和煤粉均勻性指數嚴重超標。通過對有關電廠磨煤機分離器由徑向分離器改造為二次攜帶軸向型雙擋板煤粉分離器的調研結果發現[1]，改造后在磨煤機入口風壓相同的條件下，制粉系統的阻力降低，磨煤機出力增大，且煤粉細度及煤粉均勻性均較改造前有較大改善[2]。

1.1 磨煤機存在問題引發的情形

運行中的爐渣有明顯的大碳粒；由于分離器頻繁堵塞，導致磨機的出力降低，出現負荷不能滿足的情況；因為需要定期人工清理分離器內的雜物，增加了維護人員的工作量；限于機組運行（負荷）方式要求和維護工作強度而不能按照要求對磨煤機分離器做到應清必清，增加了原煤的消耗；鑒于磨煤機不能滿出力，必須提前啟動磨、推遲停磨，有時負荷曲線長期550MW也需保持全部磨運行，造成廠用電和磨煤機耗能的上升；鍋爐飛灰含碳量增大，降低了機組的運行經濟性。

1.2 檢查分離器存在的問題

分離器原設計為徑向型，雜物清理中，原煤中混有的秸稈、布條、膠皮、鐵絲、編織袋等雜物在通過緊密排列的分離器折向擋板時纏夾在擋板葉片上，使分離器擋板頻繁堵塞，導致分離器分離效果變差甚至喪失分離能力，造成煤粉細度變粗，均勻性變差；單臺分離器設計形式為徑向型，擋板數量為30個，每個擋板為單獨調整，由于負荷要求，運行方式和人員頻繁調整，工作強度大，因擋板實際開度不一致，造成煤粉細均勻性差。

為保證機組的負荷，不能做到磨煤機分離器的應清必清，造成分離器性能下降，煤粉細度超標，增加了原煤的消耗；分離器的鎖氣器門板（橡膠）老化脫落，沒有經過分離器篩選的煤粉直接落入分離器出口一次風管道中，加大了煤粉中的粗顆粒比例，使鍋爐燃燒效率降低，飛灰內有明顯的大顆粒；鎖氣器密封性差，氣流瞬間通過門板下部進入內椎體內形成紊亂氣流，造成可燃煤粉均勻性發生改變，分離效果變差；分離器原回粉管道為正四邊形管道，不利于流動性，粗粉回粉不暢。

2 解決方法及應用效果

針對原來的徑向型粗粉分離器煤粉均勻性較差的問題，根據現場實際需要，重新設計軸向型雙折向擋板煤粉分離器。在沿軸向Ⅱ型粗粉分離器入口管道上新增二次攜帶導流器，合理疏導氣流的行程，延長分離距離，同時利用二次攜帶盡量減少回粉管中的合格煤粉，提高出力，強化了分離效果，提高了煤粉均勻性。

2.1 分離器改造前試驗

在分離器改造前對磨煤機原有的徑向分離器進行了性能試驗，由于此次分離器改造僅是分離器改造的試點，電廠方面選取6號爐E2分離器進行改造，因此在E2分離器進行相關測試，試驗期間磨煤機出力為60t/h（工況1）。

一次風速調平試驗。在改造前，進行了E2分離器出口粉管的一次風調平試驗。在磨煤機出口的一次風管上進行了實際通風量測試，E2分離器出口一次風風速最大偏差為6.71%，風速偏差情況一般；煤粉細度及煤粉均勻性指數試驗。改造前對E2分離器煤粉細度進行了取樣、測試，試驗采用等速取樣法，分別測量煤粉細度R90和R200，并計算煤粉均勻性指數。從試驗結果來看，E2分離器煤粉細度R90為14.49%，細度情況較好，煤粉均勻性指數n為0.74，煤粉均勻性指數較差，試驗工況時E2分離器檔板開度為55%。

煤粉分配特性試驗。改造前進行了E2分離器的煤粉分配特性試驗，利用取樣裝置對分離器出口的三根煤粉管進行等速取樣，記錄取樣時間并稱重等速取樣得到的煤粉重量，進而得到分離器出口各一次風管煤粉分配狀況，從試驗結果來看，E2分離器煤粉分配偏差為18.8%，煤粉分配特性較差；分離器阻力試驗。在改造前進行了分離器阻力的測試，分別測量分離器進口靜壓和分離器出口靜壓，計算試驗工況下分離器阻力，從試驗結果來看，分離器阻力位1145Pa，分離器阻力情況較為正常。

2.2 分離器改造后試驗

在6號爐E2分離器改造后，進行了改造后的分離器性能測試，試驗期間磨煤機出力保持在60t/h。首先在分離器檔板為45°工況（工況2）下進行了試驗，由于煤粉細度太細，因此在將分離器檔板調整至75°后（工況3）又進行了試驗，兩次試驗結果如表1。

表1 改造前E2分離器改造前后對比數據表

一次風速調平試驗。在改造后的分離器試驗中，在工況2和工況3中分別進行了一次風速的測量和縮孔的調整，工況2中的一次風速偏差為-5.43%，工況3中一次風速偏差為-4.85%，達到了標準和設計要求。

煤粉細度及煤粉均勻性指數試驗。在改造后的分離器試驗中，工況2中分離器上、下層檔板開度均為45°（上、下層檔板開度最好同步），試驗中測試煤粉細度R90為3.06%，由于煤粉過細，因此對分離器檔板進行了調整。工況3中分離器上、下層檔板開度均為75°，試驗中測試煤粉細度R90為7.73%。由于分離器檔板已經調整至75°，煤粉細度進一步調整的余地不大，考慮到為較細的煤粉有利于鍋爐的燃燒和降低飛灰、爐渣的含碳量，因此未對檔板進一步調整。從試驗結果來看，工況2和工況3的各個一次風管煤粉細度偏差不大，煤粉細度試驗的重復性較好。煤粉細度的均勻性指數一般在0.6～0.75之間波動，煤粉均勻性指數較差；改造后的分離器試驗中，分別在工況2和工況3中進行了分離器的煤粉分配試驗，從試驗結果來看，工況2中的煤粉分配最大偏差位于3號管，最大偏差為14.802%。工況3中煤粉分配最大偏差也位于3號管，最大偏差為13.765%。分離器煤粉分配特性試驗的重復性較好，但分離器的煤粉分配特性較差，其最大偏差超過了設計值。

分離器阻力試驗。分別測量分離器進口靜壓和分離器出口靜壓，計算試驗工況下分離器阻力，從試驗結果來看，工況2時分離器阻力位571Pa，在工況3時由于分離器擋板開度進一步開大，分離器阻力進一步降低，試驗測試分離器分離器為493Pa，分離器阻力情況較好。

3 技術創新特點

軸向調節型擋板可寬范圍進行煤粉細度的調整，在不增加整個系統阻力的前提下提高了分離器的分離效果，確保了煤粉細度的均勻性。有利于煤粉在鍋爐內的燃燒，提高煤粉的有效利用率，提高機組的經濟效益。該類型煤粉分離器適用于R90為8～30%時的各類劣質煤，煤粉細度下限可調至6～8%。其技術特點主要可概述如下。

在粗粉分離器進口管處加裝二次攜帶導流器，改變了一次分離區處結構和氣流分布形態，增強了重力分離的效果，提高了二次攜帶能力，延長了分離路徑，同時緩解了分離器的阻力；二次攜帶型軸向雙折向擋板煤粉分離器具有良好的“防堵”功能；分離器內部360°無積粉死角，完全解決了內錐堵粉的問題；提高了一次風管系統風粉分布均勻性。由于風粉流場分布均勻性提高，使得分離器后一次風煤粉管道風粉均勻性得到改變，設備系統阻力減小；具有較寬的煤粉細度調節特性。煤粉細度調節范圍寬，軸向型雙折向擋板調節性能較好，調節特性呈線性，開大時煤粉細度變大，關小時則變小。依據不同類型的煤種進行煤粉細度調整，對于較差燃燒性能的煤種，煤粉細度調整有效性可以在10～25%以內控制，制粉系統不降低出力；在回粉管上安裝鎖氣器（外置式），鎖氣密封嚴密、氣流不短路，不串氣，在鎖氣器上加裝快開門，可以方便、安全的進行鎖氣器內雜物清理；減輕維護作業人員的勞動強度，保證了機組運行期間的經濟性和安全性。

綜上，靜態投資單臺磨煤機在70萬元，磨煤機整體改造總投資在350萬元，總投資包含設備費及安裝施工費。雙軸向煤粉分離器改造后，減輕分離器堵塞引起煤粉濃度偏粗及均勻性較差，降低飛灰含碳量在0.3%以上，折算降低供電煤耗0.3g/kWh；項目結合現場實際，對雙進雙出磨煤機分離器進行結構優化，以期提高制粉系統的經濟性和可靠性，立項方向正確。項目提出采用增加一級軸向擋板、增加除雜物裝置、椎體增加防磨裝置等措施，技術路線可行。