HP1003型磨煤機旋轉分離器改造

浙江浙能樂清發電有限責任公司 王浩南 馮成凱 沈 利

HPl003型中速磨煤機為上海重型機器廠有限公司制造的，該型號磨煤機配用的分離器為靜態離心式分離器，采用了具有離心式和慣性分離技術[1]。使用靜態分離器只能通過人工對分離器的折向擋板進行調整，以滿足不同煤粉細度的需要，長期以來會造成操作的不便。此外，由于煤質在不同時期的質量各不相同，水分和哈式可磨性系數各不相同，針對不同煤種的鍋爐燃燒效率不能保證在最佳狀態。由于煤粉細度和均勻性的限制，不能較好的滿足鍋爐深度調峰需要，在鍋爐深度調峰時，磨煤機出粉細度需要嚴格的控制才能保證鍋爐的的穩燃和經濟性。

目前HP1003型磨煤機在長期運行過程中，存在著分離器分選效率低、煤粉細度和均勻性不能滿足生產需要、磨煤機內部殼體磨損嚴重、噴嘴環上部風粉混合物循環倍率高的問題，后期磨煤機的安全可靠運行存在著不確定性，同時影響鍋爐運行的經濟性。

為降低煤粉燃燒不充分產生的氮氧化物的排放量，響應國家碳中和及碳達峰號召，在保證磨煤機穩定運行的前提下，對HP1003磨煤機的旋轉分離器改造進行了充分論證，磨煤機上部將原靜態分離器改造為新型旋轉分離器，取消單出口粉管及雙向可調分配器，通過對改造后的磨煤機性能試驗，得到了分離器轉速與煤粉細度的關系、煤粉管均勻性情況以及磨煤機出力情況。

1 旋轉分離器特點

旋轉分離器與原靜態分離器區別主要是增加了一個由驅動結構帶動的轉子，動轉子上均勻分布多個葉片，動轉子外圈分布固定式靜葉片。磨煤機碾磨區煤粉在一次風的作用下上升，風粉混合物通過靜葉片進行煤粉的預分離，在轉子的帶動下做旋轉運動[2]。不同細度的煤粉顆粒具有不同的離心力，當煤粉顆粒進行動轉子區域，在離心力的作用下較粗的顆粒被分離出來，分離出來不合格的煤粉則循環至磨盤區域進行重新碾磨，合格的細粉則在氣流的作用下通過動葉片進入至煤粉各個管道。動轉子的轉速不同，其分離出來的煤粉細度則不同。一般情況下，轉子轉速越快其分離出來的煤粉細度就越低，反之則高[3]。

旋轉分離器正是利用變頻電機的可調速功能，實現遠程隨時控制煤粉細度的要求，分離效率較靜態分離器高，在磨煤機不同出力的情況下就能夠得到所要求的煤粉細度，煤粉細度調節范圍可以達到R90=5～35%旋轉可調，有利于鍋爐負荷的變化，在不同時間段保證了鍋爐的燃燒效率，降低其NOx的排放量。考慮到皮帶運行中易松弛、傳動的效率比齒輪傳動要低、不利于節能，為保證系統傳動的穩定性．分離器的驅動部分采用齒輪傳動設計，改造的旋轉分離器整體結構示意圖如圖1。

圖1 旋轉分離器示意圖

其改造后優點如下：

由于公司燃煤來源較廣，鍋爐燃煤變化較大較頻繁，安裝旋轉分離器能根據燃煤煤質的變化，及時方便地調整煤粉細度，R90=5%～35%，可以滿足用戶對不同煤粉細度的需要,擴大煤種的選用范圍，降低燃料成本。可降低鍋爐的機械不完全燃燒損耗,有利于劣質煤的利用,使鍋爐運行更安全、更經濟。

機組調峰任務重時，負荷變化大，鍋爐燃燒最佳煤粉細度隨負荷發生變化，安裝旋轉分離器后可維持鍋爐燃燒的最佳煤粉細度和煤粉均勻性，增加鍋爐的調峰能力。

旋轉分離器使出口煤粉均勻性指數n＞1.2，由于煤粉均勻性指數提高，在煤粉細度R90不變的情況下R200下降，可以降低飛灰含碳量、進而降低煤耗。同時可以保證多管道煤粉分配出口的均勻性,提高發電廠鍋爐的效率。當使用于直吹式制粉系統上時，還可以大大改善各根出粉管出粉量的均勻性。

旋轉分離器分離效率高，旋轉分離器可以減少小于75μm的過碾磨顆粒，從而提高制粉系統的出力和降低制粉系統的電耗。

由于旋轉分離器針對流場進行了仿真計算，將內部結構進行了合理充分的設計，分離器殼體直接和高度均保證在最佳狀態下，通風改造可以降低磨煤機整體系統的通風阻力，同時降低了磨煤機和一次風機的電耗。

安裝旋轉分離器后，其煤粉均勻性指數提高，每個煤粉管路分配的煤粉濃度保證在較小偏差之內，有利于降低鍋爐NOx的排放，保證鍋爐的燃燒充分性，從而灰渣碳量明顯降低,有利于環保。

2 改造內容

2.1 改造步驟

HP1003型磨煤機旋轉分離器改造主要步驟如下：對磨煤機整體斷電，檢查設備拆除的工具，將原有的HP1003磨煤機靜態分離器的各個煤粉管段進行切割，拆除靜態分離器與磨煤機本體的連接螺栓，檢查周圍環境，對原有靜態分離器進行整體吊離；對旋轉分離器本體安裝，將新型旋轉分離器與原有磨煤機本體通過連接件把合固定，同時調整旋轉分離器內部氣封環的間隙，內部回粉錐進行焊接固定；旋轉分離器本體安裝后，現場調整和焊接出粉管，保證不漏風不漏粉；由于旋轉分離器需要密封風，以保證其內部驅動部箱體不漏粉，需要對密封風管路等外接設備進行連接及焊接；對變頻柜進行安裝，動力電纜和控制電纜進行鋪設，安裝全部完畢后試運行進行設備的調試。

2.2 改造后調整

旋轉分離器投運后，經中控室給出變頻調速信號，控制轉子葉輪轉速，以實現對煤粉細度的調節。分離器可單獨運行，與磨煤機不做邏輯聯鎖，旋轉分離器可以在啟磨前運轉也可以在啟磨后運轉。同時，為了保證不同轉速下對應的煤粉細度的準確性，分離器需要經過性能試驗確定轉速與細度特性曲線后，由集中控制室運行操作人員根據曲線對分離器進行轉速調整，以使煤粉細度控制在合理的區間。煤粉的細度主要和磨煤機入口的一次風量和分離器動葉輪的轉速有關，在一次風量不變的情況下，分離器動葉輪轉速越高所分離出來的煤粉細度就越細；當轉子葉輪轉速不變時，一次風量增大煤粉細度增粗[4]。

3 改造性能試驗

為了保證磨煤機分離器改造前后的數據的可靠性，在改造前后的煤質參數不變的情況下進行，對改造后對煤粉的細度和均勻性、磨煤機主電機電流和壓差情況進行分析。本次主要對機組中的某臺磨煤機進行性能評定。

3.1 改造前性能試驗

磨煤機改造前，保持分離器擋板開度不變，風量按照風煤比調整，獲得磨煤機出力為50t/h及最大出力的性能參數，如表1所示。

表1 改造前磨煤機性能參數

由表1可以看出，該磨煤機的在出力為50t/h下，其煤粉細度R90=24.16，均勻性指數為1.06。在鍋爐負荷增加至550MW時，磨煤機出力為56t/h。在此工況下，磨煤機的主電機電流出現波動較大的情況，此時電流為52.1A，較出力為50t/h的電流增加進4A，考慮到磨煤機運行的穩定性，保證鍋爐的燃燒狀態，出力為56t/h為該磨煤機的最大出力。

3.2 改造后性能試驗

3.2.1 煤粉細度試驗

磨煤機旋轉分離器改造后，同樣維持磨煤機50t/h的出力狀態，通過調整分離器的變頻電機轉速來控制煤粉的細度，參照表2。

表2 改造后磨煤機性能參數

根據表2試驗結果，在磨煤機出力為50t/h時，可以得到在旋轉分離器轉速為15.02Hz、24.97Hz和29.93Hz下，煤粉的細度R90分別為29.36、15.24和11.48，較靜態分離器煤粉細度大有改善。隨著分離器的轉速的增加，煤粉細度會呈現出逐漸降低的趨勢，在保證磨煤機正常運行的情況下，煤粉的細度一般控制在R90≥5%，如分離器轉速太高，會造成磨煤機阻力的增加，從而影響磨煤機的穩定性。同時改造后的磨煤機主電機電流較改造前有所下降，煤粉均勻性指數控制在1.2左右，改造效果良好。

3.2.2 最大出力試驗

改造后，根據鍋爐負荷的調整，磨煤機出力增加至59.2t/h，其磨煤機最大出力對應的性能參數如表3。

表3 磨煤機最大出力參數表

從試驗結果可以得出，該磨煤機在當前煤質條件下的最大出力為59.2t/h，此時煤粉細R90為17.28%，煤粉均勻性指數為1.23。根據煤粉細度和均勻性對磨煤機實際出力進行折算后出力為60.5t/h，磨煤機的出力較改造前有所提高。

4 結語

通過對HP1003磨煤機的分離器進行改造，較原設計靜態分離器改造效果明顯，主要表現為：改造后，通過在線調整分離器的轉速可以獲得不同的煤粉細度，以滿足鍋爐的日常燃燒需要；煤粉的細度隨著分離器轉速增加而降低，同時煤粉的均勻性效果要好于改造前，使用旋轉分離器可以提高鍋爐燃燒的經濟性，降低鍋爐在工作中的不完全燃燒損失和排煙熱損失，從而降低供電煤耗；HP1003磨煤機旋轉分離器改造后，其分離器內部阻力降低，選用動轉子選粉效率提高，磨煤機的出力得到了明顯改善。