1025 t/h锅炉飞灰可燃物含量高的原因分析及改进

巩汉强,刘兆俊,张乃良,石天佐,曲晓林

(中国石化集团胜利石油管理局胜利发电厂,山东 东营 257087)

0 引言

中国石化集团胜利石油管理局胜利发电厂(以下简称胜利发电厂)二期 2台锅炉为上海锅炉厂设计制造的 SG-1025/17.4-M851型亚临界中间一次再热自然循环汽包锅炉,于 2004年投产。锅炉采用双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统,制粉流程为:(原煤)经过原煤仓→给煤机→磨煤机→粗粉分离器→锅炉。该炉为单炉膛四角切圆燃烧,每台炉配 A,B,C,D 4套直吹式制粉系统,分别对应锅炉(自下而上)的 4层燃烧器,每套制粉系统配备了 2台给煤机、1台磨煤机和 2台离心式粗粉分离器。

直吹式制粉系统和中储式制粉系统相比,具有结构简单、投资少等优点,但由于直吹式制粉系统磨制出的煤粉不经过粉仓,而是直接通过喷燃器进入炉膛燃烧,所以,制粉系统能否安全、可靠运行,将直接影响机组的安全、稳定和经济运行。近年来,由于该厂入炉煤含杂物增多,在锅炉运行中,逐渐暴露出一些问题:一是制粉系统风压、风速波动大,锅炉燃烧不稳定甚至灭火;二是煤粉细度升高,导致锅炉飞灰可燃物升高。上述问题已经严重威胁到锅炉的安全经济运行。

1 原因分析

胜利发电厂针对上述问题进行了专题研究,通过分析煤质指标,发现该厂煤质的化验指标(如发热量、挥发分以及硫分等)都在设计煤种范围内。也就是说,从煤质的常规化验指标来判断,原煤质量是合格的,不会影响到燃烧的稳定性和经济性。于是从制粉系统运行中出现的异常现象着手进行分析,依次排除了锅炉喷燃器结焦、磨煤机绞龙故障、制粉系统风门挡板故障等诸多因素,确定制粉系统风压、风速异常是由制粉系统粗粉分离器堵塞造成的。

1.1 粗粉分离器结构及工作原理

图1为粗粉分离器的结构原理图,分离器的作用是把磨煤机磨制后的不合格煤粉分离出来,然后,返回磨煤机再次进行研磨。粗粉分离器主要由外锥、内锥、折向挡板、进口管、出口管及回粉管等组成。该厂采用的是沈阳重型机械集团生产的粗粉分离器,总高为 5607mm,外锥最大内径为 Ø2400mm,锥体顶角为 38°,整个外锥通过顶部法兰固定在12.6m平台内的承重钢梁上,内锥最大外径为Ø1950mm,锥体顶角为 60°,下部是一个六棱锥体。从进口管进入的风粉先经过撞击分离,再经过重力分离进入折挡板后又经过离心分离,合格的煤粉经出口管道送往锅炉燃烧器;经外锥和内锥里分离出的大颗粒煤粉,通过下部的六棱锥活动门到回粉管后再返回到磨煤机继续研磨。

1.2 粗粉分离器堵塞原因分析

在制粉系统检修过程中,从堵塞的粗粉分离器清理出许多杂物,其主要组成物有:细铁丝(采煤用爆破线),约占体积总量的 5%;杂草,约占体积总量的 50%;塑料、破布等其他杂物,约占体积总量的45%。粗粉分离器堵塞的初始位置分别是在粗粉分离器的回粉管、折向挡板以及粗粉分离器内锥底部等处,下面分析堵塞原因。

(1)粗粉分离器回粉管堵塞。从现场检修得知,粗粉分离器回粉管堵塞的原因主要有 2点。

1)回粉锁气器容易卡涩。如图 2所示,回粉锁气器设计为翻板式,在正常状态下靠自重力关闭,当回粉中有絮状的杂物经过时就滞留在此处,致使流通阻力增大,导致回流管逐渐堵塞。

2)回粉管锁气器下部为截面积缩小了的矩形通道,当有较大的杂物经过此处时容易卡堵。

(2)粗粉分离器折向挡板堵塞。图 3、图 4为粗粉分离器折向挡板堵塞前、后现场拍摄的照片,从现场检修情况可知,线絮状杂物容易在折向挡板处挂结,严重时大约只剩余 20%的流通面积。

(3)粗粉分离器内锥堵塞。图 5、图 6为粗粉分离器内锥底部六棱锥活动门堵塞前、后照片。经粗粉分离器折向挡板的杂物进入粗粉分离器内锥,通过下部六棱锥的活动门时被卡住并沉积下来,导致回粉不畅,直至内锥底部完全堵塞,粗粉逐渐积满了粗粉分离器内锥,减少了内锥空间,削弱了粗粉分离器的分离效果。内锥的粗粉无法通过底部六棱锥的活动门返回到落煤管道再次进行二次飞扬分离,而是经过出口管道直接进入锅炉燃烧,导致煤粉变粗,造成锅炉燃烧恶化。

2 改进方案

通过上述分析,找出粗粉分离器堵塞的原因,并进行了改进。

2.1 运行措施

运行人员在监盘过程中,要加强对制粉系统风压、风速等相关参数的监视,及时分析并正确判断粗粉分离器堵塞的初始部位,具体判定标准如下:

(1)若同一台粗粉分离器风压波动差值大于800Pa,可判定该分离器回粉管堵塞;若分离器的出口风道风速波动差值大于 8m/s,则说明粗粉分离器已经积聚了较多的杂物。

(2)正常运行中的同一台粗粉分离器内、外锥压差为 400 Pa左右,当分离器折向挡板堵塞时,分离器内、外锥压差会增大,当压差大于 900Pa时,说明折向挡板已严重堵塞。

(3)同一套制粉系统中,前、后 2台粗粉分离器在折向挡板前相同部位的风压偏差大于 1 000 Pa时,可判定风压高侧的那台粗粉分离器折向挡板堵塞严重;而风压低侧的那台粗粉分离器内锥堵塞,分离器出口管的风速也下降。

运行人员在监盘期间,通过对参数变化的分析,及时判断出粗粉分离器初始堵塞的部位,随时联系检修人员进行处理。

2.2 设备改造

(1)对回粉管的改造。通过分析和试验,对回粉管进行了 2处改进:一是拆除了回粉管锁气器的活动挡板,实践证明对制粉出力和煤粉细度未发生任何影响;二是将回粉管道下半部分矩形管道改造为圆形管,如图 7所示。改造后,减少了流通阻力,增强了管道的流通能力,彻底杜绝了回粉管堵塞现象。

图7 改造后的回粉管

(2)在粗粉分离器上安装清理孔门。粗粉分离器的内锥底部堵塞时,清理难度大且花费时间长,通过现场观察分析,在粗粉分离器的顶部各增设了 1个长 ×宽为 300mm×200mm的检修孔(如图 8所示),使用了自行制作的专用清理工具,使粗粉分离器清理时间缩短了 80%以上,减轻了工作人员的劳动强度。

图8 内锥检修孔的安装位置

3 结论及建议

(1)通过实施上述改进措施,提高了运行人员判断粗粉分离器是否堵塞的及时性和准确性,延长了粗粉分离器堵塞的时间间隔,省去了在清理分离器期间搭制脚手架和管道割孔检查的过程,整个清理时间缩短了 80%。

(2)提高了锅炉燃烧稳定性,避免了锅炉灭火事故;锅炉煤粉细度 R90由5%～13%降至 2%～4%,飞灰可燃物的质量分数由2008年的 7%左右降低到目前的 4.5%,降低发电煤耗 3g/(kW·h),节能效果十分显著。

(3)建议在粗粉分离器入口管道上安装可以在运行中随时清理杂物的分离装置,以保证入厂煤质的清洁,尽量从源头上采取措施,以杜绝粗粉分离器的堵塞。

[1]DL/T 611—1996,300MW级锅炉运行导则[S].

[2]丘纪华,陈刚.煤粉燃烧理论及技术[D].武汉:华中理工大学,2000.

[3]马玉峰.大型煤粉炉燃烧优化探讨[J].中国电力,2000,33(7):23-26.