300MW中储式制粉系统锅炉上的细粉分离器改造及效果分析

艾达高

【摘要】通过对某电厂300MW中储式制粉系统锅炉当前运行情况的分析，确定存在细粉分离器分离效率过低的问题。根据设计参数及规程，并结合先进分离技术，进行了细粉分离器的高效改造，改造后，机组运行稳定、参数平稳、减温水一定下降，改造取得成功。

【关键词】细粉分离器；效率；改造；效果

引言

细粉分离器是中间储仓式制粉系统中重要的分离设备，目前我国使用的大多是离心式细粉分离器。其基本原理是利用离心力将煤粉从风粉混合物气流中分离出来，分离出来的煤粉落入粉仓，乏气由排粉机通过一次或三次风管送入炉膛燃烧。如果细粉分离器效率低，即气粉混合物不能很好地被分离，乏气中大量带粉，将带来以下问题：

（1）三次风带粉过多，造成炉膛火焰中心上移，相应地过热器管壁超温和飞灰可燃物增加，排烟温度升高，炉内各受热面热负荷偏离设计值，这些不仅降低了锅炉效率，而且给安全生产带来了隐患；

（2）三次风大量带粉增大了对其后设备的危害，加剧了排粉机叶轮、蜗壳、三次风管道、喷口的磨损。由于排粉机磨损严重，有些电厂机组运行一个月左右就要焊补叶轮，增加了检修的工作量和维护费用；

（3）当乏气带粉量较大时，制粉系统的启停对锅炉负荷、气温、气压影响较大，无法通过调整给粉机转速来保证气温、气压的稳定，而且影响炉膛灭火保护装置的正常动作。炉膛灭火时MFT动作，给粉可迅速切断，但由于随排粉机进入炉膛的煤粉太多，有时炉膛仍会发生爆燃。

由此可见，细粉分离器的分离效率对电站锅炉及制粉系统的安全经济运行有很大的影响。

1、设备概况

某电厂有2台由哈尔滨锅炉厂引进美国CE公司技术设计制造的HG-1025/18.2-MW10型号锅炉。为亚临界压力中间再热自然循环汽包炉，配东方汽轮机厂300MW凝汽式汽轮发电机组。该炉采用四角切圆燃烧系统，5层火嘴共20个，其中下两层为双通道水平浓淡分离低氮煤粉燃烧器，上三层为宽调节比水平浓淡低氮煤粉燃烧器。采用钢球磨中储式热风送粉制粉系统，配四台DTM350/700钢球磨煤机。送、引、一次风机各2台。分别于1996、1997年投产发电。设计燃用黄陂烟煤与晋东南无烟煤的混煤。

原配备的细粉分离器型号及主要技术参数：

型号3500Hw—XBY，内径φ3500mm，内圆筒φ2100mm，切向进口尺寸（横×高）910×1800mm，出口φ1500mm。排粉机型号及設计参数：型号M5-29-11N20.5D，转子直径Φ2052mm，转速1452r/min，设计风量102000m?/h，全压10000-11000Pa。设计煤粉细度R90为8-12%。

2、运行存在的主要问题及原因分析

近年来，某电厂运行人员反应，2台300MW机组锅炉在实际运行中，长期存在较多影响机组安全、稳定、经济运行的现象。具体表现是：排烟温度偏高、减温水量大、屏式过热器超温严重、启停磨煤机对炉内燃烧扰动大、低负荷下启停磨煤机负摆动大等。

经多方分析认为，造成当前运行存在问题的主要原因是：

（1）由于2台300MW机组投运时间过长，设备损耗累积，尤其是制粉系统细粉分离器多年未进行治理性改造，造成三次风带粉量偏大，在启停磨煤机时对炉内燃烧冲击较大；

（2）近年来由于全国性煤炭市场的变化，2台机组长期燃用煤质严重偏离设计煤种，导致锅炉设计与实际情况不否，引起锅炉燃烧不稳。

随后，某电厂进行了细粉分离器效率试验，试验结果显示，#2C制粉系统分离器效率平均仅77%，远低于设计效率90%。

由此可确认，细粉分离器效率偏低是造成当前运行实际问题的主要原因之一。

3、高效细粉分离器改造选型

根据设计参数及有关规程标准，由某电力设备修造有限公司进行了高效分离器的设备改造设计，设计边界条件及设计参数如下：

介质流量：Q=102000m3/h，煤粉细度：R90=8～12，筒体内流速：3～3.5m/s（取3m/s），高效细粉分离器选型公式：D=X1000mm，Q：系统通风量m3/h，W：细粉分离器筒体内流速米/秒，D=X1000=3466，最终定型：细粉分离器为φ3500mm

此外，采用该电力设备修造有限公司专利技术，将原细粉分离器改造为高效细粉分离器，主要改造思路是：在原来细粉分离器排气管处增加螺旋导流板、百叶窗、旋转导流器、反射屏等部件。使得细粉分离器的分离效率提高到90%以上.降低排粉量，从而提高排粉风机叶轮的使用寿命。

4、细粉分离器改造实施

根据改造方案，进行了如下细粉分离器的改造内容：

（1）在排气管入口处按装百叶窗和旋转导流器，其作用是乏气进入排气管前，先经过导流器导向，减少流动阻力损失，导向的结果还使气流以一定的旋转强度在百叶窗中把进入排气管的部分煤粒子再次分离出来（二次分离）。（2）在进口的切线15。处到百叶窗之间安装导流板，其作用是强迫风、粉混合流作自上而下的切向旋转运动，使风、粉混合流产生最大离心力把煤粉粒子甩向为筒壁。（3）在细粉外锥体末端按装反射屏，其作用是抑制落入集粉斗中的合格煤粉不易被旋转气流吸卷上来，提高分离效率。

改造完成后，与原分离器对比，对比示意图见图1。

5、结论

（1）细粉分离器分离效率下降时，显著影响锅炉的燃烧稳定性。尤其在低负荷下，启、停制粉系统，导致锅炉燃烧失稳。

（2）对细粉分离器进行针对性改造，可有效解决排烟温度高、减温水量大等经济性指标，同时，也很好地缓解了屏过超温带来的四管爆漏。