双进双出钢球磨煤机动态分离器改造整体优化调整试验研究

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(1.国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，哈尔滨 150030；2.哈尔滨博深科技发展有限公司，哈尔滨 150000)

双进双出钢球磨煤机动态分离器改造整体优化调整试验研究

杜利梅1，郝晓鹏2

(1.国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，哈尔滨 150030；2.哈尔滨博深科技发展有限公司，哈尔滨 150000)

为研究双进双出钢球磨煤机动态分离器改造后磨煤机的性能，对某电厂的磨煤机出力分别在45、47、50、60、65 t/h时进行了分离器特性试验及料位调整和出口一次风管煤粉分配均匀性试验。试验结果表明：分离器特性均较好，随着分离器转速逐渐升高，煤粉细度逐渐变细，随着分离器转速逐渐降低，磨煤机电流基本保持不变，磨煤电耗相对稳定；磨煤机出力在50～35t/h内调整时，对煤粉细度、磨煤单耗与制粉电耗影响均较大；随着磨煤机料位的升高，磨煤机煤粉均变细，磨煤单耗与制粉单耗均明显增大；一次风管风量明显偏大。

磨煤机；分离器； 煤粉细度； 磨煤机出力； 试验研究

磨煤机是火力发电燃煤机组重要的辅机，其运行状况直接关系到锅炉安全、经济、高效运行。文献[1-6]研究了动静组合式分离器性能的试验装置，使用煤粉为物料，对分离器在不同风量和不同转子转速的条件下进行了试验研究。转子转速增加和风量降低均使分离器出口煤粉变细，综合分离效率随着转子转速增加有极大值，随风量增加而下降。与静态分离器相比，旋转分离器的分离效率有了显著的提高，从而可以提高磨煤机的最大出力。

本文针对动态分离器的改造，系统对不同磨煤机出力下分离器的特性、料位调整及出口一次风管煤粉分配均匀性进行了试验研究，并对改造后的分离器推荐优化运行方式，提高了锅炉整体燃烧经济性，为保证机组长期处于更为安全与经济运行状态提供了指导依据，可为双进双出钢球磨煤机改造及运行提供指导。

1 研究对象及其原理

本文配用于双进双出钢球磨煤机的动态分离器是在离心式分离器的基础上发展起来的，如图1所示。该分离器有一个由传动机构带动的转子，转子由多个叶片组成。从磨煤机碾磨区上升的气粉混合物气流进入旋转的转子区，在转子带动下做旋转运动，其中的粗煤粉颗粒在离心力和叶片的撞击下被分离出来，落入碾磨区重新碾磨，其余的细粉随气流穿过叶片进入煤粉引出管。在同样的磨煤机通风量下，采用动态分离器可得到更细的煤粉，输出的煤粉中，大颗粒的含量显著降低。同时动态旋转分离器相比静态分离器输出的煤粉中，大颗粒的含量显著降低，而且磨煤机的通风量变化对煤粉的细度影响很小。

图1 磨煤机动态分离器及出粉管路示意图Fig.1 Schematic diagram of pulverizer dynamicseparator and powder outlet pipe

2 试验方法及结果

2.1 分离器特性试验

2.1.1 试验方法

调整磨煤机出力到最大出力(改造后磨煤机出力达到60 t/h)的80%左右，磨煤机风量按照风煤比曲线设置，拟定在3种不同的分离器转速下测量煤粉细度、磨煤电耗等制粉系统相关参数。通过该项试验掌握现有煤种下分离器转速和煤粉细度的对应关系，并确定最佳细度下的分离器转速，为燃烧调整及运行提供依据。该项试验在同一台磨煤机同样工况上进行。

煤粉取样采用MFQ-I型等速取样器，通过磨煤机出口每根煤粉管道上安装的取样点，按等截面法在每点抽取相同的时间，并调节抽气器负压，使得每一取样点取样器的内外静压平衡，从而保证所取的煤粉样具有较好的代表性。

每根管道所取煤粉均用天平称量，混合后用孔径分别为200、90 μm的经过标定的分析筛进行筛分，得到各粉样的细度指标R200、R90。

煤粉细度Rx和煤粉粒径之间的关系可用Rosin-Rammler方程[7]来表示：

Rx=100e-bxn

式中：Rx为颗粒尺寸≥xμm的质量百分数(即煤粉细度)，%；B为煤粉细度的系数；N为煤粉均匀性系数，与煤的种类和磨煤方式有关，一般n=0.8～1.3，取决于磨煤机和分离器的结构[7]。

2.1.2 试验结果

为了掌握制粉系统动态分离器特性，获得分离器转速对煤粉细度、制粉电耗等参数的影响，求得其对应关系，并为燃烧调整试验相关部分提供依据，对3台磨煤机进行了分离器特性试验。试验时将3台磨煤机出力调整至45～50 t /h左右，制粉系统通风量依照现有风煤比曲线控制。分离器变频器开度分别控制在70%、80%与95%进行测量。

通过对A、B、C磨煤机的测试，试验结果如表1所示。

1)分离器特性均较好，随着分离器转速逐渐升高，煤粉细度逐渐变细；在相同转速下，A、B、C磨煤机煤粉比较接近。

2)同一台磨煤机两侧分离器在相同的转速下，煤粉细度偏差都不大。

3)随着分离器转速逐渐降低，磨煤机电流基本保持不变，磨煤电耗相对稳定，可见分离器转速的改变不会对制粉电耗造成较大影响。

4)由于目前入炉煤种较多，结合电厂入炉煤分析结果，目前干燥无灰基挥发份在26%～35%范围内，并根据以往的调整经验认为，煤粉细度应控制在8%～20%，但考虑到燃烧器低氮改造后主燃烧区域运行氧量偏低，为提高煤粉燃尽率，建议在保证制粉系统出力的条件下，分离器变频器控制在80%以上为宜。

表1 A、B、C磨煤机R90及制粉单耗Table.1 A, B and C pulverizer R90 and unit consumption in milling

2.2 磨煤机出力特性试验

2.2.1 试验方法

保持磨煤机料位不变，改变磨煤机出力，测量不同出力工况下磨煤机的运行参数，以便掌握磨煤机不同出力下的运行特性，并测定磨煤机所能达到的最大出力。该项试验选定在同一台磨煤机上进行。

2.2.2 试验结果

为了掌握磨煤机在不同出力下的运行特性，在A磨煤机进行了49.4、41.8与37.5 t/h出力下的出力特性试验，在B磨煤机进行了47.4、39.4与32.4 t/h出力下的出力特性试验，试验期间分离器变频器开度均为80%。A磨煤机试验结果如表2所示。

表2 A磨煤机试验结果Table 2 Test results on pulverizer A

从表2可以看出，随着A磨煤机出力逐渐降低，煤粉细度明显小幅降低，磨煤单耗与制粉单耗不断增大，因此可见磨煤机出力的变化对煤粉细度与制粉单耗影响均较大。

B磨煤机试验结果如表3所示。从表3可以看出，随着B磨煤机出力逐渐降低，煤粉细度明显小幅降低，磨煤单耗与制粉单耗不断增大，因此可见磨煤机出力的变化对煤粉细度与制粉单耗影响均较大。

表3 B磨煤机试验结果Tab.3 Test results on pulverizer B

综上可见，磨煤机出力在50～35 t/h范围内调整时，对煤粉细度、磨煤单耗与制粉电耗影响均较大。为提高制粉系统运行经济性，建议尽量增加单台磨煤机出力，或减小磨煤机投运数量。

2.3 磨煤机料位调整试验

2.3.1 试验方法

保持磨煤机出力不变，通过通风量的调整改变磨煤机料位，拟定在3个不同料位下测量各磨煤机的主要运行参数，以便掌握磨煤机料位变化对煤粉细度及制粉系统运行参数的影响。该项试验选定在同一台磨煤机上进行。

2.3.2 试验结果

为了掌握磨煤机在相同出力时不同风量条件下的运行特性，特进行磨煤机料位调整试验，B磨煤机料位调整试验在50 t/h出力下进行，B1/B2侧料位分别分别为424/384 Pa、583/556 Pa。

磨煤机料位调整试验结果：

1)B磨煤机出力在50 t/h，B1/B2侧料位分别为561/684 Pa、408/604 Pa，B1/B2侧煤粉细度R90分别为8.83%/11.95%、9.59%/12.60%，磨煤单耗分别为22.52 kW· h/t与21.39 kW· h/t，制粉电耗分别为30.94 kW· h/t与29.12 kW· h/t；

2)随着磨煤机料位的升高，B磨煤机煤粉均变细；

3)随着磨煤机料位的升高，B磨煤机电流基本不变。

从提高制粉系统运行经济性角度考虑，建议磨煤机料位控制在500～600 mm。

2.4 磨煤机出口一次风管煤粉分配均匀性试验

2.4.1 试验方法

磨煤机每台分离器出口4根煤粉管道之间的风粉分配特性影响炉内的热负荷分布。利用煤粉等速取样方法抽取同台分离器出口各一次风管的煤粉，并进行称重，计算出热态运行时磨煤机分离器出口各一次风管风粉分配情况，以掌握每台磨煤机的煤粉管道粉量分配特性。该项试验在同一台磨煤机同样工况上进行取样。

2.4.2 试验结果

为掌握同一台磨煤机出口一次风管之间的煤粉量偏差，分别在B磨煤机一次风管取样孔处，在相同时间内逐个进行煤粉等速取样，将各试验工况所取的煤粉样称重后，获得一次风管的粉量分配情况。

煤粉均匀性指数n是反应煤粉粒度分布的重要指标，按下式[8]计算：

试验结果见表4所示。

表4 一次风管粉量分配均匀性试验结果Table 4 Distribution uniformity test resultsof primary air pipe powder volume

从试验结果可见，B磨煤机两侧B1动态分离器4个粉管出口粉量偏差能控制在10%以内，同时B2动态分离器4个粉管出口粉量偏差能控制在10%以内。

为减小各磨煤机粉量偏差，建议定期对分离器进行检查，以防止分离器叶片磨损、杂物堵塞、导叶角度开度不一致等导致的粉量偏差过大。

3 结 论

1)磨煤机动态分离器改造后，煤粉细度和均匀性较改造前都有比较明显的改善，基本达到了预期的改造目标，对于降低飞灰含碳量起到了重要的作用。

2)经过制粉系统优化调整试验，掌握了各主要运行参数调整对机组经济与环保指标的影响程度及关系，获得了机组在不同负荷下锅炉推荐优化运行方式，为保证机组长期处于更为安全与经济运行的状态提供了指导依据。

3)制粉系统优化调整结果：

(1)分离器特性试验后，掌握了分离器转速在100、115与130 r/m条件下的煤粉细度、制粉电耗等参数，为合理控制分离器转速、控制合适的煤粉细度提供指导依据；

(2)磨煤机出力特性与料位调整试验后，掌握了出力变化与料位调整后对制粉系统运行特性及经济性的影响关系，为合理控制制粉系统出力与料位提供指导依据；

(3)测量了B磨煤机出口一次风管的粉量分配状况，为分析炉内燃烧状况与两侧烟温偏差等问题提供参考依据。

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On integral optimized adjustment experiment of double inlet and outlet ball pulverizer dynamic separator modification

DU Limei1, HAO Xiaopeng2

(1. Electric Power Research Institute of State Grid Heilongjiang Electric Power Co. Ltd., Harbin 150030, China;2. Harbin Boshen Technology Development Co. Ltd., Harbin 150000, China)

In order to study the performance of the pulverizer after modifying dynamic separator of double inlet and outlet ball pulverizer, the separator characteristics test, material level adjustment and distribution uniformity test of outlet primary air pipe coal powder are conducted on the pulverizer output in a power plant at the speed of 45, 47, 50, 60 and 65 t/h respectively. The test results show as follows: the separators all have fairly better characteristics; with the separator speed gradually increased, the gradual fineness of coal powder is declining; with the separator speed gradually reduced, at the same time that the pulverizer current remains basically unchanged, electricity consumption of coal pulverizing is relatively stable; when pulverizer output is adjusted within the speed of 50-35t/h, the impact on the coal fineness, unit consumption of coal pulverizing and electricity consumption in milling are rather larger; with material level of pulverizer increased, the coal powder is becoming finer as well as unit consumption of coal pulverizing and unit consumption of milling are obviously increased; and primary air pipe volume is obviously pumped.

pulverizer; separator; coal fineness; pulverizer output; experimental study

2017-08-24。

杜利梅(1985—)，女，硕士，工程师，现从事锅炉及辅机性能试验等工作。

TM223.25

A

2095-6843(2017)06-0557-04

(编辑陈银娥)