基于燃煤电厂动态分离器设备的改造与运行

吴小明

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261000)

0 引言

煤粉制备系统是火力发电厂燃煤[1]锅炉必不可少的主要设备之一,而磨煤机[2]又是制粉系统的关键设备,其作用是将原煤研磨成满足燃烧要求的煤粉,煤粉细度的调节主要是分离器的调节,分离器的形式可以分为静态分离器和动态分离器[3]。动态分离器在改善煤粉细度和均匀性等特性方面具有明显作用,得到了较为广泛的应用[4,5]。目前国内新建百万千瓦机组均要求将现用磨煤机的静态分离器改为动态分离器[6-11],动态分离器可以提高锅炉系统的燃烧性能,应用动态分离器也将成为电力行业锅炉系统优化的一个重要手段。

1 磨煤机原有雷蒙式双锥型静态分离器简介及存在问题分析

1.1 雷蒙式双锥型静态分离器

华电潍坊发电有限公司4号炉制粉系统采用6台BBD380540型双进双出磨煤机,磨煤机分离器采用雷蒙式双锥型径向静态分离器(St型),如图1所示,分离器A区以重力分离方式为主,B区以碰撞分离方式为主,C区、D区以离心分离方式为主。

图1 静态分离器(St型)

1.2 双锥型静态分离器运行时存在的问题

在煤种不断变换的现实条件下,静态分离器煤粉细度很难调节,分离器由于结构原因,在叶片处会缠绕大量杂物,影响气流流动、增大阻力,内锥体下部杂物堆积、堵塞严重,导致不能连续运行,制粉出力不足、煤粉细度和均匀性变差且无法进行在线测量和自动调整。

2 改造后的动态分离器分析及存在的问题

由于静态分离器存在上述问题,采用如图2所示的动态分离器,可解决电厂对煤粉细度在一定范围内的动态调节,一定程度上满足了对煤粉细度调节的要求。

动态分离器(Dy型)叶笼旋转的作用增强了C区的离心分离效果和碰撞分离效果,可对煤粉细度实现一定的调节,但由于气流到达不了D区,因此损失了D区的离心分离作用。同样(Dy型)分离器由于结构原因,在叶片处也会缠绕大量杂物,影响气流流动,增大了阻力;内锥体下部杂物堆积,影响分离器正常运转。(Dy型)分离器的旋转装置伸入分离器内部,结构复杂,轴承的工作环境差,容易发生故障;更换轴承时需检修工人钻入分离器内锥体操作,分离器内空间封闭,可能含有CO气体,存在安全隐患。

3 动态分离器优化

为了解决分离器的这些问题,开发出具有制粉性能优异、自动清除杂物功能的Hy-B型除杂物动态分离器,如图3所示。这种除杂物动态分离器取前二者之所长,不但增强了C区的离心分离效果和碰撞分离效果,而且保留了D区的离心分离作用,更重要的是具备了自动去除杂物和自动清除内锥体堆积煤粉的功能。该设备采用以下3个措施来实现杂物清除和防止煤粉堵塞:①改进静止叶片的结构;②采用柔性杂物切割装置;③采用内锥防堵返料,确保了分离器不需要频繁检修清理。

图3 除杂物动态分离器(华远Hy-B型)

4 煤粉细度在线测量系统

本文采用如图4所示的煤粉细度在线测量系统,两套煤粉取样装置采用折臂式等速取样结构,取样、吹扫、分离和切换过程完全实现自动控制,并将其接入DCS系统。

图4 煤粉细度在线测量系统

针对煤粉颗粒群的粒径分布,R90、R200(煤粉细度R90是指用一个筛孔宽度为90 μm的筛子来筛选煤粉,留在筛子上方的粗煤粉所占总煤粉的百分率)煤粉粒度在线测量系统取样如图5所示。

图5 煤粉粒度在线测量系统取样

与人工标准方法取样分析结果对比:数据变化趋势一致,R90、R200数据偏差小于2个百分点。

5 动静态分离器效果检测及运行评价

5.1 试验参数设定

4#机负荷:286.6 MW～397.3 MW,容量风门开度35%,料位700 Pa左右,入磨煤流量设定为50 t/h～70 t/h;动态分离器变频调速,频率分别设定在:静态、10 Hz、20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz时稳定运行20 min～30 min,人工取粉样,筛15 min化验。

5.2 试验结果及动静态分离器性能分析

试验结果如表1所示。表1中的A1和A2表示磨煤机的编号。

表1 煤粉细度在不同变频调速下的表现

根据上述图表可得到如下结论:

(1) 从停转到50 Hz,R200粗粉占比较低(平均0.67%),说明动、静态分离器无跑粗粉现象。

(2) 分离器转子频率由0 Hz增加到50 Hz,煤粉细度R90筛余量由13.9%降到1.53%,有较为线性的变化趋势,细度较好。

(3) 磨煤机出力保持了较高水平,分离效率高,提高细度时,细粉牺牲较少。

5.3 改造性能对照

4A(磨煤机编号)磨煤机改造前后以及4E(磨煤机编号)磨煤机多项流分离器细度情况对比如表2所示。

表2 磨煤机改造前后煤粉细度对比

5.4 运行评价

从试验结果分析可知,推荐分离器正常运行在30 Hz～35 Hz,此时煤粉R90细度可达到7.3%～5.5%的较细水平,制粉出力也能维持在55 t/h较高水平,对机组经济燃烧较为有利。在此基础上,若提高单磨出力时可适当降低转速,最低转速不低于20 r/s(即分离器转子频率20 Hz),即保证煤粉细度达到10%。

6 结束语

对华电潍坊发电有限公司4号炉制粉系统采用的雷蒙式双锥型径向静态分离器进行改造后,通过调试、试运、试验等检测达到了预期的目的,解决电厂对煤粉的细度在一定范围内的动态调节,一定程度上满足了对细度调节的要求。开发的除杂物动态分离器不仅提升了现有动态分离器的煤粉分离性能,更重要的是具备了自动去除杂物和自动清除内锥体堆积煤粉的功能,为锅炉燃烧创造了十分有利的条件,提高了磨煤机的运行经济性。