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湖南礦必興科技有限公司 2015-05-11 點(diǎn)擊2756次
介紹：聊城電廠一期工程600MW"W"火焰鍋爐雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及調(diào)試改進(jìn)結(jié)果。該磨媒機(jī)制粉系統(tǒng)在磨制硬度較高的煤種時(shí)，主要存在煤粉細(xì)度不穩(wěn)定及細(xì)度偏粗等問題。通過改變裝球尺寸和比例，改進(jìn)分離器及回粉閥結(jié)構(gòu)及優(yōu)化調(diào)試等綜合措施后，煤粉細(xì)度由原R75=17%左右提高到R75=8%左右，取得了較好的效果?；胤坶y門問題是導(dǎo)致煤粉細(xì)度不穩(wěn)定的主要因素，應(yīng)對(duì)存在的回粉閥拒動(dòng)問題引起足夠重視。
關(guān)鍵詞：雙進(jìn)雙出磨煤機(jī) 調(diào)試改進(jìn)
0前言
磨煤機(jī)是鍋爐重要的燃燒設(shè)備，磨煤制粉系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)試是燃煤火力發(fā)電機(jī)組調(diào)試的主要組成部分。尤其是磨煤機(jī)出力及煤粉細(xì)度，將直接影響到鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性和出力。本文針對(duì)聊城電廠一期工程600MW"W"火焰鍋爐配備的metso雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)存在的煤粉細(xì)度不穩(wěn)定及煤粉細(xì)度偏粗等問題，進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)試及改進(jìn)。對(duì)所遇到的問題，進(jìn)行了簡要分析和探討，以供專業(yè)人員參考。
1 設(shè)備概況
山東聊城發(fā)電廠一期工程投產(chǎn)的兩臺(tái)600MW發(fā)電機(jī)組，配備了英國Mitsui Babcock公司生產(chǎn)的"W"型火焰鍋爐，采用"W"火焰燃燒方式，燃用80%的無煙煤＋20%的貧瘦煤。鍋爐制粉系統(tǒng)配備6臺(tái)雙進(jìn)雙出滾筒式磨煤機(jī)（如圖1所示），采用制吹燃燒方式。磨煤機(jī)為美國metso公司生產(chǎn)，型號(hào)為14′-0″×18′-0″，筒體直徑：4267mm，筒體長度：5510mm，有效長度：5486mm，筒體有效容積：131m3，筒體轉(zhuǎn)速：16.77rpm，離心式粗粉分離器直徑2740mm，最大鋼球裝載量：103.1t。在設(shè)計(jì)風(fēng)煤比下，磨煤機(jī)設(shè)計(jì)最大出力：51.3 t/h，燃煤的HGI為67±5，煤粉細(xì)度為R75=9%（即75um篩子的通過率為91%）。
2 磨煤機(jī)系統(tǒng)的冷態(tài)調(diào)試
2.1 風(fēng)量測量裝置的標(biāo)定
該磨煤機(jī)的負(fù)荷及燃燒自動(dòng)控制均與風(fēng)量相關(guān)，而一次風(fēng)量的準(zhǔn)確測量直接影響到整個(gè)燃燒控制的準(zhǔn)確和可靠。磨煤機(jī)一次風(fēng)流量測量采用了機(jī)翼測風(fēng)裝置，分別安裝在各磨煤機(jī)入口上游一次風(fēng)道處。為便于運(yùn)行中正確控制風(fēng)煤比，在鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)中對(duì)所安裝的機(jī)翼測風(fēng)裝置逐個(gè)進(jìn)行了冷態(tài)風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)，以便能夠準(zhǔn)確控制其風(fēng)煤配比。按照試驗(yàn)標(biāo)定的流量系數(shù)K和風(fēng)道流通截面積F確定出的計(jì)算公式輸入DCS控制系統(tǒng)，計(jì)算公式如下：
G=1.414×K×F×(ΔP×ρ) 0.5 kg/s
其中介質(zhì)密度ρ(隨機(jī)根據(jù)溫度壓力測量值計(jì)算) kg/m3
式中：K-流量系數(shù) （標(biāo)定值）
F-機(jī)翼處風(fēng)道截面積 m2
ΔP-機(jī)翼測量壓差 Pa
2.2 一次風(fēng)流量均勻性調(diào)試
每臺(tái)磨煤機(jī)分為2端，每端各配置一臺(tái)粗粉分離器。分離器內(nèi)裝可調(diào)擋板以調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。不合格的粗煤粉經(jīng)過氣動(dòng)定時(shí)全開全關(guān)式回粉閥門返回磨煤機(jī)重新磨制，合格的煤粉通過φ814×10mm煤粉管道分別送至爐拱兩側(cè)的旋風(fēng)子（至燃燒器），在各主煤粉管道上布置有可調(diào)節(jié)縮孔，用以調(diào)整磨煤機(jī)兩端的風(fēng)量分配。在垂直煤粉管道上游設(shè)置有月牙形孔板，用以調(diào)整煤粉均勻性。每根主煤粉管道后通過分流器又分為2根φ560×10mm的分支煤粉管道，將煤粉氣流送至爐拱上部的旋風(fēng)子，通過主煤粉噴口和乏氣噴口射入下爐膛燃燒。
每臺(tái)磨煤機(jī)至燃燒器處有4根一次風(fēng)粉管道，由于各一次風(fēng)粉管道的長度及彎頭數(shù)量不相同，其管道的阻力有所差別。根據(jù)燃燒優(yōu)化的需要，為使磨煤機(jī)兩端風(fēng)粉管道中的流量均勻，通過調(diào)整水平管道上的調(diào)節(jié)縮孔，均勻分配磨煤機(jī)兩端的的一次風(fēng)流量。在鍋爐首次
圖1 磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)簡圖 圖2 磨煤機(jī)分離器簡圖
啟動(dòng)前，對(duì)各一次粉風(fēng)管道流量均勻性進(jìn)行測量和調(diào)整。熱態(tài)運(yùn)行中，分別控制磨煤機(jī)一次風(fēng)量在21kg/s、17kg/s、14kg/s工況下，測量磨煤機(jī)兩端一次風(fēng)量，測試檢查各煤粉管道內(nèi)的風(fēng)量偏差并調(diào)整均衡。經(jīng)調(diào)試后，同一臺(tái)磨煤機(jī)兩端一次風(fēng)量分布基本均勻，最大流量偏差為3.4%。磨煤機(jī)的4根一次風(fēng)粉管道中的風(fēng)速基本均勻，其最大偏差不超過5%。
2.3 磨煤機(jī)裝球調(diào)試
在磨煤機(jī)裝載鋼球試驗(yàn)時(shí)，為避免磨煤機(jī)無煤空運(yùn)轉(zhuǎn)造成波浪瓦和鋼球的損傷，改進(jìn)了磨煤機(jī)的調(diào)試方法。即在試轉(zhuǎn)每次加裝鋼球前，先加入約3 t爐渣填料。按照規(guī)定的直徑及比例分三次裝球，初裝球量占最大裝載量的70%。實(shí)測數(shù)據(jù)表明，各臺(tái)磨煤機(jī)的裝球量與電流特性基本一致。根據(jù)試驗(yàn)得到的鋼球裝載量G與電流I之間的關(guān)系定期加鋼球。
3 煤粉細(xì)度優(yōu)化調(diào)試
3.1 影響煤粉細(xì)度的因素
單從燃燒的角度講，煤粉愈細(xì)，加熱到著火溫度就愈快；燃煤磨得細(xì)，反應(yīng)的表面積增大，煤粉著火及燃盡的品質(zhì)得到提高；要獲得穩(wěn)定的煤粉燃盡效果，必須維持合格的煤粉細(xì)度，對(duì)燃燒無煙煤鍋爐而言，煤粉細(xì)度要求更高。鍋爐設(shè)計(jì)634MW負(fù)荷（設(shè)計(jì)煤種）下，6臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行工況的鍋爐熱效率為92.5%，設(shè)計(jì)未燃燼碳熱損失2.0%，設(shè)計(jì)煤種下的磨煤機(jī)煤粉細(xì)度為R75=9%。而在實(shí)際運(yùn)行中，煤粉偏粗較多且不穩(wěn)定，從而影響了鍋爐的燃燒效率，飛灰含碳量高達(dá)20%，使未燃盡碳熱損失超過5.0%，嚴(yán)重影響了鍋爐機(jī)組的燃燒經(jīng)濟(jì)性。為此，需要對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，以達(dá)到正常出力下的合格煤粉細(xì)度。
影響煤粉細(xì)度及磨煤機(jī)出力的因素較多，當(dāng)磨煤機(jī)型式及結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，分析影響煤粉細(xì)度的因素主要有：1、運(yùn)行參數(shù)的影響。如；裝球量、比例及其充填度，磨煤機(jī)料位、風(fēng)煤比及大罐通風(fēng)量等； 2、磨制燃料的特性。如：磨制燃料的顆粒度、燃料的可磨度、水分等；3、分離器的分離效率。如：分離器結(jié)構(gòu)特性尺寸，分離器擋板調(diào)整位置，回粉閥門是否正常等均會(huì)對(duì)分離效率產(chǎn)生影響。
3.2 磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)試
⑴鋼球比例及數(shù)量調(diào)試
一般裝球量會(huì)影響磨煤出力，鋼球配比會(huì)影響煤粉細(xì)度。試運(yùn)初期先按最初裝球量加裝鋼球，鋼球配比為F60、 F50、F40、F25分別為36.5%、27%、24%、12%，總加球量為最大裝球量的70%。按照ISO 9311規(guī)定，用旋轉(zhuǎn)式煤粉取樣裝置在設(shè)計(jì)風(fēng)煤比下取樣分析，煤粉細(xì)度偏粗，一般煤粉細(xì)度R75=16%～19%左右。后增加2t小鋼珠進(jìn)行測試，煤粉細(xì)度改善并不明顯。在采取上述措施見效不大的情況下，徹底改變裝球比例，剔除F60的大鋼球，增加小鋼球的比例，將原裝球尺寸調(diào)整到F50、F40、F25，裝球比例調(diào)整為15%、40%、45%，共加球到81t，占最大裝球量的80%。經(jīng)取樣分析后，煤粉細(xì)度大約能夠提高2～3個(gè)百分點(diǎn)，但效果有限，仍達(dá)不到燃燒所要求的煤粉細(xì)度。
⑵風(fēng)煤比的調(diào)整
磨煤機(jī)出力及煤粉細(xì)度受風(fēng)煤比的影響較大，同時(shí)也受到磨煤機(jī)料位的影響。一般風(fēng)煤比大、通風(fēng)量大時(shí)煤粉偏粗，其攜帶出的煤粉量和顆粒也大。運(yùn)行中通常受到煤質(zhì)的變化，尤其是一次風(fēng)量受被磨制煤發(fā)熱量的變化，影響較大。發(fā)熱量高時(shí)（達(dá)到26000kJ/kg），一次風(fēng)量低；發(fā)熱量低時(shí)(20000 kJ/kg)，相應(yīng)的一次風(fēng)量也高；由于發(fā)熱量的不穩(wěn)定，造成磨煤機(jī)通風(fēng)量的變化，進(jìn)而影響到煤粉細(xì)度。按照磨煤機(jī)預(yù)設(shè)的風(fēng)煤比控制曲線運(yùn)行，顯然不適合煤質(zhì)大幅度波動(dòng)的運(yùn)行情況。因此，需根據(jù)煤質(zhì)及實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)調(diào)整控制風(fēng)煤比，避免煤粉細(xì)度的波動(dòng)。
⑶燃料的可磨度測試
磨制燃料的可磨度也是影響煤粉細(xì)度的因素之一。一般可磨度HGI大的煤較容易磨制。為排查磨制煤種的難磨因素，對(duì)所燃煤種的HGI可磨度等特性進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，河北無煙混煤的HGI為48，山西陽泉無煙煤的HGI為64.2，山東王村貧煤的HGI為82.2，魯能煤炭集散中心的混煤的HGI為79.2，除河北無煙混煤的可磨度較低比較難磨外，其余均在校核煤質(zhì)的范圍內(nèi)（HGI為59～81）。由于煤質(zhì)不夠穩(wěn)定，可磨度的變化可能也是影響煤粉細(xì)度波動(dòng)的因素之一。如：菏澤鍋爐采用的磨煤機(jī)與聊城磨煤機(jī)型號(hào)相同，結(jié)構(gòu)相同，但菏澤入爐燃料的HGI為90～93，菏澤磨制的煤粉細(xì)度能夠達(dá)到R75=8%左右，而聊城磨煤機(jī)磨制的煤粉細(xì)度較菏澤差距甚大。被磨制燃料的硬度高低，也是造成煤粉偏粗的重要因素。
3.3 磨煤機(jī)分離器的調(diào)試改進(jìn)
⑴分離器擋板角度的調(diào)試
對(duì)離心式分離器來說，擋板調(diào)節(jié)特性除受結(jié)構(gòu)形狀的影響外，一般還與其上下的間隙有關(guān)，其間隙越小，分離效果越好。但由于制造、安裝等方面的原因，往往存在較大的間隙，
圖3 EB分離器擋板調(diào)節(jié)特性
圖5改進(jìn)前分離器擋板安裝結(jié)構(gòu) 圖6改進(jìn)后分離器擋板安裝結(jié)構(gòu)
導(dǎo)致部分風(fēng)粉氣流短路，使得分離器擋板特性發(fā)生變化，擋板關(guān)到最小，煤粉細(xì)度未必最高。因而，需要通過調(diào)試確定其最佳的擋板開度，并通過調(diào)換分離器擋板轉(zhuǎn)軸與擋板的相對(duì)位置，改善其擋板分離特性。在分離器改進(jìn)前，通過測試不同擋板開度下的煤粉細(xì)度，得出分離器擋板的調(diào)節(jié)特性。圖3為磨煤機(jī)改進(jìn)前的分離器擋板調(diào)節(jié)特性，其擋板開度在"M+2"位置時(shí)的煤粉細(xì)度最佳。
⑵回粉閥門調(diào)試與改進(jìn)
對(duì)metso雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)而言，盡管通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的粗粉分離器擋板能夠改變煤粉細(xì)度。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原磨煤機(jī)設(shè)計(jì)狀況下，煤粉細(xì)度并不穩(wěn)定，隨著磨煤機(jī)負(fù)荷的波動(dòng)而變化。造成煤粉細(xì)度波動(dòng)的原因之一是回粉閥門氣動(dòng)全開全關(guān)設(shè)計(jì)不合理。原設(shè)計(jì)回粉門由氣缸帶動(dòng)，并通過預(yù)先設(shè)置的開關(guān)時(shí)間，周期性動(dòng)作，定時(shí)全開或者全關(guān)，帶動(dòng)閥門開啟使粗粉返回磨煤機(jī)再磨制。該種結(jié)構(gòu)與國內(nèi)常用的重力式錐形鎖氣器不同，其回粉量不能夠隨著負(fù)荷的改變而自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)，導(dǎo)致了煤粉細(xì)度不穩(wěn)定。當(dāng)回粉門開啟時(shí)間過長時(shí)，會(huì)造成回粉管及內(nèi)錐斗抽空，氣流短路，煤粉變粗；當(dāng)回粉門關(guān)閉時(shí)間過長時(shí)，會(huì)使內(nèi)錐斗滿粉，造成粗煤粉攜帶。如：回粉閥門關(guān)閉55S，開啟5S時(shí)，煤粉細(xì)度為R75=16.45%；當(dāng)改為關(guān)閉180S，開啟2S后的煤粉細(xì)度減小為R75=25.42%，說明回粉閥門的開關(guān)時(shí)間及動(dòng)作周期對(duì)煤粉細(xì)度影響極大。之后改進(jìn)了磨煤機(jī)回粉閥門（見示意圖4），將原全開全關(guān)的氣動(dòng)裝置拆除，改換為重錘結(jié)構(gòu)，并將拐臂由下斜式改為水平式。經(jīng)改進(jìn)后，煤粉細(xì)度有所提高，煤粉細(xì)度在短時(shí)間內(nèi)較穩(wěn)定，但長時(shí)間運(yùn)行后，回粉閥門轉(zhuǎn)軸卡澀，時(shí)常拒動(dòng)。在回粉門正常動(dòng)作時(shí)，煤粉細(xì)度能夠達(dá)到R75=8%左右，當(dāng)回粉門完全拒動(dòng)時(shí)，其煤粉細(xì)度下降，有時(shí)能達(dá)到R75=25%?；胤坶y門拒動(dòng)成為煤粉細(xì)度大幅波動(dòng)的主要影響因素。為此，又利用了原有的氣缸裝置作為重錘式回粉閥門的助推裝置（如圖4），定時(shí)助推回粉閥門，以免閥門卡澀拒動(dòng)導(dǎo)致煤粉細(xì)度不穩(wěn)定。
⑶分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整及改進(jìn)
分離器的分離效率將直接影響到磨煤機(jī)最終產(chǎn)品-煤粉的質(zhì)量。分離器的分離效率又取決于相關(guān)特性尺寸a、b、c、d（圖2所示）等。如：分離器擋板間隙（a、b）過大時(shí)，則會(huì)造成部分氣流短路，當(dāng)關(guān)小分離器擋板時(shí)，其擋板間的阻力增大，短路部位的通流量增加，分離效果降低。實(shí)測原分離器內(nèi)部平均尺寸為A=25.1、B=35.1、C=62.3、D=36.6，經(jīng)測量分析認(rèn)為：其檔板短路間隙過大是造成煤粉細(xì)度偏粗的主要原因。經(jīng)調(diào)整分離器內(nèi)部尺寸、增加導(dǎo)流板（如圖2）、消除短路間隙等綜合改進(jìn)措施后，煤粉細(xì)度大大提高，改前測得的煤粉細(xì)度R75一般在15%左右，改進(jìn)后煤粉細(xì)度R75在6%～9%之間，煤粉細(xì)度比分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整改進(jìn)前可提高6～9個(gè)百分點(diǎn)，效果相當(dāng)明顯。
4 調(diào)試結(jié)果簡析
歸納改磨煤機(jī)煤粉偏粗及細(xì)度不夠穩(wěn)定的原因有以下幾個(gè)方面：⑴山西陽泉煤的可磨度HGI較低，煤質(zhì)硬比較難磨，磨煤機(jī)特性不適應(yīng)；⑵分離器回粉閥門設(shè)計(jì)全開全關(guān)方式不合理，改為重錘式后，因轉(zhuǎn)軸卡澀，回粉門時(shí)常拒動(dòng)，影響了煤粉細(xì)度的穩(wěn)定性；⑶磨煤機(jī)分離器葉片與殼體間的間隙過大，造成粗煤粉氣流短路，改變了分離器擋板調(diào)節(jié)特性；⑷分離器擋板與轉(zhuǎn)軸安裝位置欠佳（圖5），造成煤粉經(jīng)遇轉(zhuǎn)軸時(shí)因反彈而改變方向，影響分離效果；⑸設(shè)計(jì)磨煤機(jī)鋼球配比欠佳，大球所占比例偏多；⑹提供的磨煤機(jī)風(fēng)煤比運(yùn)行控制曲線不盡合理，不能根據(jù)煤質(zhì)的變化跟蹤調(diào)整；另外磨煤機(jī)料位測控裝置，反應(yīng)不夠靈敏，回粉閥門拒動(dòng)等因素均是造成煤粉細(xì)度不夠穩(wěn)定的原因，其中回粉閥門拒動(dòng)是主要原因，影響程度最大，應(yīng)引起足夠重視。在磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)下，僅靠有限的調(diào)整手段，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的煤粉細(xì)度。通過優(yōu)化調(diào)試及改進(jìn)等綜合措施后，煤粉細(xì)度由原來的R75=17%左右提高到R75=7%～9%左右，效果明顯。由于煤粉細(xì)度的提高，鍋爐燃燒效率大幅度提高。
5 結(jié)論
聊城metso磨煤機(jī)煤在原設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)下運(yùn)行，主要存在煤粉細(xì)度不穩(wěn)定及細(xì)度偏粗等問題。由于提供的裝球尺寸及比例欠佳，分離器效率偏低，回粉閥門設(shè)計(jì)缺陷等問題，在磨制硬度較高的煤種時(shí)，煤粉細(xì)度偏粗，僅靠有限的調(diào)整手段，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的煤粉細(xì)度。通過改變裝球尺寸和比例，改進(jìn)分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改回粉閥門為重錘自平衡式，結(jié)合優(yōu)化調(diào)試等綜合措施后，煤粉細(xì)度由原來的R75=17%左右提高到目前R75=8%左右，取得了較好的效果，達(dá)到了調(diào)試及改進(jìn)目的。
由于分離器回粉閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)欠合理，轉(zhuǎn)軸很容易卡澀，時(shí)常造成回粉門拒動(dòng)，目前仍是導(dǎo)致煤粉細(xì)度不穩(wěn)定的主要因素?；胤坶T問題目前尚未根除，拒動(dòng)現(xiàn)象仍偶有發(fā)生，應(yīng)對(duì)此引起足夠重視，運(yùn)行中需要定期巡視檢查和維護(hù)，并采取有效措施予以消除。
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