（华电能源股份有限公司富拉尔基热电厂 黑龙江省齐齐哈尔市 161041）
摘要：风扇磨煤机直吹式制粉系统是给锅炉提供合格煤粉的制粉设备，其中惯性分离器是风扇磨煤机的重要组成部分，它的功能是将磨煤机中被打击轮破碎的不合格煤粉分离出去，将合格的煤粉送入锅炉燃烧。本文针对风扇磨煤机煤粉颗粒大问题，根据实际情况提出合理的改造设计方案，通过风扇磨煤机惯性分离器优化改造，降低了煤粉细度，解决了煤粉燃烧不充分，大渣含碳量过高现象，提高了锅炉运行经济性。
关键词：风扇磨煤机；惯性分离器；煤粉细度；实施步骤；效益分析
1、概述
华电能源股份有限公司富拉尔基热电厂“上大压小”扩建工程1×350MW锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造的超临界参数变压运行直流炉，型号为：HG-1115/25.4-HM3锅炉，采用单炉膛、平衡通风、一次中间再热、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、π型布置、紧身封闭。制粉系统为风扇磨煤机直吹式制粉系统，配置6台MQF3400型风扇磨煤机，燃烧设计煤种（扎尼河煤60%与伊敏煤40%混煤）时，BMCR工况下5台运行，一台备用，煤粉细度R90=45%。锅炉采用六角切圆燃烧，每台磨煤机各引出四根煤粉管道连接到锅炉同一角对应的四层燃烧器，6台磨煤机带6角燃烧器。
2、分离器优化改造实施背景
富拉尔基热电厂1×350MW机组自2016年11月13日168试运以后，锅炉负荷在180MW—350MW之间变化，每台磨煤机大约可以带70MW负荷，锅炉燃烧状况较稳定。但大渣含碳量过高，锅炉干渣机上灰分里可见煤粒，干渣机后部存在自燃现象，大渣进入渣仓后产生二次燃烧结成焦块，造成排渣困难。煤粉颗粒大，燃烧不充分易造成锅炉尾部受热面二次燃烧，影响锅炉安全经济运行。
3、诊断分析
风扇磨煤机磨制的煤粉由竖井吹入分离器经过扩容，在分离器挡板处折向分离，使粗的不合格煤粉落入回粉管内，合格煤粉随同干燥介质经煤粉分配器送入炉膛燃烧。每台磨煤机惯性分离器挡板由4块挡板组成，其中有3块固定挡板和1块可调节挡板，煤粉及空气的混合物经过该挡板被送到分离器的小仓室。分离器调节挡板，它可以改变煤粉和空气混合物的运送，同时调整煤粉研磨的细度。分离器内循环管道是由与分离器的分离室下部连接的再循环管道构成的，在内部循环管道入口处安装有调节挡板，可以在需要降低挡板后的风量时开启。通过对风扇磨煤机分离器结构和锅炉现场设备实际运行状况进行诊断分析，确定了造成煤粉细度过粗、燃烧不完全、大渣含碳量高的原因如下：
3.1 风扇磨煤粉分离器的容积是按照锅炉设计煤种设计，当煤种发生变化，可磨系数随之发生变化，影响到分离效果，造成煤粉细度过粗。
3.2 分离器固定分离挡板短，惯性分离效果差，造成煤粉细度过粗。
3.3 分离器回粉孔过小，经过分离的粗煤粉回粉效果差，造成风扇磨出口粗粉比例高。
4、测试分析
4.1 分离器内循环对煤粉细度影响
选择2号和5号磨煤机进行煤粉细度测定及调整试验，在磨煤机分离器调节挡板25%时，不同分离器内循环开度下测试煤粉细度，并计算均匀性指数，试验结果见下表1。
表1 内循环开度变化对煤粉细度影响试验结果
从试验结果看到，当分离器挡板开度为25%时，5号磨煤机内循环门开度由0%提高到100%后，5号磨煤机煤粉细度R90从62.2%下降到58.2%，下降幅度为6%。2号磨煤机煤粉细度R90从57.8%下降到54.8%，下降幅度为5%。总体来看，开大内循环虽然煤粉细度有所下降，但下降幅度有限，煤粉均匀性指数也变化不大。
4.2 磨煤机出口风量调节挡板对煤粉细度影响
2017年4月9日选择3号磨煤机进行3次现场测试取样，在内循环管道挡板全开，分离器调节挡板10%时，不同磨煤机出口风量调节挡板开度下测试煤粉细度，试验结果如下：
4.2.1 2017年4月9日测试
对3号磨煤机进行3种工况测试，每次取样从送粉管道由内至外均分5点取样，各点取样时间30秒，测试结果见下表2。
表2 磨煤机出口风量调节挡板开度对煤粉细度影响试验结果
从试验结果看到，磨煤机送粉管道内细粉分布主要分布在管道外侧，大颗粒主要集中在管道中心位置，更准确的煤粉取样方法应是从管道由内至外等时间均分取样，4月9日测试全部采取从管道由内至外等时间均分取样方式，每种工况取样2~3次取平均值。4月9日三次测量依次将分离器出口风量调节挡板开度调至90%，80%，70%。正常情况下分离器煤粉细度挡板开度越小磨煤机通风量越低，煤粉细度越小。但4月9日煤粉细度筛分计算是在三次煤粉取样全部完成后进行的。80%，70%两种工况取样的煤粉筛分时较取样时间间隔较长，筛分过程中发现煤粉板结现象严重，筛分R1000时，大颗粒较少可通过人为方式处理板结煤粉，但筛分R90时筛上颗粒较多，颗粒较小，板结煤粉无法和其他煤粉区分，使出口风量调节挡板开度为 80%，70%两种工况煤粉细度R90较高。
4.4结论
通过上述测试结果看出，调整风扇磨煤机分离器挡板、出口风量调节挡板和开大内循环门可以在一定程度上降低煤粉细度，但调整范围有限，煤粉细度R90仍高于设计值45%，主要原因是风扇磨煤机惯性分离器分离效果差，磨煤机内循环回粉量小，因此应对磨煤机惯性分离器进行优化改造，增强惯性分离器分离效果，增加惯性分离器的回粉量，从而降低煤粉细度。
5、实施步骤
为保证磨煤机惯性分离器改造后煤粉细度能够达到设计值，经研究决定选择3号磨煤机进行分离器改造试验，制定三套分离器改造方案，依次推进实施，分别测试，试验合格后全面进行优化改造。
5.1 分离器第一次改造
5.1.1 改造方案一
加长磨煤机惯性分离器挡板，限制含粉气流流动方向，增强分离器内部大颗粒惯性分离效果，改造方案见改造方案一示意图。
5.1.2 分离器第一次改造后测试
分离器第一次改造完成后，分别在2017年4月25日及2017年4月27日进行了煤粉取样，煤粉细度测试结果如下：
5.1.2.1 2017年4月25日测试
在磨煤机出口风量调节挡板开度90%，分离器调节挡板开度10%，内循环挡板开度分别为0%、50%、100%时，对3号磨煤机进行六次测试，从送粉管道由内至外均分5点取样，各点取样时间15秒，测试结果见下表3。
改造方案一示意图
表3 分离器第一次改造后对煤粉细度第一次测试结果
5.1.2.2 2017年4月27日测试
在磨煤机出力40t/h,出口风量调节挡板90%，内循环挡板全开，分离器调节挡板开度10%时，对3号磨煤机进行五次测试，从送粉管道由内至外均分5点取样，各点取样时间15秒，测试结果见下表4。
表4 分离器第一次改造后对煤粉细度第二次测试结果
5.1.3 分离器第一次改造效果
分离器第一次改造后，加长了惯性分离器挡板，限制了含粉气流流动方向，增强了分离器内部大颗粒惯性分离效果，从4月25日及4月27日的测试结果和4月8日~4月9日的测试结果对比看，煤粉细度有一定的降低，R90基本在45%~50%，R1000虽然基本低于2%，但R1000仍然高于1.5%。通过对比分析两天的煤粉测试结果发现，煤粉细度虽然有了一定的降低，但在一定范围内有较大跳动性。综合考虑，改造方案可行，但仍需进一步改进。
5.2 分离器第二次改造
5.2.1 改造方案二
增加分离器细度挡板后，煤粉细度测试结果有了一定降低，但仍未达到煤粉细度要求。经过研究讨论决定，在分离器改造方案一的基础上，进行进一步改造，改造方案是切割出800mmX700mm的回粉孔，增大分离器内部回流面积，从而增加了分离器的回粉量。改造方案见改造方案二示意图
改造前分离器示意图
改造方案二示意图1
5.2.2分离器第二次改造后测试
分离器第二次改造完成后，分别在2017年5月7日、2017年5月8日进行煤粉取样，煤粉细度测试结果如下：
5.2.2.1 2017年5月07日测试
在磨煤机出力40t/h,出口风量调节挡板90%，内循环挡板全开，分离器调节挡板开度10%时，对3#磨煤机进行五次测试，从送粉管道由内至外均分5点取样，各点取样时间20秒，测试结果见下表5。
5.2.2.2 2017年5月08日测试
在磨煤机出力50t/h,出口风量调节挡板90%，内循环挡板全关，分离器调节挡板开度10%时，对3#磨煤机进行五次测试，从送粉管道由内至外均分5点取样，各点取样时间20秒，测试结果见下表6。
改造方案二示意图2
表5 分离器第二次改造后对煤粉细度第一次测试结果
5.2.3 分离器第二次改造效果
分离器第二次改成切割出800mmX700mm的回粉孔，增大了分离器内部回流面积，从而增加了分离器的回粉量，可使煤粉中大颗粒大部分返回磨煤机内部进行重新破碎，达到降低煤粉细度的目的。增加分离器回粉量可以增加磨煤机的循环倍率，减小磨煤机出口煤粉细度，从项目前期测试结果判断，磨煤机通风量高于设计值，还有下降空间。
5月7日测试，分离器出口风量调节挡板和内循环挡板都保持全开状态，煤粉细度R90与之前比变化不大，R1000与之前比有所降低。5月8日测试工况与5月7日测试工况相比，出力为50t/h，内循环管道挡板全关，测试结果与5月7日测试结果基本接近。5月10日测试结果，三种工况测试R1000仅有两组超过1.5%，9次取样平均值1.31%。三种工况R1000差距不大，证明磨煤机负荷大小与出口风量挡板开度调整对R1000影响不大，但相比改造前明显降低。三种工况测试结果相比，煤粉细度R90变化较大，当磨煤机负荷降低，磨煤机风量变大，R90数值明显变大，在43t/h(满负荷时) R90最低，平均值为48.43%；当出力35t/h出口挡板开度90%时R90平均值60.44%；出力35t/h出口挡板开度75%时R90平均值58.43%。从以上结果可以看出当磨煤机在高负荷运行时R90最小，细度最低，符合风扇磨煤机工作特性，负荷越低磨煤机通风量越大。当磨煤机在低负荷运行时可通过调节出口风量挡板降低磨煤机通风量降低R90。
测试期间富热电厂基本全部燃用宝日煤，宝日煤与设计煤相比热值较高，硬度高，较难破碎，并且磨煤机处于磨损后期，磨煤机最大出力较新磨有所下降。3#磨煤机运行已接近3500h，打击板及护钩磨损较大，磨煤机进入磨损后期，如新磨状态下磨煤机出力可以更高。
综合5月7日、5月8日测试结果，改造后效果有了显著提高，R1000和R90有了非常明显的改善，改造方案可行，决定对磨煤机分离器进一步优化改造。
综合分离器改造方案一、方案二，通过限制含粉气流流动方向、增大分离器内部回流面积以及增加分离器容积利用率的方法，成功的使煤粉细度达到了设计值。目前富热厂六台风扇磨煤机全部改造完成，煤粉细度合格，分离效果均匀，锅炉燃烧稳定，效率提高，产生了巨大的经济效益和安全效益。
6、效益分析
华电富拉尔基热电厂350MW机组锅炉风扇磨煤机惯性分离器优化改造自实施后效果明显，煤粉细度达到了设计值，取得了良好的经济效益。
6.1 强化了锅炉燃烧，锅炉排烟温度降低了6-7℃，综合供电煤耗降低0.52g/kw.h,每年可节约168万元左右。
6.2 改造前锅炉大渣含碳量40%以上，改造后大渣含碳量15.6%，改造前后大渣含量下降24.4%。富热厂350MW机组锅炉额定负荷下每日产渣量107吨，通过改造，大渣含碳量每日减少26.1吨，我厂燃煤发热量为13500kJ/kg,故折合标煤12.03吨。按照日发电630万千瓦时计算，折合煤耗下降1.92克/千瓦时，影响锅炉效率提高0.64%。按照年发电量17亿千瓦时计算，可节约标煤3264吨，按照标煤480元/吨计算，增加利润156.7万元。
参考文献
[1]MQF3400风扇磨煤机说明书
[2]华电电力科学研究院风扇磨煤机煤粉细度试验报告
作者简介
陶鲁平，男，1973年12月出生，汉族，本科，富拉尔基热电厂运行副总工程师。
论文作者:陶鲁平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：挡板论文; 分离器论文; 煤粉论文; 磨煤机论文; 细度论文; 测试论文; 风量论文; 《电力设备》2018年第20期论文;