（国家能源集团荆门发电有限公司 湖北省荆门市 448000）
摘要：中速磨煤机直吹式制粉系统由于启动迅速、调节灵活、安全性高等优点目前在火力发电厂中具有广泛的应用。其中石子煤排放量是影响磨煤机安全经济运行的一个重要参数，石子煤排量过多将导致石子煤中夹带的可燃成分过多，从而使得磨煤机出力变低、经济性变差，同时石子煤排放工作量增加。大量的石子煤流经风环也将会导致磨碗差压增加，另外，如果石子煤排放过多并堆积，在磨煤机一次风室的高温环境下，长时间将可能会导致自燃，从而造成设备损坏。因此在标准DL/T467-2004中规定了石子煤排放率应小于0.05%，热值应低于6.27MJ/kg。基于此，本文主要对降低磨煤机石子煤排量改造成果进行介绍。
关键词：HP1003磨煤机；石子煤排量；降低；改造
前言
锅炉作为在火力发电中的三大组件之一，同时也是煤炭直接燃烧利用的设备，现在锅炉的主要形式均为煤粉炉，煤粉由热风送入炉膛的几秒钟内就要完成挥发分析出燃烧、棱颗粒燃烧的过程，因此需要将原煤由磨煤机磨制成较细的煤粉，。磨煤机通常按制粉方式可分为钢球磨、中速磨和风扇磨，中速磨煤机由于具有快速启动、结构紧凑、调节灵活、安全性高等优势，在我国300MW及以上的机组中广泛被使用，中速磨又按研磨部件的结构形式可以分成HP磨（碗式）、MPS磨（辊式）和E型磨。中速磨一般均配套直吹式制粉系统，和中储式制粉系统不同，磨制完的煤粉不经过储存直接送入炉腺，因而中速磨本身的工作的安全和稳定将会直接影响到锅炉的可靠运行。但在我国电厂的实际运行中，中速磨煤机依然存在不少问题，其中石子煤排放的问题很突出。
1、设备概况
国电能源集团荆门发电有限公司（以下简称：荆门公司）总装机容量原为2×600MW超临界机组（以下简称：#6、#7机组），分别于2006年12月29日及2007年6月6日投产。经节能升级改造后，2014年机组铭牌由600MW改为640MW。
荆门公司#6、#7 炉制粉系统采用中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统，每台炉配 6台上海重型机械厂生产的HP1003 型中速磨煤机。HP1003磨煤机是一种中速辊盘式磨煤机，其碾磨部分是由转动的磨盘和三个沿磨盘滚动的固定且可自转的磨辊组成。原煤从磨煤机的中央落煤管落到磨盘上，在离心力作用下将原煤运动至碾磨滚道上，通过磨辊进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚道上，碾磨力则由弹簧加载系统产生。原煤的碾磨和干燥同时进行，一次风通过喷嘴环均匀进入磨盘周围，将从磨盘上切向甩的煤粉吹送至磨机上部的分离器，在分离器中进行分离，粗粉被分离出来返回磨环重磨，合格的细粉被一次风带出分离器。难以粉碎且一次风吹不起的较重的石子煤、黄铁矿、铁块等通过喷嘴环落到一次风室，被刮进石子煤箱，石子煤排放装置采用全密封负压排放装置。磨煤机基本参数如下：
2016年9月-2017年8月#6、#7炉共排放石子煤量2万多吨，其中含有大量的可燃物，带来巨大的浪费，给企业造成严重的经济损失。同时如此之多的石子煤存放、运输过程中带来一系列环境污染问题，给企业带来较大的负面影响。
3、原因分析
荆门公司#6、#7炉磨煤机由上海重型机器厂生产，是ABB-CE公司在80年代中期研发出来产品。磨煤机原设计存在如下问题：
（一）调节环设计不合理。调节环间隙大，部分一次风从调节环处“溜走”，进入喷嘴环处的风量小。尤其是经过冲刷磨损后，“漏风”现象更为严重。
（二）喷嘴环节流装置设计不匹配。喷嘴环处风量小，无法将较大的煤块吹起，经过喷嘴环落入一次风室，被当做石子煤排出。
（三）叶轮装置设计不合理。喷嘴环与磨碗高度差较大，一次风提前发散，煤块承受的向上作用力大大的减弱。
（四）耳轴衬套性能差。耳轴衬套中橡胶为丁晴橡胶，长时间使用容易出现老化断裂，从耳轴中脱出，造成空行程，磨辊装置承受的弹簧加载力大大的减弱。
（五）磨辊与磨碗耐磨性差，短时间内就会出现磨辊和磨碗间隙超标的情况，原煤无法充分碾磨，较大的煤块经过喷嘴环落入一次风室，被当做石子煤排出。
上述诸多原因导致了磨煤机石子煤排量大。磨煤机石子煤（含原煤）大量落入一次风道，刮板无法及时将石子煤（含原煤）排出，在一次风道内形成堵塞堆积，造成磨煤机一次风量不足、出力下降，石子煤排量继续增大，形成恶性循环，严重时甚至导致一次风道着火，风道烧损，磨煤机被迫停运。
4、改造方案
针对#6、#7机组锅炉磨煤机存在的问题，荆门公司锅炉专业技术人员经过认真分析和研究，通过现场长时间踏勘和查阅相关理论资料，提出了HP1003型磨煤机改造的自主创新思路和方案。具体方案如下：
（1）重新设计调节环结构。在叶轮外圈端面焊接弧形板，形成T型结构，缩小叶轮与托盘的间隙至2-5mm；沿着侧机体叶轮和侧机体本体焊接弧形板，两端弧形板之间的间隙控制在3-5mm左右，形成迷宫密封，减少进入磨煤机调节环的风量，将一次风最大量的引入磨煤机叶轮喷嘴环处。
（2）重新调整喷嘴环节流装置。将喷嘴环节流间隙由75mm调整至90mm，增大通流面积，减小一次风阻力，增大喷嘴环的一次风量。与调节环结构调整相配合，在总风量一定的情况下，通过调节环进入磨盘区域的一次风量减少，通过喷嘴节流环的风量将增大。
（3）重新设计叶轮装置，提高一次风发散点。将喷嘴环叶片延长，叶片顶部与磨碗延伸环高度由195mm调整至115mm，叶片外部加装一圈弧形板与叶片顶部齐平，将一次风发散点提高，达到一次风风力上移的目的。
（4）重新选择耳轴衬套材质，提高衬套性能。将原耳轴衬套中普通的丁晴橡胶材质升级为氟橡胶，提高衬套的物理化学性能，防止衬套过早老化脱出，出现间隙，造成空行程，使得磨辊装置承受的弹簧加载力大大的减弱。并在耳轴衬套外加装一个挡圈，有效抑制磨辊装置转动过程中耳轴衬套脱出。
（5）升级磨辊堆焊焊丝和磨碗衬板材质。磨辊堆焊焊丝盖面层由原ARCFCW9061升级为ARCFCW9066，打底层保持不变，磨碗衬板由高铬铸铁更换为陶瓷合金，提高磨辊和衬板的强度与耐磨性。磨辊耐磨性达到原来的1.5-2倍，陶瓷衬板耐磨性达到原来的3-4倍。延长了使用寿命，从而达到将磨辊与磨碗衬板间隙长时间控制在合适范围的目的，更长时间的保证了磨煤机的研磨性能。
改造前后示意图如下：
5、使用情况
荆门公司利用调峰低负荷机会，锅炉专业人员按照上述方案完成了#6、#7炉12台磨煤机的改造工作。
改造后磨煤机再无未碾磨的原煤块排出，石子煤排放颗粒度由之前的60mm左右，下降至5mm左右。如图所示：
图2 改造前后石子煤块
改造后磨煤机石子煤排量大幅度减少。具体数据如下表：
经过上表可知，改造前#6、#7炉石子煤排放比月平均值为1.23%，改造后#6、#7炉石子煤排放比月平均值为0.21%，磨煤机改造后，石子煤排放量比改造前下降约83%。其中#6、#7炉F磨煤机石子煤排放量几乎为零，接近实现零排放。
6、主要效果
1.经济效益明显。改造后磨煤机石子煤排量大幅降低约83%，改造后（2017年9月-2018年8月）石子煤排量约为4126吨，相对减少石子煤排放约20040吨。石子煤价值以170元/吨（标煤价850元/吨的20%）来计算，改造后每年节约340.68万元。石子煤转运过程中的人工、机械损耗成本每年节省约40万元。磨煤机改造后，节省成本共计约380.68万元。
2.环保效益显著。改造后完成后石子煤量大幅减少，石子煤存储、运输等带来的大气、土壤等一系列环境污染问题得到了有效解决。
7、结语
总而言之，机组运行过程中磨煤机石子煤排放量过大时导致企业出现极大经济损失。所以锅炉制粉系统设备装置要彻底改善及治理，务必要达到磨煤机石子煤自动排放，尽可能的降低磨煤机运行石子煤率，这也是发电企业节能降耗、降低环境污染的关键途径，以便于确保机组运行更加经济可靠。
参考文献：
[1]王刚，苗承刚，周维尚．中速磨煤机石子煤输送系统改造［J］．中国电力，2005，10（38）：99－101．
[2]朱宪然，赵熙，赵振宁，等．基于数值模拟方法的中速磨煤机石子煤排放研究［J］．热力发电，2010，39（11）：37－40．
[3]孙兆勇．HP863碗式中速磨煤机密封风风压低的原因分析［J］．华电技术，2012，34（3）：62－63．
[4]陈静波．锅炉磨煤机石子煤排放系统改造［J］．华电技术，2010，32（S1）：37－38．
[5]童文洪．中速磨煤机热控设备的可靠性分析［J］．华电技术，2008，30（5）：48－52．
论文作者:史双伟,周磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/24
标签：石子论文; 磨煤机论文; 中速论文; 喷嘴论文; 荆门论文; 轴衬论文; 碾磨论文; 《电力设备》2019年第12期论文;