（福建大唐国际宁德发电有限责任公司 福建宁德 355006）
摘要：福建大唐国际宁德发电有限责任公司一期工程为2×600MW机组，二期工程为2×660MW机组，每台机组配置6台直吹式HP1003型中速磨煤机，用于磨制合格煤粉供锅炉燃烧使用。因实际燃烧煤种偏离设计煤种，同时磨煤机原始设计对煤种变化适应性较差，在磨制高挥发份煤种时，易发生制粉系统爆燃现象，严重影响设备安全稳定运行；磨煤机运行中石子煤排放率偏大，影响电厂的节能增效。通过对磨煤机叶轮装置及侧机体改造，杜绝了制粉系统爆燃现象，降低了石子排放率，同时提高了磨煤机出力。宁德电厂磨煤机改造值得同行业借鉴。
关键词：磨煤机；叶轮装置及侧机体；防爆燃；石子煤排放率；磨煤机出力
福建大唐国际宁德发电有限责任公司位于福建省宁德市辖福安市湾坞镇白马港东岸海滩，电厂一期工程装机容量为2×600MW。二期工程装机容量为2×660MW，装机总容量2520MW。分别于2006年和2009年建成投产。电厂一、二期工程每台机组配置6台直吹式HP1003型中速磨煤机，用于磨制合格煤粉供锅炉燃烧使用。磨煤机改造目的是：使该型磨煤机能稳定磨制塔优煤、神华煤、同煤市场煤、印尼煤、印尼褐煤等各种煤种单烧以及掺烧煤种，提高磨煤机出力，减小磨碗压差、减少石子煤排量，掺烧或单烧褐煤等高挥发份煤种时磨煤机不发生爆燃现象。
1、磨煤机设备简介
1.1 HP磨煤机工作原理
原煤从磨煤机中央落煤管落到磨环上，旋转磨环借助于离心力将原煤运动至碾磨滚道上，通过磨碗进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布与磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生，通过整定的三点系统碾磨力均匀作用至三个磨辊上，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环周围，将经过碾磨从磨环上切向甩出的煤粉混合物烘干并输送至磨煤机上部的分离器，在分离器中进行分离，粗粉被分离出来返回磨碗重磨，合格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石子煤等通过喷嘴环落到侧机体则由刮板刮出排渣箱，由人工定期清理。HP磨煤机内部风粉流场图见图一。
1.2 HP磨煤机主要设计参数
2、P磨煤机在磨制非设计煤种（包括掺烧煤种）时存在的问题
（1）燃用高挥发份褐煤时容易发生爆燃，不能大比例掺烧褐煤，造成经营成本提高；
（2）在降低石子煤排量与提高干燥出力、降低制粉单耗方面不能很好地兼顾，往往是顾此失彼；
（3）一级分离器与叶轮之间的动静密封设计不合理，不仅容易造成对设备的吹损而且漏流也不容易控制，后期易使一次风衰减速度加快；
（4）磨煤机石子煤在30T以下石子煤排放量较多，50T以上有干燥出力不足的现象；
（5）磨煤机磨碗前后差压较高；
（6）磨煤机侧机体堵塞。
针对以上HP磨煤机原设计存在的问题，宁德发电公司设备部锅炉专业结合HP型磨煤机的结构特点及运行特点，展开了充分的调研，进行科技攻关，决定对HP磨煤机叶轮装置和侧机体进行改造，以适应非设计煤种的磨制，确保磨煤机安全、稳定、经济运行。
3、HP磨煤机进行技术改造的必要性
因HP磨煤机原始设计原因，该型磨煤机适用煤种窄，在磨制高挥发份煤种时，易发生制粉系统爆燃现象，严重影响设备安全稳定运行；中速磨煤机运行中不可避免要产生一定排量石子煤，特别是在煤种变化较大情况下尤其严重，造成制粉系统运行过程中经济效益低；磨制非设计煤种煤种磨煤机出力不能达到设计出力。
HP磨煤机进行技术改造势在必行。
4、HP磨煤机存在问题原因分析
（1）原叶轮装置结构容易发生煤粉爆燃。发生爆燃的直接原因就是叶轮上有积粉。原叶轮叶片为非流线型平板式叶片，喷嘴的有效流通面积靠焊接结构的节流环保证，而正是因为煤粉会积存在节流环上而引起爆燃。
（2）燃用非设计煤种时石子煤排放量大。叶轮风环处的有效风速是决定HP磨煤机石子煤排放量最重要的因素。经过现场测绘和计算，HP1003磨煤机叶轮风环处有效理论风速为v=45-50m/s（正常工况下），通流面积约为S=0.6～0.7m2，风环风速仍有进一步提高余量。经过反复测算和试验，认为可将该处风速提高到65m/s，且不会影响该磨煤机的正常运行。造成HP1003磨煤机风环处有效风速低的原因还有：磨煤机风道入口积煤（石子煤），影一次风的流通，从而使沿风环进入的一次风风速不均匀；分离器中间衬板安装工艺不合理，容易脱落、断裂，造成漏风量增大，严重影响风环处有效风速；分离器底边衬板与中间衬板高低不平，与调节罩的间隙不能保证设备技术文件的规定（10mm均匀间隙的要求），漏流大；叶轮的一次风通道线型不佳，一次风流过叶轮风环时，由于节流环与叶轮间的直角面使气流局部严重受阻。
（3）磨煤机侧机体堵塞。侧机体既是一次风流通的通道，也是石子煤积存、刮板回转的空间。上、下裙罩的作用是保护磨碗毂不被磨损、隔离石子煤（也就是内气封装置）、驱动石子煤刮板。因此当侧机体堵塞时如不及时排渣，大量的石子煤在侧机体被刮板携带沿着下裙罩周围做圆周运动，石子煤直接对下裙罩、刮板形成整体覆盖式磨损，造成了下裙罩密封法兰的磨损、刮板的磨损。在正常运行情况下，侧机体内的石子煤只有少量，被刮板直接刮到石子煤斗排出。磨煤机气封装置的内气封密封间隙设计为0.5－1.6mm，外气封（即缝隙密封装置）密封间隙设计为0.5mm，内气封布置于侧机体，外气封布置于侧机体外、传动盘（磨碗毂）上。当下裙罩密封法兰被磨损后，大量的石子煤直接流入缝隙密封装置，对磨碗毂、缝隙密封铜板造成挤压磨损，直至磨损后石子煤从缝隙密封装置流出，也就形成了我们从外部看到的漏渣现象。侧机体内石子煤积存严重时不及时排出，石子煤没有去处，被旋转的刮板推至入口一次风道，风道的流通面积越来越小，造成了磨煤机一次风量不足、出力下降，此时即使将侧机体的石子煤排尽，但石子煤刮板也不能刮出一次风道内的石子煤。这种情况经常发生，在小修时需要人工钻入侧机体清理石子煤。但是当运行人员不知情的情况下，认为提高锅炉的负荷就必须使劲加煤，将造成磨煤机侧机体堵塞的恶性循环，越堵风量越小、直至磨煤机出力下降为零，也就是通常所说的“堵磨”。
5、HP磨煤机改造措施
5.1 侧机体改造（包括磨损的下裙罩、内气封环、外气封环、侧机体防磨衬板）
（1）磨煤机气封环装置改造拆除原有旧内气封环装置，新改造气封环装置为加高、加宽迷宫式两道密封形式，两道密封中间设置缓冲腔。
（2）将外气封迷宫式密封之间铜板全部取出，改为炭精环接触式密封。确保外气封与磨盘之间的密封风外漏量为零，从而增加了内气封与下裙罩之间的密封风压力，降低下裙罩与内气封之间的磨损。
（3）通过抬高侧机体底部防磨衬板使侧机体容积减少，将一次风室静压提高到合理水平，兼顾低负荷石子煤多高负荷一次风干燥不足的现象。
5.2 叶轮装置的改造
使用高效“机翼型”风环降低风环叶形所造成的形状阻力。针对目前HP型磨煤机风环叶片形状的这种小头大尾非流线型平板式结构（见图二），且易于积煤的缺陷，基于流体力学的原理，在保持原有风环流通面积不变，风环整体几何尺寸保持不变的前提下，将风环的叶形改为“机翼型”（见图三），降低风阻系数Cw，达到降低阻力的目的，而且可以避免石子煤在原叶轮上方节流环上的堆积避免了原煤在此处的自燃风险。
5.3 采用新型一级分离器与调节罩装置，降低一次风漏流造成的压降
将调节罩与一级分离器相应工作面改为斜面，这样既增大了沿程长度又可以在调节罩迎风面使用高硬度的耐磨材料，达到既能减少 一次风漏流的衰减速度又能不直接吹损叶轮的目的，同时对一级分离器区域的空气动力场没有影响。
6、改造过程及改造效果
6.1改造主要过程
（1）叶轮装置及一级分离器的安装，调节罩间隙调整
（2）磨煤机侧机体侧护板安装
通过HP磨煤机的改造，降低了原煤在磨煤机高温区域发生自燃的几率和风险（经过运行合理调整可以达到避免自燃的问题），有助于大比例掺烧或单烧褐煤；降低了磨煤机磨碗前后差压，提高了一次风效率以达到节能的目的；机翼型叶轮放大了一次风在叶轮处的通流面积，提高了磨煤机的干燥出力。
通过以上技术性能对比不难发现，改造后的HP磨煤机具有提高出力、排渣量小、排渣周期短、不发生制粉系统爆燃现象等安全、可靠、经济、环保（排渣量小，排渣时间短）的运行优点。
7、结束语
（1）“机翼”型叶轮，避免了目前国内所有使用叶轮的紊流现象，优化了磨煤机内部一级分离器区域的气体流场，消除了叶轮外圈的煤粉堆积现象，显著地减少了石子煤排量，减小了气体流经叶轮时的阻力从而降低磨碗前后压差，使磨煤机运行更加经济合理。
（2）由于一次风室静压的提高，使一次风室叶轮入口各处的静压较改造前分布更为均匀，提高了叶轮入口各处流量的均匀性，改善了煤粉在分离器内的分离效果和均匀性。
（3）消除了石子煤在叶轮上堆积的现象，从而避免了此处的着火点
（4）石子煤排量大幅度减少，特别是低负荷时的石子煤排量明显减少，叶轮前后差压较改造前至少降低15～20%左右，约1KPa左右。
（5）避免一次风对叶轮及磨辊轴的吹损，延长叶轮与磨辊轴的使用寿命。调节罩工作面硬度的提高可有效防止一次风能量后期的衰减速度，延长磨煤机的检修周期。
（6）一次风室的改造加强了“机翼”型叶轮的改造效果，可以将叶轮流通面积增大，从而大大降低了一次风的节流损失。
（7）石子煤在不同负荷下可以大幅度减少，避免了石子煤在高温区一次风室着火的风险；叶轮由于取消了节流环也避免了此处由于堆积原煤而引起着火的风险；由于一次风室静压的提高使磨煤机在低负荷时也能保持一定的风速，避免了低负荷时石子煤较多，输粉管末端积煤的风险；总之，HP磨煤机改造后可以实现单烧褐煤或多煤种掺烧。
参考文献：
[1]上海重型机械厂.HP963-1003磨煤机使用说明书.2004
论文作者:李新华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：叶轮论文; 石子论文; 磨煤机论文; 机体论文; 装置论文; 宁德论文; 褐煤论文; 《电力设备》2017年第10期论文;