磨煤机旋转式动态分离器试验研究

磨煤机旋转式动态分离器试验研究

许藤辉

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司     

内蒙古呼和浩特010206

摘要：分离器是制粉系统中的重要部件，直接影响到制粉系统的出力、煤粉细度和煤粉均匀性。本文通过试验研究了旋转分动态离器的综合性能和运行特性。

关键词：煤粉细度；动态分离器；试验研究

Experimental study on rotary dynamic separator of coal mill

XuTenghui

（Inner Mongolia Datang International Tuoketuo Power Generation Co.Ltd，Tuoketuo 010206,China）

Abstract：Separator is an important of pulverizing system, it directly affects the output, pulverized coal fineness and pulverized coal uniformity of the pulverizing system. In this paper，the comprehensive performance and operation characteristics of the rotary dynamic separator are studied by experiments.

Key words：coal fineness; dynamic separator; experimental study

1. 1. 引言

锅炉制粉系统是火力发电厂的重要系统，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行。煤粉颗粒的细度和均匀度，直接影响整个制粉系统的效率、电耗以及炉内的燃烧工况，进而影响锅炉热效率。

动态分离器是目前火力发电厂节能减排的重要手段，是提高电厂效率、降低发电成本和降低NOx排放的首选方案之一。动态分离器的可以扩大煤粉细度调节范围，提高煤粉的均匀性，减少回粉量降低系统电耗，提高经济效益，减少煤粉对管材的磨损，控制结焦的几率，确保机组长期安全稳定运行。

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司多台磨煤机进行了改造，将原有的挡板式离心分离器改为旋转式动态分离器，以期实现磨煤机出口煤粉细度时时控制在合理范围内并最大限度的提高制粉系统的经济性，从而实现锅炉的经济运行。

为了检验旋转分离器的综合性能，并对运行操作进行有效的指导。因此，针对4号锅炉F磨煤机旋转分离器进行了试验研究工作。

1. 2. 设备概况

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司4号锅炉为北京B&W公司生产。锅炉为亚临界压力，一次再热，单炉膛平衡通风，自然循环，单炉筒锅炉。设计燃料为准格尔烟煤。锅炉采用中速磨正压直吹制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，锅炉制粉系统主要配有六台MPS-ZGM123G型中速磨煤机，每台磨煤机配备一台STOCK皮带称重式给煤机，两台豪顿华生产的ANT-1938/1250N两级增压轴流一次风机，两台沈阳长城风机厂生产的MF9—2512No14D型密封风机。制粉系统设备参数表1，设计煤质信息如表2。

FWD2800分离器采用双轴承结构，下部采用推力角轴承，能承受转子的重量，及转子在运行中产生的动载荷，上部采用深沟球轴承，对转子进行轴向定位。轴承都采用脂润滑。转子采用皮带轮驱动，主动带轮安装在减速机上，从动轮与转子相连。分离器的内部转子与壳体之间动静间隙的采用密封风进行密封。转子由于受的冲刷比较大，因此采用耐磨性能好的HARDOS500材料，设计使用寿命能达到30000小时。落煤管采用复合钢板制造，使用寿命大于30000小时。静叶片采用16Mn调制处理，使用寿命大于30000小时。

图1： FWD2800分离器

1、旋转分离器壳体 2、回粉锥 3、静止叶片 4、动叶片 5、煤粉分配器 6、驱动部

1. 3. 试验内容

1. 旋转分离器转速特性试验

保持磨煤机出力和通风量不变，在旋转分离器不同转速下测量磨煤机系统煤粉细度与各项运行参数；煤粉细度的特性对于四角燃烧锅炉经济稳定燃烧至关重要，旋转分离器转速特性试验是本次性能试验的重要项目之一。改变分离器的转速后，通过磨煤机出口一次风管上的煤粉取样孔，按等截面圆环法在每点抽取煤粉样，然后用孔径分别为200µm、90µm的气流分析筛进行筛分，得到煤粉细度R200、R90。

对于煤粉细度，要研究其R200、R90的数值是否与锅炉燃用的煤种相匹配及煤粉的均匀性。煤粉均匀指数反映煤粉粒度分布的重要指标，用下式来计算。

煤粉均匀性指数越大，煤粉中过粗和过细的颗粒都越少，煤粉颗粒粒度分布越均匀，即：在相同的煤粉细度R90下，R200越小，粗颗粒越少，其着火和燃烬性能越好；同时，细颗粒也很少，节省了大量的无用的磨细粉的能量。

2. 磨煤机变风量试验

风煤比是磨煤机运行控制的重要参数之一，经济和稳定燃烧要求合适的风煤比。一次风风量过大，不仅对于磨煤机本身及一次风管道和燃烧器磨损不利，而且在磨煤机低负荷时，易造成煤粉浓度低，煤粉细度粗，对于稳定燃烧不利；一次风风量太小，则易造成磨煤机堵煤和石子煤量大。通过变风量试验，确定合理的风煤比。

3. 磨煤机变出力特性试验

风煤比按给定的值变化，在不同磨煤机出力（直至磨煤机最大出力）下测定磨煤机系统各运行参数、煤粉细度和磨煤机单耗，为运行调整提供依据。

4. 磨煤机最大出力试验

磨最大/最小出力试验的工作是在前面试验的基础上进行的：通过磨变风量特性可以掌握磨风量变化对于煤粉细度与磨电流的影响程度；通过磨分离器转速的特性试验可以获得分离器转速对于煤粉细度的影响程度。通过这两方面的信息综合判断，把磨的分离器转速确定、运行时的风量定在一个比较合理的范围之内，然后再进行磨最大出力的试验。

磨最大出力的试验方法：按风煤比曲线逐步增大磨出力，并在每个负荷下稳定一定的时间，保证磨稳定运行、无堵煤征兆后，再增加到下一个出力。试验时还要考虑石子煤量的问题，如石子煤量大于额定出力的0.5‰，或石子煤发热量大于6.27MJ/kg时，磨煤机已属于非正常工况，则磨最大出力试验停止。

5. 测点及测试方法

制粉系统性能试验所需测试的参数包括：磨煤机出力、系统通风量、煤粉细度及煤粉均匀性系数、磨煤机差压、磨煤机电耗、磨煤机电流、石子煤排放量、磨煤机出口温度、一次风温、磨煤机出口风压及其它温度和压力等参数。磨煤机电耗因6kV开关柜电量计量装置变比太大，磨煤机1小时耗电量不足使其变化。为了减少测量误差，电量计算均以表盘磨煤机电流、6kV段实时电压中值计算，计算公式为：

其中： ；

——磨煤机单耗；

——磨煤机煤量。

电流和6kV电压中值均以DCS取值一小时平均值为准。

其他参数详见表1：

表1：主要测量参数

1. 4. 试验结果及分析：

      1. 旋转分离器转速特性试验结果分析

旋转分离器转速是调节磨煤机出口煤粉细度的重要手段，而煤粉细度对锅炉燃烧、锅炉效率影响极大，所以旋转分离器转速特性试验是本试验的重点。转速试验在磨煤机出力为60t/h，风量100t/h工况下进行的，每个工况持续一个小时，试验期间磨煤机石子煤排放正常。试验工况编号为工况4、1、6、2、3。各工况下主要测量计算结果如下表4所示。

表2 旋转分离器变转速试验参数汇总表

由表2可以看出：在磨煤机出力和风量不变的情况下，随着分离器转速增加，煤粉细度R90减小，煤粉均匀性指数增加，磨煤机单耗随之也增加，；适当提高磨煤机分离器转速有利于控制煤粉细度，提高磨煤机煤粉均匀性指数。

当分离器转速为500rpm时，煤粉细度R90为21.14%,均匀性指数为1.32，磨煤机单耗较高，达10.20kW.h/t；当分离器转速为300rpm时，煤粉细度R90为36.95%,均匀性指数为0.99，磨煤机单耗8.83kW.h/t；由此可见分离器转速不宜过高也不宜过低，低于300rpm时，煤粉细度太粗，煤粉均匀性较差；高于500rpm时，磨煤机单耗增加。推荐在450rpm转速下运行，此时煤粉细度R90为25.24%，磨单耗9.61kW.h/t，均匀性指数为1.158，比较适宜。

1. 1. 2. 变风量特性试验结果分析

变风量特性试验在煤量为60t/h，分离器转速为450rpm下进行，风量自动曲线中磨60t/h出力下对应设计风量为100t/h，在此风量数据的基础上依次减10t/h、减5t/h，加5t/h，加10t/h风量作为变风量工况，每个变风量工况试验持续一个小时, 试验期间磨煤机石子煤排放正常。试验工况编号为工况5、7、6、8、9。各工况下主要测量计算结果如下表3所示。

表3 变风量试验参数汇总表

由表3可以看出：在磨煤机出力和分离器转速不变的情况下，磨煤机通风量越大，煤粉细度越粗，均匀性越差，磨煤机单耗越低。在设计风量工况下煤粉细度R90为25.24%，磨单耗9.61kW.h/t，均匀性指数为1.158；风量减小5t/h工况下，磨煤机单耗增加不明显，细度变化也不明显，均匀性略有提高，即此时一次风风量也是合适的，适当降低一次风风率，有利于一次风中煤粉的浓缩聚集，有利于着火和NOx生成控制。同时，风量增加，煤粉细度增粗明显，其磨单耗降低趋势和均匀性也变差显著；风量减少，煤粉细度变细明显，磨单耗增加趋势显著，煤粉均匀性有变好趋势，但是变化不明显；即风量的改变对煤粉细度有显著且有效的影响，其磨煤机单耗也对应发生变化，但是均匀性则是由分离器转速及磨煤机状态所决定其上限，风量变化能够使其变小而不能够提高其上限。

同时随着磨煤机通风量的增加，磨阻力增加趋势明显；分离器转速越高，其回粉率越高，通风阻力越大，但转速增加到一定的限度后，阻力增加会达到一个极限而不再明显增加。

1. 1. 3. 磨煤机变出力特性及最大出力试验结果分析

磨煤机出力特性试验在磨出力分别为50t/h、60t/h、66t/h工况下进行，磨煤机转速为450rpm，风量按照当时运行情况。其中66t/h为磨煤机最大出力工况。每个工况持续一个小时, 试验期间磨煤机石子煤排放正常。试验工况编号为工况10、6、11。各工况下主要测量计算结果如下表4所示。

表4 磨煤机出力特性试验参数汇总表

随着磨煤机出力增加，磨煤机单耗减小，均匀性指数降低。给煤机最高转速运行，磨煤机煤量最大达到66t/h。最大出力工况下，磨煤机无异常振动现象发生，无堵粉现象发生，无堵磨迹象发生，石子煤排放正常，锅炉燃烧正常稳定。最大出力工况下煤粉细度R90为29.15%，磨单耗8.93kW.h/t，均匀性指数为1.12。

1. 5. 试验结论

通过对4号锅炉F磨煤机旋转分离器改造后的性能试验数据分析，不难得出以下结论：

1、磨煤机分离器改造后，分离器转速从300rpm至600rpm之间，煤粉细度变化范围为36.95%-15.54%，其间磨煤机本体运行稳定，无振动，石子煤排放正常。

2、分离器转速增加，煤粉细度变细，磨煤机单耗增加，煤粉均匀性指数增加，均匀性变好，磨煤机阻力增加，推荐分离器运行转速为450rpm左右。

3、风量增加，磨煤机阻力增加，煤粉细度变粗，均匀性指数降低，均匀性变差，磨单耗降低。

4、运行人员可以针对当日煤质及磨煤机的运行状态，依据分离器调整特性做出实时灵活调整，提高机组综合节能效果。

参考文献

[1]樊泉桂 锅炉原理 北京 中国电力出版社 2004年

[2]张国栋 正压直吹式制粉系统的分离器特性试验研究 湖北电力 2007（2）