（热能工程专业论文）双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统增容改造方法与实验研究.pdf

l u li ii ii iii i i i i1 1 i i l y 18 8 4 4 15 e x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha n dm e t h o do f ad o u b l e i n l e t & d o u b l e o u t l e tt u b e m i l lb a s e dd i r e c tf i r e ds y s t e mf o rr e h a b i l i t a t i o n b y c h u a n gl i u b e ( s h a oy a n gu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g t h e r m a le n e r g ye n g i n e e r i n g c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rc h e nd o n g l i n m a y ，2 0 11 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本课题的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：主、1 岔以 日期：夕j 年f 月歹口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：主叶7 挑 导师签名： 日期：加1 1 年妒即日 日期：硼t f 年j r l 月加日 摘要 由于近年来火电厂动力用煤供应十分紧张，燃煤品质劣化现象严重，严重 偏离设计煤种，且燃煤来源十分复杂，频繁波动，导致双进双出钢球磨煤机直 吹式制粉系统出力不足、低负荷工况制粉系统运行经济性较差、高负荷时煤粉 过粗等问题。鉴于此，本课题以某火力发电厂3 1 5 m w “w ”火焰锅炉双进双出钢 球磨煤机直吹式制粉系统作为研究对象，根据该电厂制粉系统出力及锅炉运行现 状提出了几种增容改造方案，并对几种改造方案进行初步的技术经济性比较，最 终确定煤粉再循环直吹式制粉系统为最佳改造方案，该方案是将锅炉低负荷运行 时，磨煤机磨制的富裕煤粉储存在增设的煤仓中，而在锅炉高负荷时，将煤粉仓 中的煤粉通过一次风注入到粗粉分离器顶部或周向位置，以满足锅炉高负荷时的 煤粉量要求。改造方案的技术关键有：设备与管道布置，粉仓容量，注粉系统、 煤粉注入式粗粉分离器、一次风机压头与容量、磨煤机制粉裕量。通过对煤粉再 循环直吹式制粉系统的分析研究，结果表明： ( 1 ) 煤粉再循环直吹式制粉系统改造方案完全可行，通过对磨煤机制粉裕量 计算得出，2 个新增粉仓总有效容积为1 7 5 0 m 3 , 储粉容量为1 2 2 5 1 4 0 0 吨。 ( 2 ) 锅炉b m c r 运行2 4 小时，极差煤质工况需补充注粉1 1 7 6 o 1 7 4 2 4 吨； 中等热值煤质工况需补充注粉6 0 0 0 11 6 6 4 吨。当r 9 0 = 1 0 且锅炉b m c r 运行 2 4 小时，设计煤种最小富裕出力远大于1 1 7 6 0 1 7 4 2 4 吨，可满足各煤种b m c r 工况注粉要求。在最差煤质设计煤质工况下，当4 台磨全停时粉仓存煤量可保 证锅炉b m c r 工况运行6 - 9 8 小时。 在煤粉注入式粗粉分离器的设计与实验研究中，通过数值与物理模拟的方 法，对煤粉注入式粗粉分离器原型及加高型结构及其内置三种导流装置对分离器 内流场的影响进行实验研究，结果表明： ( 1 ) 导流装置的结构尺寸对原型结构分离器内的流动阻力影响较大，导流装 置迎风圆弧面的弯曲半径过小、过大都会使气流流经分离器时产生较大的阻力损 失； ( 2 ) 适当加高分离器圆柱体直段的高度能有效降低煤粉注入式粗粉分离器 内的流动阻力，并且对内部导流装置结构尺寸的变化不很敏感，因而大大降低了 导流装置的设计技术要求； ( 3 ) 在各种运行方式下，煤粉注入式粗粉分离器能在较宽的负荷( 流量) 及气 流压力变化范围内保证上、下两股煤粉气流顺利送入、均匀混合与分配，无煤粉 的二次分离与沉积现象。 关键词：制粉系统；增容改造；制粉裕量；粗粉分离器；数值模拟；物理模拟 u n i ta st h er e s e a r c ho b j e c ts e v e r a lc a p a c i t y - i n c r e a s i n gr e t r o f i ts c h e m ew h i c hw e r eb a s e do n t h eo u t p u to fp o w e rp l a n t s m i l l i n gs y s t e ma n db o i l e ro p e r a t i o n s t a t u sw e r ep r o p o s e d e v e n t u a l l y , as c h e m er e c y c l i n gt h ep r e v i o u s l yp u l v e r i z e dc o a ls t o r e di na b u n k e rb a c ki n t ot h e p r e s e n tm i l l sw a sc o n f i r m e da st h eb e s ts c h e m ea f t e rap r e l i m i n a r yt e c h n i c a la n de c o n o m i c c o m p a r i s o n t h es c h e m ei n t r o d u c e st h a tw e c a ns t o r et h es u r p l u sp u l v e r i z e dc o a li nt h ea d d e d b u n k e ru n d e rl o w - l o a dc o n d i t i o n , w h i l et h eb o i l e ru n d e rh i g h - l o a dc o n d i t i o n , w ec a n 蠲e c t t h es t o r e dp u l v e r i z e dc o a li n t ot h ec l a s s i f i e rf r o mt h et o po rc i r c u m f e r e n t i a lp o s i t i o nt h r o u g h p r i m a r ya i r , w h i c ht om e e tt h er e q u i r e m e n tf o rp u l v e r i z e dc o a l t h ek e yt e c h n o l o g yo f r e t r o f i t s c h e m ei n c l u d e d ：e q u i p m e n t sa n dp i p i n gl a y o u t , b u n k e rc a p a c i t y , p u l v e r i z e dc o a li n j e c f i o n s y s t e m , c l a s s i f i e rw i t hp u l v e r i z e dc o a li n j e c t i o n , p r e s s u r ea n dc a p a c i t yo fp r i m a r yf a n , m i l l p u l v e r i z i n gs u r p l u s d e p e n d i n go nt h ea n a l y t i c a lr e s e a r c ho ft h ep u l v e r i z e dc o a lr e c y c l e - d i r e c tf i r e ds y s t e m , t h ec a l c u l a t i o nr e s u l to fm i l lp u l v e r i z i n gs u r p l u ss h o w st h a t ： ( 1 ) m r e t r o f i ts c h e m eo fp u l v e r i z e dc o a lr e c y c l e - d i r e c tf i r e ds y s t e mi st o t a l l yf e a s i b l e 耵1 et w oa d d e db u n k e r s e f f e c t i v ev o l u m ei s1 7 5 0m 3 ，s t o r a g ec a p a c i t yi s1 2 2 5 - 1 4 0 0t o n s ( 2 ) t h eb o i l e ro p e r a t i n g2 4h o u r su n d e rb m c r ( b o i l e rm a x i m u mc o n t i n u o u sr a t i n g ) w o r k i n gc o n d i t i o na n d l o wc a l o r i c ，t h es u p p l e m e n to f p u l v e r i z e dc o a li s1 1 7 6 0 - 1 7 4 2 4t o n s ； i nm e d i u mc a l o r i cc o n d i t i o n , t h es u p p l e m e n to fp u l v e r i z e dc o a li s6 0 0 肛l l6 6 4t o n s w h e n i = 10 a n dt h eb o i l e ro p e r a t i n g2 4h o u r su n d e rb m c rw o r k i n gc o n d i t i o n , t h em i n i m l l m s u r p l u so u t p u tw h e nt h ec o a lw e r eb u r n e db yab o i l e ru n d e rt h ed e s i g n e dc o n d i t i o ni sf a rm o r e t h a n117 6 0 17 4 2 4t o n s ，i tc 觚m e e tt h ei n j e c t i o nr e q u i r e m e n t so fv a r i a t i o nc o a lu n d e r b m c rc o n d i t i o n b e t w e e nl o wc a l o r i cc o a la n dd e s i g n e dc o a lc o n d i t i o n , t h es t o r a g ec a p a c i t y o fp u l v e r i z e dc o a li nt h eb u n k e ri s c a p a b l et or u n 乒9 8h o u r su n d e rb m c rw o r k i n g c o n d i t i o n , w h e nt h ef o u rm i l l sw e r es t o p p e dw o r k i n g d u r i n gt h ed e s i g na n de x p e r i m e n to fp u l v e r i z e dc o a li n j e c t i o nc l a s s i f i e r , t h er e s e a r c h e r m a d ea ne x p e r i m e n to nt h eo r i g i n a la n dl e n g t h e n e ds t r u c t u r eo fc l a s s i f i e r s ，a n di te m b e d d e d t h r e ea i rg u i d e r so nt h ef l o wf i e l d sa n df l o wr e s i s t a n c e si nt h ec l a s s i f i e r sb yt h en u m e r i c a la n d p h y s i c a ls i m u l a t i o nm e t h o d 啊1 er e s u l ts h o w s t h a t ： ( 1 ) ms t r u c t u r ea n dd i m e n s i o n so ft h eg a sg u i d e rh a sg r e a t e re f f e c to nt h eo r i g i n a l c l a s s i f i e r sf l o wr e s i s t a n c e 1 1 1 er a d i u so f w i n d w a r da r cs u r f a c et o os m a l lo rt o ol a r g ew i l ll e a d t oh i g h e rf l o wr e s i d e n c ew h e na i rt h r o u g ht h ec l a s s i f i e r ( 2 ) a na p p r o p r i a t eh e i g h t e n i n gl e n g t ho fc l a s s i f i e r sc y l i n d e rs e c t i o nc a nr e d u c ef l o w r e s i d e n c ei ni ta n di tw i l lb e c o m el e s ss e n s i b l et ot h es t r u c t u r e 1 1 1 e r e f o r et h ed i m e n s i o no ft h e g a sg u i d e rc a ng r e a t l yr e d u c e dt h et e c h n i c a lr e q u i r e m e n to f t h eg a sg u i d e r sd e s i g n ( 3 ) u n d e rv a r y i n go p e r a t i n gc o n d i t i o n s ，t h ec l a s s i f i e rw h i c hu n d e raw i d el o a da n dt h e f l o wp r e s s u r er a n g ep r o m i s e st h eu p p e ra n dl o w e rp u l v e r i z e dc o a lw i l lb ei n j e c tf l u e n t l y , t h e m i x e da n dd i s t r i b u t e do fp u l v e r i z e dc o a lw i l lb eh o m o g e n e o u s l ya n dw i t h o u ts e c o n d a r y c l a s s i f i c a t i o no rs e d i m e n t a t i o n k e y w o r d s ：p u l v e r i z i n gc o a ls y s t e m ；c a p a c i t y - i n c r e a s i n gr e t r o f i t ；m i l lp u l v e r i z i n g s u r p l u s ；c l a s s i f i e r ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；p h y f i c a ls i m u l a t i o n i n 目录 摘要i i i l b s t i a i ( ；1 i 第一章绪论 1 1 研究背景l 1 2 国内外研究现状与进展1 1 3 课题研究思路8 1 4 主要研究内容8 第二章株洲电厂3 15 m w “w 火焰煤粉炉及制粉系统概况 2 1 锅炉设备概况9 2 2 锅炉运行概况9 2 3 锅炉煤质状况1 0 2 4 制粉系统及设备概况1 l 2 5 制粉系统运行概况1 2 第三章株洲电厂3 15 m w “w 火焰煤粉炉制粉系统改造方案研究 3 1 改造方案的设计原则1 7 3 2 改造初步方案1 7 3 2 1 改造初步方案概述1 7 3 2 2 改造方案的技术经济初步比较及推荐改造方案2 5 3 3 改造主要内容2 6 3 4 改造技术关键2 7 3 4 1 设备与管道布置2 7 3 4 2 煤粉仓容量3 l 3 4 3 注粉系统3 2 3 4 4 煤粉注入式粗粉分离器3 3 3 4 5 一次风机压头与容量3 5 3 4 6 磨煤机制粉裕量3 7 3 5 小结3 7 第四章制粉系统富裕出力计算 4 1 计算依据及方法3 8 4 2 磨煤机出力计算条件3 8 4 3 燃料消耗量计算3 8 4 4 磨煤机出力及制粉富裕量计算3 9 4 5 小结4 7 第五章煤粉注入式粗粉分离器的设计与数值模拟研究 5 1 数值模拟的目的及方法4 8 5 2 模拟对象相粉分离器( 两种) 4 9 5 2 1 导流装置结构设计5 0 5 2 2 模拟参数定义5 0 5 3 数值模拟结果及分析5 1 5 3 1 数值模拟结果5 l 5 3 2 模拟结果分析5 5 5 4 小结5 6 第六章煤粉注入式粗粉分离器的实验研究 6 1 实验目的5 8 6 2 实验系统的设计思路5 9 6 3 实验系统整体设计及计算5 9 6 3 1 实验系统中的设备选型与计算6 l 6 3 2 煤粉混合器的设计与实验研究6 3 6 4 实验测试系统及方法6 6 6 5 实验内容6 6 6 6 实验过程6 7 6 7 实验结果及分析6 7 6 8 实验结论6 9 结论与展望7 1 参考文献：7 4 致 射7 8 附录( 在学期间发表论文和参加课题情况) 7 9 1 1 研究背景 第一章绪论 由于近年来电厂动力用煤供应十分紧张，燃煤品质劣化现象严重，严重偏 离设计煤种n q l ，且燃煤来源十分复杂，频繁波动，双进双出钢球磨煤机制粉 系统的运行出现了以下问题h 】： ( 1 ) 制粉系统出力不能满足锅炉高负荷运行出力要求。由于煤质劣化现象严 重，燃煤灰含量远高于设计煤种，发热量及可磨性系数远低于设计煤种，因此， 即使磨煤机在最高负荷工况下运行时仍不能满足锅炉的满出力要求。实际运行 中，为了满足用电高峰时段的电网负荷要求，需要锅炉带满负荷运行，此时， 只有加大磨煤机的通风量以增加进入锅炉中的煤粉量，但这将使得磨煤机出口 的煤粉细度急剧下降，导致锅炉高负荷运行时煤粉燃烧效率下降，煤粉火焰延 长，炉膛出口烟气温度升高，过热汽温超温，甚至出现锅炉高负荷运行时灭火 的不正常现象睛川】。 ( 2 ) 低负荷工况制粉系统运行经济性较差。在正压直吹式制粉系统中，双进 双出钢球磨煤机的制粉量必须随锅炉负荷的变化而变化，锅炉负荷下降时，磨 煤机制粉量同步下降，钢球磨偏离最佳运行负荷工况( 比如锅炉带8 0 负荷时， 则只需要3 5 台球磨机运行，一台球磨机在低负荷下运行) 而导致运行很不经济 i s 0 ( 3 ) 高负荷时煤粉过粗。由于煤质下降及磨煤机选型偏小，锅炉高负荷时磨 煤机制粉出力不足，导致磨煤机出口煤粉过粗，细度无法满足高效低污染燃烧 的需要，使锅炉的燃烧过程恶化，煤粉燃烧不完全，燃烧效率降低一1 。 因此，针对目前火力发电厂因煤质变化而导致锅炉及制粉系统运行出现的 问题，故对制粉系统增容改造可行性研究显得十分必要与迫切。通过对制粉系 统增容改造进行的模拟与实验研究，提高制粉系统运行的经济性、可靠性及煤 种负荷适应性，改善锅炉的燃烧稳定性及燃烧效率，提高火力发电厂的煤种负 荷适应性、运行可靠性及节能减排均具有重要的现实意义。本课题以大唐华银 株洲火力发电厂3 1 5 m w “w ”火焰锅炉双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统为研 究对象，以期通过株洲电厂制粉系统的增容改造方案的模拟与实验研究，达到 对国内外双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统的设计、增容改造与优化运行具 有重要的借鉴与指导意义的目的。 1 2 国内外研究现状与进展 双进双出钢球磨机直吹式制粉系统是近年来我国“w 火焰燃烧煤粉 量采用的一种制粉系统，该制粉系统对煤种的适应性较强，磨制的煤粉细 均匀等优点。但由于是引进技术，其设计与运行关键技术还没有完全被消 因而这种制粉系统在运行中还普遍存在出力不足、低负荷制粉能耗大、高 工况煤粉细度较粗、制粉系统通风阻力大等缺点0 。 国内外对制粉系统出力不足的研究现状表明，制粉系统出力不足的主 因包括三个方面：制粉系统磨煤能力不足即在单位时间内将原煤磨 足细度要求的煤粉量不足：制粉系统通风能力不足即当煤粉细度满 炉燃烧要求的条件下，因通风能力不够而不能及时将合格的煤粉带出磨煤机而 在系统中进行多次循环，这降低了制粉系统的实际出力，同时也增加了制粉系 统的电耗；制粉系统干燥能力不足即当制粉系统的磨煤能力与通风能力 均满足要求时，因原煤水分过高，磨煤机不能及时将煤干燥而使煤粉相互粘接 成团成块，或粘附于磨煤机、制粉管道等壁面上而使出力严重下降u 2 1 3 1 。 下面将对国内外关于制粉系统出力下降的原因及提高制粉系统出力的措 施方面的研究现状进行概述。 ( 1 ) 国内外对制粉系统出力下降原因进行了深入的研究 实际煤种与设计煤种偏差过大将使制粉系统出力下降。实际煤种与设计煤种 偏差过大会影响制粉系统的出力。实际燃用的煤种与设计煤种相差较大，特别 是原煤中灰分的增高( 表现为矸石增多) ，煤的可磨性系数降低，造成磨煤机碾 磨出力下降而达不到设计出力；当雨季原煤水份增大时( 水份大于设计标准1 5 时) ，增加了制粉系统干燥负担，降低了制粉系统出力；另外，入炉原煤低位 发热量低于原设计煤种会使得在同等锅炉负荷条件下，煤粉的绝对耗用量增 加，引起磨煤机制粉出力相对不足。当实际燃煤热值更低、挥发分更低、灰分 更高时，单位时间内锅炉燃料消耗量增加，迫使制粉系统长期超负荷运行，这 将使制粉系统严重偏离其最佳运行工况，使锅炉的燃烧负荷需求与制粉系统最 佳运行间的矛盾更加突出钔。 磨煤机磨煤能力不足导致制粉系统出力下降。磨煤机碾磨出力不足与煤种、 磨内钢球加载量、不同规格钢球的装载比例、护甲型式与磨损程度等有关 1 5 - 1 7 。 磨煤机钢球是影响磨煤机出力的重要因素，钢球的材质选择、钢球装载量( 钢 球充满系数) 、钢球大小配比等对磨煤机出力影响较大。理论上，钢球装载量 在最佳钢球装载量以下，当煤种和原煤水分一定时，球磨机出力与钢球装载量 的0 6 次方成正比。因此，钢球装载量不足会导致球磨机磨煤能力下降。 2 另一方面，当超过最佳钢球装载量时，由于钢球充满程度增大，使钢球落 下的有效工作高度减小，钢球的撞击作用减弱，增加钢球装载量对提高磨煤出 力作用是一个递减的关系。同时随着钢球装载量的增加，球磨机噪声水平下降， 会给煤机控制系统输出一个虚假信号从而影响磨煤机出力。因此，在实际运行 中，通过钢球装载量的增加来补偿磨煤出力不足的作用是有限的。 钢球装载量通常用钢球充满系数来描述，其定义如下： 甲= g ( p 钾功x 1 0 0 r 11 、 、1 ， 式中g 钢球装载量，t ； v 球磨机简体容积，m 3 ； p 剪钢球的堆积密度，t m 。 对于不同型号的磨煤机，其最佳钢球充满系数是不同的。特定球磨机的最 佳钢球充满系数需要在实践中通过调整优化试验确定n8 1 。 同时不同特性的钢球在磨煤过程中的物理行为有较大的差别，磨煤机钢球 的选用应根据煤种进行。如质量好、硬度高的钢球在磨煤机内工作时容易砸坏 质量差、硬度低或硬度高而脆的钢球使之成为异形球或破球；异形球或破钢球 自身磨损消耗大、磨煤砸击碾磨能力弱而出力低，制粉电耗增加；硬度低、耐 磨性差的钢球，对煤的撞击和挤压研磨能力下降；冲击韧性不足的钢球，磨煤 过程中破碎率过高。如大量钢球在球磨机入口端脆性破裂，尺寸变小，而球磨 机入口端原煤粒度最大，是大尺寸钢球撞击破碎作用最大的位置，这样就影响 了球磨机的出力。二者都会导致球磨机内小钢球比例增加，出力下降。 此外，磨煤出力还受到钢球与球磨机衬瓦硬度之间匹配关系与磨煤机的陈 瓦的影响。当钢球过硬时，导致衬瓦磨损速度加快，也会影响磨煤能力u9 1 。每 台球磨机各有一套阶梯型衬瓦，衬瓦的外形决定着钢球的提升能力。随着运行 时间的延长，衬瓦磨损量增大。衬瓦磨损超标时，球磨机磨煤能力就会大大降 低2 们。 磨煤通风量的减少将使制粉系统出力相应减少。与其他型式的磨煤机不同， 双进双出钢球磨煤机的磨煤出力不是靠直接调节给煤机转速来控制的，而是借 助调节进入磨煤机的一次风量来控制的。由于筒体内存有大量煤粉( 这是煤位 控制的结果) ，因此，当一次风机出力增加时，磨煤机内的通风量增加，其携 带的煤粉流量也同时增加。制粉系统运行时的最大通风量主要受到两方面的影 响。一是制粉系统设计及设备选型时一次风机的流量、压头与制粉系统通风阻 力间的匹配关系；二是实际运行过程中，制粉系统中实际通风阻力的大小，这 一点对制粉系统实际通风出力具有很大的影响。制粉系统运行一段时间后，系 统内的主要设备及管道可能出现不同程度的堵塞，增加了通风阻力，因而使得 制粉系统的实际出力明显下降。因此，如何防止管道与设备出现堵塞成为制粉 3 系统设计的一大难题。 给煤系统运行不畅使球磨机出力下降。原煤仓内衬板脱落堵塞下煤口 煤水分过高导致原煤仓内壁面煤粉结块堵塞下煤口等均会使下煤量不足， 机煤层厚度减小，球磨机载煤量达不到额定的最佳载煤量要求，致使球磨 力下降。此外，双进双出球磨机给煤机的控制是依据磨煤机简体实际煤位 节给煤机转速，以此来控制球磨机出力。当煤位测量装置不准确、可靠性 时，会导致给煤量不足心1 。2 1 。 粗粉分离器的设计与选型不当等原因是制粉系统出力下降的重要 之一。直吹式制粉系统中没有细粉分离器，因此，粗粉分离器的工作特性 决定了制粉系统的工作特性及锅炉的燃烧负荷特性。径向型粗粉分离 积利用率低、阻力大，煤粉均匀性差、循环倍率高。分离器的容积强度选 当会导致难以调整粗粉分离器出口的煤粉细度。在众多因素中，分离器内 流场设计及气固两相分离元件的型式、数量、安装位置等对粗粉分离器的通风 阻力、分离效率及煤粉的均匀性具有重要影响，而粗粉分离器运行中分离元件 及气流通道的堵塞与否对制粉系统的出力起着决定性影响口5 1 。 分离器内部有回粉时，帘板易被分离器入口的气流吹起，主气流将直接冲 刷帘板内侧，部分含尘气流直接通过被吹起的帘板下空间进入内锥体，直接随 气流进入粗粉分离器出口的一次风管中，增加了煤粉中的粗大颗粒份额，大大 降低了煤粉的均匀性。同时短路气流也影响到内锥体内的分离器状态，将部分 已经分离下来的粗颗粒又吹到粗粉分离器出口，也导致煤粉细度变粗，均匀性 变差。 分离器顶部有细度调节挡板，它是影响粗粉分离器性能的最重要因素，决 定着分离器，特别是离心分离的分离效果和制粉系统的煤粉细度。细度调节挡 板的设计、安装缺陷及长时间运行后均会使其效果下降。分离器下部金属内锥 体磨损甚至磨穿，上部锥体锥面内弧面的防磨材料磨损、脱落，都会造成分离 效果下降，煤粉粒度不符合要求。 分离器锁气器不严密会形成系统内漏。在气流的冲刷和振动下，锁气器挡 板常常不严密、歪斜、甚至脱落，这样就会造成：在锁气器开口处气流与锁气 器上部形成直通，大大减弱了分离器重力分离和离心分离的效果，粗粉直接进 入系统后段；分离出来的合格煤粉重新吸入制粉系统，在系统中进行无用的循 环，消耗了部分制粉能力；回粉锁气器挡板脱落，造成回粉管堵塞，煤粉堵塞 粗粉分离器的故障，粗大颗粒煤粉无法回到球磨机进行再磨制障卜2 7 】。 4 ( 2 ) 国内外对提高制粉系统出力的措施开展了大量的研究工作并取得显著效果 制粉系统试验调整与优化。机组大修后对制粉系统进行性能测试与调整试 验，主要内容为磨煤机钢球装载量特性试验、分离器细度挡板特性试验、通风 量特性试验、磨煤机出力试验和综合性能试验。通过各项试验和对各运行参数 进行的综合调整，及时发现和处理设备和系统缺陷，优化确定制粉系统的最佳 运行参数。乌拉山发电厂3 号炉制粉系统改造后磨煤机制粉出力由3 6 7 t h 提 高到4 5 4 t h ，制粉系统单位电耗平均降低6 7 9 k w h t ，锅炉飞灰可燃物含量降 低，锅炉效率提高0 6 5 ；江油发电厂1 0 0 4 t h 锅炉制粉系统设备治理和综合 性能调整试验后，制粉出力可平均提高1 0 以上，制粉单位电耗平均下降9 8 以上，提高了制粉系统出力和整个机组的经济性睥8 。3 2 1 。 管理与优化磨煤机钢球加载量。定期对钢球质量进行检验。按规定测试钢 球的耐磨性和冲击韧性指标，定期检查钢球磨损情况，筛选淘汰不合格小球和 磨碎钢球，以保证钢球质量。通过试验确定钢球最佳配比。优化不同规格钢球 的装载比例，定期淘汰不合格的钢球。为使钢球加权平均直径维持5 0 m m 理 想状况，大唐石门电厂根据实际煤质及同类电厂经验，取0 6 0 、m 5 0 、4 0 三 种钢球的重量配比为l ：l ：l 和3 ：4 ：3 及1 ：3 ：1 进行试验，结果表明：后 两个配比均能获得更好效果：3 ：4 ：3 配比的研磨面稍大，但对煤粉细度更为 有利。利用机组大小修停运机会对磨煤机检修消缺的同时、逐台出球检查筛选， 新装钢球采用同一质量的低铬球，取0 6 0 ：5 0 ：4 0 = 3 ：4 ：3 重量比装球， 维持磨煤机在运行中以5 0 m m 的钢球为主、钢球加权平均直径维持0 5 0 m m ， 以后根据磨煤机运行电流情况可适时补加5 0 的同质钢球，根据煤质情况适当 补充0 6 0 钢球。通过这一举措获得高出力低损耗的综合效果。根据经验，一台 磨煤机一般累计运行5 0 0 0 h 左右或根据运行情况随主机组停运检修时筛选球按 上述要求重装球一次，以便磨煤机长期运行在高出力低损耗工况。霍州发电厂 将单台磨煤机钢球装载量由原设计的5 0 t 改为3 5 t ，钢球规格改为4 0 ，5 0 ， 0 6 0 ，3 种钢球分别按3 ：4 ：3 的比例进行装配。磨煤机载球量的减少、钢球 规格的优化，降低了钢球的消耗量，使磨煤机的运行电流明显减弱3 3 5 1 。 改进磨煤机钢瓦。磨煤机在运行中，燃料大部分集中在筒体进口端，燃 料粒径也沿筒体长度减小，而钢球的分布基本上是均匀的，因而在简体的两端， 衬瓦所承受的载荷有很大的区别，在出口端衬瓦不仅要承受摩擦力还要承受更 强烈的冲击力。因而，简体两端的衬瓦可以选用不同的材质，使出口端衬瓦不 仅具备足够的耐磨性还具备相对较高的韧性，以减少出口端衬瓦脆断的可能 性。霍州发电厂逐步对8 台磨煤机钢甲瓦进行改造，更换为无螺栓、耐磨材质 波浪瓦，取得了较好的效果p 们。 粗粉分离器改造。 结构，上部锥体锥面和 功解决了粗粉分离器的 厶改造霄 图1 1 粗粉分离器改造结构示意图图1 2 改造后的分离器结构示意图 汉川电厂制粉系统( 钢球磨中储式) 改造方案是将原来的轴向i 型粗粉分 离器改造为新型的串联双轴向粗粉分离器( 如图1 1 ) ，最终达到提高制粉系统 出力，降低煤粉细度，并提高煤粉均匀性以及煤粉的燃烧和燃烬性能，从而提 高锅炉机组运行水平口5 1 。 云南阳宗海发电有限责任公司2 5 炉采用风扇磨煤机直吹式制粉系统，对原 箱式单流惯性分离器进行彻底改造，选用结构简单、阻力小的惯性分离器，但 结构形式改为圆筒形锥帽调节式，具体结构见图1 2 所示。改造后分离器阻力 下降，通风量有所增加；磨煤出力达到并可超过设计出力，能满足锅炉带负荷 需要；煤粉细度得到了较大的改善，同时煤粉均匀性也有明显的改善r 1 2 时，现有3 套制粉系统出力基本能满足锅炉带满负荷需要；( 2 ) 当燃用 北方优质无烟煤时，且煤粉细度r 9 0 = 8 左右，4 套制粉系统同时运行可基本 满足满负荷运行要求；( 3 ) 当燃用攸县无烟煤等低挥发、难磨煤种时4 套制粉系 统同时运行都不能满足锅炉满负荷运行要求。表2 5 为湖南省电力建设调整试 验所对株洲电厂现有制粉系统在试验煤种1 与煤种2 工况下制粉系统出力的试 1 2 时近年来受电力改革及煤炭市场化影响，投产至今入炉煤种均偏离设计值，且 煤种复杂，煤质较差且变化幅度大，造成满负荷运行时制粉系统经常满出力运 行，煤粉细度r 9 0 = 1 5 - 2 0 甚至更高，燃烬困难，导致飞灰可燃物偏高、影响 机组的经济、稳定运行h 。 由于煤炭市场的变化，故株洲电厂考虑燃用当地攸县黄兰矿区的无烟煤方 案，攸县黄兰矿无烟煤为极难着火难燃尽无烟煤，v d 。f = 4 o 5 1 l ，a a r = 2 6 5 1 - 3 3 5 ，q n 。t a ，- - 1 9 0 4 0 k j k g ，哈氏可磨度为6 8 ，攸县黄兰矿区的无烟煤品质均 低于设计煤( v a a f - - 7 3 0 ，q n c t - - 2 0 9 9 0 k j k g ，h g i - - 9 0 ) 。因此全部或掺烧该煤 种，锅炉运行稳定性尤其经济型将受到影响。为改善燃用攸县黄兰矿无烟煤锅 炉运行的经济性，必须考虑获得更细的煤粉，以提高燃尽率。 火电厂中影响制粉系统出力的主要原因表现在分离器的分离效率、磨煤 机的干燥出力、通风出力和研磨出力等方面，而提升出力的主要措施有两个方 面：( 1 ) 磨煤机的优化。包括磨煤机内钢球及加载量的优化、磨煤机内煤量的优 化、通风量的优化、干燥出力的提高、不同直径钢球比例的优化等方面。( 2 ) 制粉系统中粗粉分离器的优化和改造。 在上述情况下，该电厂委托西安热工研究院有限公司对制粉系统做了相关 改造及改后的调试试验，改造即在原有制粉系统上加装了动静粗粉分离器。改 造后的调试试验选取醴陵娄底煤，贵州煤，醴陵汇辉煤，南煤作为调试试验 煤种，在四种试验煤种下分离器电机转速与煤粉细度r 9 0 、磨煤机最大出力的 关系如图2 3 中( a ) 、( b ) 、( c ) 、( d ) 所示。 加装动静粗粉分离后制粉系统出力情况如表2 6 所示( 西安热工研究院调 试报告) 。从表中的试验数据可以看出在低热值、低挥发分，较难磨煤种下， 株洲电厂4 套制粉系统出力难以满足锅炉满出力运行要求，制粉系统出力不足 的情况下，容易引起锅炉高负荷运行时煤粉过粗，从而导致燃烧效率严重下降。 8 ：_ 乏。：；曼兰i ：譬j = ：j 一蔓曼一生：兰i 7 0 ： ? j 一。： ：? ， ：。： ? 一? 一 ! 1 。 i r _ - 二l r o _ 一一一t - - i r _ ：i ：一一f 。i ：r ；- ， 二 2 笛? _ ：一”主 。“；，；一。 叠堰 鉴r i 雾一薰，薹警 ， i 2 0 州毒：玮量? * ! i 吲ij iiii 职 ”，l ，一一 乙；二“：二；：0 ：。；，畸一：o 二二i 。+ = = j 4 一一i 一。二 ：一 要1 5 姜s ：一；，：ji ；毫曼量兰一i j 毒等一：二i ：一 一二! ij j t ：# 墨 ! ：= _ i ：j 毒= = = = = ；i 骞三三王 4，i 1 ；i 一。 1t 一 篡2 ? ：。；：，：，? ；： ：? ： ：7 ； 曩i i 1 一h ： 。曩：# 三：一； = 曼 ； 兰j 一 5 ；i 一 l - 一 0 4 一 0 一 襽 秬謤 襽 襽秬匕 ； ；叶；- 呻 。一 0 一 r 弱鞠瑚 渤0 印o00 分离誊电机分离墨电机转速缸 煤粉细度和分离器电系磨煤最大出力和分离器电 ( a ) 醴 w ：? ；蠢：上一+ 一：三：i “：蔷等黯毫。j 专翻 ：薹豢 ；- p ；一j ， 9 孑 慕! ，一；i j 誉 n 。l ； i j 、r ：；l 一一j 一1 f 一f 毒6 乏二。：。一二- ：j i 。i | i i 1 j ：i 一- i ；|；、c ! 5 羔。 赫蔫南 萋艟耋粪孽耄 j 二嘣；? # 毒；荨；鞍= 十叶 o 一r，。_ 1 。! ! + 一 i 。# ；：、一毒 匿涮耋童 ：皇：。：主。i 。；0 。：h ；专：j0 二：0 i 一 。 10 。l 一5t ，。； l蝴ll 务葛墨电机转蓬耐分离晷电捉转 煤粉细度和分离器电系磨煤最大出力和分离器 ( b ) 醴 8 卜? = ： 。： = i 。； 三j ! 一r ， ? l 一：譬 * j h j ；譬心 二。二；，；：。“：! ；： g 莲蓑露 矧；墓# 曩二 鹱鼍囊 i = 专二j - ：j 一：二二，：童主i 三主l _ - j 、i 鬃 j - ： ；：兰；一t n ：；= ； i ：；一：一：；” 二+ ：； 一赣譬罩：毒 ；一 j ， ：一 囊謦 “：一；一：f ：，。： j 暑； ；f ：；二：； 。l ； 。” ：。； of 一i ；。曼基。2 + 量釜2 墨墨 ： ； 分离器电弧转速 煤粉细度和分离器电系磨煤最大出力和分离器电 ( 煤粉细度和分离器电机转速关系磨煤最大出力和分离器电机转速关系 ( d ) 南煤 图2 3 四种试验煤种下分离器电机转速与煤粉 细度r 9 0 、磨煤机最大出力的关系图 表2 6 加装动静粗粉分离后制粉系统出力情况 然而提升制粉系统出力的另一种主要措施是对磨煤机的优化，关于这方面目 的改造，全国有许