磨煤机输粉管煤粉流量分配的均匀性和煤粉细度的优化调整

磨煤机输粉管煤粉流量分配的均匀性和煤粉细度的优化调整

某330mw机组的自适应自然循环锅炉采用双轴向旋转锅炉，配备四个zgm103级绕射检测器。每台磨损机配备6根输粉管，用于1层焦煤粉的燃烧。磨层编号由下至上为A/B/C/D。在正常运行时,在MCR负荷下投3台磨煤机。锅炉运行中出现一些以下问题:燃烧器出口火焰发红、发暗;燃烧器出口火焰温度较低,燃烧器区温度最高为1380℃,最低为1020℃;大渣中未燃焦碳含量有时高达25%,飞灰可燃物为4%～7%;倒磨层运行时,风量调节十分困难;过热汽温超温,在不同的磨层组合状态下,过热器减温水总量高达80～110t/h等,极大地影响了锅炉运行的安全性和经济性。电厂为此进行了燃烧调整和磨煤机优化调整试验。本文根据试验结果,重点探讨挡板开度变化对输粉管煤粉分配均匀性和煤粉细度的影响规律,简要分析磨煤机运行特性对锅炉运行以及燃烧的影响。1炼焦机输粉管参数匹配性差主要测试方法是:在输粉管上装煤粉等速取样装置,取样煤粉由200目和90目气流筛过筛。一次风速测量采用背靠管、微压计。此外有飞灰等速取样,红外温度测量议,顺磁式氧量计等。试验发现造成前述问题的主要原因是4台磨煤机输粉管中煤粉流量分配偏差较大,燃烧器与磨煤机输粉管参数匹配性较差,以BCD磨组合运行的试验为例,在分离器档板开度均为55°时,B、C、D磨输粉管的煤粉分配最大偏差分别达到51.8%、29%、61.8%。这一现象在不同类型磨煤机上都存在。其直接危害是造成每只燃烧器煤粉流量和煤粉细度存在较大差异,燃烧器配风难以掌握,煤粉流量过低的燃烧器出口火焰温度下降,燃烧不稳定,甚至出现有的火检探头检测不到火焰的现象。而煤粉流量过高的燃烧器出口火焰过度缺氧。致使飞灰和灰渣可燃物也随之提高,即燃烧器出口煤粉浓度与高温回流区的不匹配性导致这种现象出现。2工艺调压与档板开度的关系图1和图2分别给出B磨在不同档板开度时输粉管煤粉分配偏差和R90的偏差。由图可见,随档板开度增加,输粉管煤粉分配的均匀性提高,煤粉分配的最大偏差由46.6%降低到25%;但随档板开度增加,R90值提高,对应图2中第2管的R90值由6.4%提高到19.6%,且各管的煤粉细度偏差也成倍增加。从机理上分析,在其它条件不变时,煤粉细度与档板开度之间有确定的关系。即随着档板开度变小,R90值越小。但各输粉管煤粉分配的均匀性与档板开度之间并没有必然性的确定关系。因为煤粉气流通过档板之后,各输粉管煤粉分配主要取决于各输粉管道的阻力特性或煤粉分配器的分配特性,另外也与各输粉管进口部位的煤粉气流的流动稳定性条件以及流动方向有关。从本例实际试验结果来看,档板开度对各输粉管煤粉分配的均匀性具有一定的影响,这与此类中速磨煤机内部的结构有关:由于煤粉气流经分离器档板后折向进入输粉管(图3),且各台磨档板安装角度不同,因此造成了档板调节对于煤粉分配的均匀性具有强烈的扰动。同类磨煤机的试验还表明随档板开度减小,输粉管煤粉分配的均匀性也可以提高,如图4给出档板开度为62.5°、53°和45°的煤粉流量偏差变化即说明了这一现象。ZGM113型中速磨煤机出口的煤粉管道的阻力特性是通过煤粉管道进口部位的缩口大小调整的,所以,降低输粉管煤粉流量分配的不均匀性应首先通过管道阻力特性的调平来实现。对于本例而言,如果在运行中不具备输粉管阻力特性调整的条件,那么降低输粉管煤粉分配不均匀性的制约因素就是煤粉细度,通过优化调整档板开度可以解决这一矛盾。3调整后的磨组工作特性BCD磨组合运行时,根据提高输粉管煤粉分配均匀性和降低飞灰和灰渣可燃物的要求,以上层燃烧器的煤粉细度合格为原则,应将D磨出口的煤粉控制在R90≤18%的范围。由试验可知,D磨出口的煤粉细度R91=18%时的档板开度为45°(见表1数据)。由于受磨煤机中档板安装角度不同和煤粉管道长度和弯头等因素影响,D磨对应的上层煤粉管道工作特性比下层差,根据表1的试验数据,分别将D、B磨的档板开度设为50°、55°。优化调整后的磨组工作特性试验数据列于表2。由表2数据可见,调整后的磨组工作特性偏差减小,但D磨输粉管的煤粉流速偏低。图5的数据变化趋势表明,调整后的煤粉流速仍然具有较大差别,流速越低,流速偏差也越大。1号、5号、6号输粉管的煤粉流速低于20m/s,试验中发现了这几根输粉管中煤粉沉积的现象,有待进一步调整。虚线表示平均流速。上层燃烧器的燃烧条件优于下层。下层火焰因为受到冷灰斗的冷却作用,着火稳定性条件自然变差,因此在保证燃烧稳定性的条件方面,应首先考虑下层燃烧器对应的磨煤机具有较高的煤粉浓度和较高的煤粉气流流速以及较细的煤粉粒度。表2的数据也正好符合了上述的要求。对于BCD磨组合运行的情况,如果将下层燃烧器对应的B磨档板开度也调整到50°,则虽然煤粉颗粒细度提高了,但输粉管道中煤粉分配的不均匀性对各燃烧器燃烧工况的不良影响也相应增强。4调整后的煤粉分配特性各台磨煤机输粉管煤粉分配均匀性和煤粉细度优化调节的目的是根据各台磨输粉管阻力特性和挡板调节特性对煤粉分配的均匀性影响,在保证煤粉细度合格的前提下,将煤粉分配偏差减小到规定的10%以下,但鉴于国内外中速磨设计水平,中速磨的煤粉分配偏差通常只能限制在20%左右或以下。磨煤机及其输粉管道系统的特性不同会使各台磨的煤粉分配受到不同程度的影响。图6分别给出D、C磨调整前后输粉管的煤粉分配偏差。其中D磨在调整前档板开度为50°时的煤粉分配偏差最大值达62%,对应的R90值为26.4%;C磨在调整前档板开度为55°时的煤粉分配偏差最大值达29%,对应的R90值为18.4%。说明D、C磨输粉管系统的煤粉分配特性不好,因此对D、C磨输粉管的缩孔进行了调整,大致调平了D、C磨输粉管系统的煤粉分配特性。在此基础上,进一步通过调整档板开度和风粉比(或通风量),将D、C磨输粉管的煤粉分配偏差分别减小到20%、10%,相应的R90值控制在18%、15.6%。从而提高了磨煤机输粉管与燃烧器的匹配性,改善了燃烧工况。根据试验可知,磨煤机煤粉分离器和煤粉分配器的调节特性对输粉管煤粉分配均匀性和煤粉细度起决定性的作用,其次才是通风量或风粉比、压差、输粉管煤粉流速等运行参数的调节。因此,优化运行试验是十分重要的。过度依赖档板调节会造成较大的节流损失,引起风机电耗增加,通过输粉管煤粉分配的调平和控制一次风压,调节风煤比等手段,在一定程度上也能起到提高煤粉分配均匀性的效果。5调整前后燃烧状态对比磨煤机优化调整后,锅炉运行性能有明显的提高,汽温易于控制,减温水量大幅度减小。调整前后的数据对比见表3。实测A、B2层燃烧器出口火焰温度比改造前平均高出70℃,燃烧状态明显好转,火焰检测信号增强。灰渣含碳量由调整前的24.6%降低到12.6%。虽未达到理想效果,但通过调整摸索了基本规律,为进一步调整提供了基础。6煤粉分配的均匀性,主要有三大因素(1)磨煤机及输粉管道的煤粉分配特性是决定输粉管煤粉流量均匀性的首要因素。(2)同类型磨煤机的试验结果表明,挡板开度对煤粉分配均匀性有一定影响,但两者之间没有确定的关系。即随挡板开度减小,有的煤粉分配均匀性可能降低,而其它可能提高。其次,分离器档板