锅炉磨煤机出力不足原因分析及解决方法

Alexandria2020

锅炉磨煤机出力不足原因分析及解决方法

摘要：针对某330MW发电机组磨煤机存在石子煤量大、出力不足的问题，应用冷态试验和分析对比的方法，找到了磨煤机存在问题的原因，提出了磨煤机风环和磨辊进行技术改造方案。结果表明：改造后磨煤机石子煤量大幅度减少，出力提高至磨煤机设计出力，取得了良好效果。

关键词：电站锅炉;磨煤机;风环改造

制粉系统是电站锅炉的主要子系统，磨煤机.作为整个制粉系统的核心设备，其运行状况直接关系到锅炉带负荷能力及炉内燃烧的安全性和经济性。某电厂配备5台HP863型磨煤机，HP型磨煤机是磨煤机的主要型式之一，在火电厂被广泛应用。HP型磨煤机设计时风环风速偏低，这会造成磨煤机石子煤量偏大甲，出力不足等问题。近年来，因煤炭供应紧张，价格不断上涨，致使火电厂燃料成本持续走高，燃用低价劣质煤已成为各电厂降低成本的重要途径。劣质煤在磨煤机中被磨制成煤粉的过程中，对设备和工艺的要求更加苛刻，煤粉的质量直接影响锅炉燃烧的效果。因此，对HP磨煤机进行适当的改造，以提高磨煤机.对非设计煤种的适应性，以减少石子煤量，提高磨煤机出力，是当前亟需解决的问题。

1.研究现状及需要解决的问题

1.1 研究现状

某公司锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的HG-1065/18.5-YM1型、亚临界一次中间再热、自然循环汽包炉。锅炉采用单炉膛、II型布置、外护板，采用平衡通风以及四角切圆燃烧，炉膛上部布置2层SOFA风、1层OFA风，设计燃用准东五彩湾烟煤。每台锅炉配套5台上海磨煤机厂生产的HP863中速磨煤机，正常运行时4运1备。每台磨煤机上部的分离器引出4根一次风煤粉管道，分别带锅炉同一层的四角喷燃器一次风喷口。磨煤机在运行设计煤种时的出力为42.34 t/h，最大出力为47.04 t/h，磨煤机其他主要参数见表1。

表1   磨煤机主要设计参数（锅炉最大连续工况）

1.2 原因分析

(1)石子煤排放量大。目前磨煤机风量为70 t/h时，风环出口平均风速为33.41 m/s，运行中各磨煤机石子煤排放量平均约为2  t/h，已远超过设计排放值(0.037t/h)，影响磨煤机的正常运行。造成HP磨煤机石子煤排放量大的原因较为复杂，除了煤质、运行调整等原因外，风环出口风速的高低也是影响石子煤排放量的重要因素。磨煤机在实际运行中，石子煤通过风环自.上而下落至石子煤室，一次风通过风环进入研磨区。在风环侯口处，流向相反的热风与石子煤进行激烈的碰撞，把混在石子煤中较细的煤粉分离出来重返磨碗，防止煤粉和石子煤一起被排除，所以，磨煤机风环处的风速是关系到磨煤机石子煤排放量大小的关键参数。为了确认磨石子煤排放量大的原因是否和风环出口风速有关，特进行风环处的实际风速的测量，保证磨煤机入口风量表盘示值为70t/h，用特制靠背管测量磨煤机风环出口动压、静压，计算磨煤机风环出口风速，测试结果如表2所示。

表2   磨煤机风环出口风速测量结果（70 t/h）

从表2可知，风环出口平均风速为33.41 m/s，且各测试点偏差较大，最高34.66m/s，最低30.96m/s。根据文献《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》，风环流速在任何出力下不得低于40m/s，如果磨煤机最低出力按40%、最低通风量按75%考虑，则满负荷时的风环风速应为55m/s以上。目前风环出口的实际风速普遍低于规定值，且均匀性差，表明磨煤机内部空气动力特性差，存在结构性缺陷。故着手对风环进行改造，优化磨煤机内部动力场，提高风环出口的风速，减少无序漏风和紊流，提高磨煤机整体的性能，降低石子煤量。

(2)磨内检查发现，动静间隙过大，造成一次风不完全流经风环，而从该间隙旁路进人机体，在相同一次风量条件下，造成风环出口风速不足，不能有效托起煤粉，使得部分原煤经过风环进入侧机体，被石子煤刮板排出机体变成石子煤。具体如图1所示。

图1 磨内检查

约有至少20%的风量从该间隙(图1圈中区域)进入机体，从而降低了风环出口风速，另外从间隙进人的这部分风破坏了磨煤机内的流场，降低了磨煤机的性能。所以必须调整叶轮可调罩与导向板之间的间隙，如现有技术手段实现困难，也.可考虑在整体优化叶轮装置时，统一治理。

(3)磨煤机出力不足。2台锅炉共计10台磨煤机普遍存在出力不足缺陷。1号炉磨煤机历史.最大出力为40t/h，2号炉A、B、C磨历史最大出力为35t/h，D、E磨最大出力为40t/h；连续运行时间超过一个月后，各磨出力均有不同程度下降，已严重影响机组正常带负荷能力和公司开展配煤掺烧工作。磨煤机出力包括研磨出力、通风出力和干燥出力，整个磨煤机出力取决于其中的最小者。

近期停炉检修发现，磨煤机研磨部件均有不同程度的磨损，磨辊最大磨损量为29mm，约占辊套总厚度的32%，各辊套外圆均磨成凹状。研磨件磨损一方面增大磨煤机结合面间隙，另一方面由于外形的改变而降低了磨煤机的研磨制粉能力，所以磨煤机出力不足的主要原因是磨辊磨损严重所致，可以通过更换金属陶瓷复合材料磨辊及衬瓦方式来实现。

1.3 需要解决的问题

根据磨煤机当前的运行现状，提高磨煤机整体的运行性能需要从以下几个问题人手：

(1)提高磨煤机风环出口风速，降低石子煤量。(2)提高磨煤机出力。(3 )提高磨煤机的检修周期，降低检修维护费用。

2 磨煤机改造方案

2.1 风环改造

该电厂HP磨煤机风环风速偏低造成石子煤排量大的问题已影响到磨煤机的整体性能。本方案主要通过在保证磨煤机通风量没有改变的前提下，减少风环通流面积，通流面积从0.4679m2减小至0.3556 m2，以达到提高风环处风速的目的。同时旋转喷嘴由原来的铸件变为焊接件，延长了“使用寿命”。

2.2 调整间隙

如图2所示，调整叶轮可调罩的动静间隙，通常在不影响磨煤机运行条件下，间隙越小，一次风旁路风量越少，动静间隙宽度的设计值为10mm，由于磨损、调整不当等原因，实际测量的结果远远大于此值，故对此间隙重新进行调整至设计值。

图2 磨煤机局部结构

2.3 磨辊改造

陶瓷合金复合辊套、衬板是由陶瓷颗粒与高铬铸铁一次性浇注而成，结合紧密，兼具了陶瓷与高铬的特性，即有陶瓷的高耐磨性能，同时具备了高铬铸铁的机械性能，不易碎裂、剥落，故更换金属陶瓷复合材料磨辊及衬瓦。

3 效果评价

(1)改造前，风环角度沿筒壁倾斜，且存在一定的沸腾区域，具体如图3所示。

图3 改造前风环结构

改造后风环角度向磨碗中心倾斜，且消除了沸腾区域。改造后风扫面积更大，减少磨碗上方的惰性区域，提高了磨煤机的输送出力，另外粗的煤粉颗粒被抛回磨碗，无沸腾区降低了磨损，同时也有效降低了石子煤量。

图4 改造后风环结构

改造前后磨煤机风环处的参数如表3所示。

表3  改造前后磨煤机风环处的参数

由表3可知，改造前，风环出口处的速度仅为33.41 m/s，不符合文献火电厂磨煤机出力不足原因浅析中风环流速在任何出力下不得低于40m/s的规定，将目前的面积减小四分之一，则速度上升至48.18 m/s，这一速度和磨煤机推荐的气流速度相符。

在保持同样的煤质参数、同样煤量、同样的一次风量，参数稳定的情况下，进行了风环改造及间隙调整后的磨煤机性能试验。试验结果表明：石子煤量由改造前的0.08%降低至0.028%，降低了65%，改造后的石子煤量符合磨煤机设计标准。

(2)改造后磨煤机出力达到42t/h，较改造前至少提高20%。彻底解决了因磨煤机出不足导致锅炉出力受限的问题。

(3)提高了磨煤机的使用寿命，降低了维护和检修成本。由于金属陶瓷复合材料寿命是普通高铬铸铁材料的3到4倍，磨煤机的使用寿命大大提高。电厂磨煤机在使用金属陶瓷复合材料，至少可以减少3次磨煤机大修(3年内)，目前1台300 MW机组磨煤机大修费用为25万元左右，则3年可节省75万元检修费用。

4 结论

(1)磨煤机进行风环结构改造后，石子煤排放量显著降低，达到了设计标准，运行近半年时间，没有再出现石子煤排放增加的现象，石子煤排放量大制约磨煤机出力的问题得到了有效解决。

(2)本次涉及的一系列改造，磨煤机的整体性能得以提升，煤粉细度R90降低了3%~5% ，煤粉的均匀性也有所提高。

(3)从更换陶瓷磨辊后的改造效果来看，磨煤机出力可增加20%左右，达到了磨煤机最大出力的设计要求。

(4 )本次成功改造，为同类电厂解决类似问题提供了思路，具有一定的指导意义。

内容来源：锅炉专业