300MW中儲式制粉系統鍋爐上的細粉分離器改造及效果分析

艾達高

【摘要】通過對某電廠300MW中儲式制粉系統鍋爐當前運行情況的分析，確定存在細粉分離器分離效率過低的問題。根據設計參數及規程，并結合先進分離技術，進行了細粉分離器的高效改造，改造后，機組運行穩定、參數平穩、減溫水一定下降，改造取得成功。

【關鍵詞】細粉分離器；效率；改造；效果

引言

細粉分離器是中間儲倉式制粉系統中重要的分離設備，目前我國使用的大多是離心式細粉分離器。其基本原理是利用離心力將煤粉從風粉混合物氣流中分離出來，分離出來的煤粉落入粉倉，乏氣由排粉機通過一次或三次風管送入爐膛燃燒。如果細粉分離器效率低，即氣粉混合物不能很好地被分離，乏氣中大量帶粉，將帶來以下問題：

（1）三次風帶粉過多，造成爐膛火焰中心上移，相應地過熱器管壁超溫和飛灰可燃物增加，排煙溫度升高，爐內各受熱面熱負荷偏離設計值，這些不僅降低了鍋爐效率，而且給安全生產帶來了隱患；

（2）三次風大量帶粉增大了對其后設備的危害，加劇了排粉機葉輪、蝸殼、三次風管道、噴口的磨損。由于排粉機磨損嚴重，有些電廠機組運行一個月左右就要焊補葉輪，增加了檢修的工作量和維護費用；

（3）當乏氣帶粉量較大時，制粉系統的啟停對鍋爐負荷、氣溫、氣壓影響較大，無法通過調整給粉機轉速來保證氣溫、氣壓的穩定，而且影響爐膛滅火保護裝置的正常動作。爐膛滅火時MFT動作，給粉可迅速切斷，但由于隨排粉機進入爐膛的煤粉太多，有時爐膛仍會發生爆燃。

由此可見，細粉分離器的分離效率對電站鍋爐及制粉系統的安全經濟運行有很大的影響。

1、設備概況

某電廠有2臺由哈爾濱鍋爐廠引進美國CE公司技術設計制造的HG-1025/18.2-MW10型號鍋爐。為亞臨界壓力中間再熱自然循環汽包爐，配東方汽輪機廠300MW凝汽式汽輪發電機組。該爐采用四角切圓燃燒系統，5層火嘴共20個，其中下兩層為雙通道水平濃淡分離低氮煤粉燃燒器，上三層為寬調節比水平濃淡低氮煤粉燃燒器。采用鋼球磨中儲式熱風送粉制粉系統，配四臺DTM350/700鋼球磨煤機。送、引、一次風機各2臺。分別于1996、1997年投產發電。設計燃用黃陂煙煤與晉東南無煙煤的混煤。

原配備的細粉分離器型號及主要技術參數：

型號3500Hw—XBY，內徑φ3500mm，內圓筒φ2100mm，切向進口尺寸（橫×高）910×1800mm，出口φ1500mm。排粉機型號及設計參數：型號M5-29-11N20.5D，轉子直徑Φ2052mm，轉速1452r/min，設計風量102000m?/h，全壓10000-11000Pa。設計煤粉細度R90為8-12%。

2、運行存在的主要問題及原因分析

近年來，某電廠運行人員反應，2臺300MW機組鍋爐在實際運行中，長期存在較多影響機組安全、穩定、經濟運行的現象。具體表現是：排煙溫度偏高、減溫水量大、屏式過熱器超溫嚴重、啟停磨煤機對爐內燃燒擾動大、低負荷下啟停磨煤機負擺動大等。

經多方分析認為，造成當前運行存在問題的主要原因是：

（1）由于2臺300MW機組投運時間過長，設備損耗累積，尤其是制粉系統細粉分離器多年未進行治理性改造，造成三次風帶粉量偏大，在啟停磨煤機時對爐內燃燒沖擊較大；

（2）近年來由于全國性煤炭市場的變化，2臺機組長期燃用煤質嚴重偏離設計煤種，導致鍋爐設計與實際情況不否，引起鍋爐燃燒不穩。

隨后，某電廠進行了細粉分離器效率試驗，試驗結果顯示，#2C制粉系統分離器效率平均僅77%，遠低于設計效率90%。

由此可確認，細粉分離器效率偏低是造成當前運行實際問題的主要原因之一。

3、高效細粉分離器改造選型

根據設計參數及有關規程標準，由某電力設備修造有限公司進行了高效分離器的設備改造設計，設計邊界條件及設計參數如下：

介質流量：Q=102000m3/h，煤粉細度：R90=8～12，筒體內流速：3～3.5m/s（取3m/s），高效細粉分離器選型公式：D=X1000mm，Q：系統通風量m3/h，W：細粉分離器筒體內流速米/秒，D=X1000=3466，最終定型：細粉分離器為φ3500mm

此外，采用該電力設備修造有限公司專利技術，將原細粉分離器改造為高效細粉分離器，主要改造思路是：在原來細粉分離器排氣管處增加螺旋導流板、百葉窗、旋轉導流器、反射屏等部件。使得細粉分離器的分離效率提高到90%以上.降低排粉量，從而提高排粉風機葉輪的使用壽命。

4、細粉分離器改造實施

根據改造方案，進行了如下細粉分離器的改造內容：

（1）在排氣管入口處按裝百葉窗和旋轉導流器，其作用是乏氣進入排氣管前，先經過導流器導向，減少流動阻力損失，導向的結果還使氣流以一定的旋轉強度在百葉窗中把進入排氣管的部分煤粒子再次分離出來（二次分離）。（2）在進口的切線15。處到百葉窗之間安裝導流板，其作用是強迫風、粉混合流作自上而下的切向旋轉運動，使風、粉混合流產生最大離心力把煤粉粒子甩向為筒壁。（3）在細粉外錐體末端按裝反射屏，其作用是抑制落入集粉斗中的合格煤粉不易被旋轉氣流吸卷上來，提高分離效率。

改造完成后，與原分離器對比，對比示意圖見圖1。

5、結論

（1）細粉分離器分離效率下降時，顯著影響鍋爐的燃燒穩定性。尤其在低負荷下，啟、停制粉系統，導致鍋爐燃燒失穩。

（2）對細粉分離器進行針對性改造，可有效解決排煙溫度高、減溫水量大等經濟性指標，同時，也很好地緩解了屏過超溫帶來的四管爆漏。