HP1003中速磨煤机分离器改造后的试验研究

19.9 10.44 25 44.66 55.99 2.92 9.51 0.74 0.5
1.2 试验设备及方法
4.6 4.4 4.2 磨差压(kPa) 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0
图 2 分离器转速与煤粉细度的关系
118 116 114 112 110 108 106 104 102 100 98 135
3 动态分离器改造效果
3.1 煤粉细度可调范围增大 在配置动态分离器后， 煤粉细度调节较为灵活， 可以通过调节动态分离器转速来调整磨煤机出口的 煤粉细度以满足煤种或负荷的变化。 根据试验结果， 当动态分离器转速在 60～120 rpm 范围内变动时， 煤粉细度 R90 从 23.28%降为 7.19%，煤粉细度变化 幅度很大， 分离器转速 60 rpm 的变化引起煤粉细度 R90 16.1%的改变。该厂一期磨煤机改造后，动态分 离器转速在 85～100 rpm 变化时，煤粉细度 R90 从 36.8%降为 18.6%[1]，分离器转速 15 rpm 的变化引 起煤粉细度 R90 18.2%的改变。相比一期 MPS 磨煤 机的改造效果，二期改造后动态分离器对煤粉细度 的调节特性更好，更便于运行人员通过调整分离器 转速来调节煤粉细度。 3.2 煤粉分配均匀性提高 在锅炉运行过程中，如果各一次风管内的煤粉
磨煤机电流及差压的影响。试验煤种的分析结果如 表 2 所示。
表 2 试验煤质分析
工业分析/% Mar Aar Var Fcar Car 元素分析/% Har Oar Nar Sar 热值/(MJ/kg) 可磨性 Qnet,ar 20.64 (HGI) 64
0 50 70 90 110 分离器转子转速(rpm)
2.1 动态分离器转速特性试验 试验过程中控制磨煤机给煤量在 48t/h 左右， 磨 煤机进口一次风量在 93t/h 左右，调整动态分离器 转速分别为 60rpm、 70rpm、80rpm、 90rpm、 100rpm 和 120rpm 进行试验，结果如图 2、3 所示。
25 20 R90(%) 15 1.1 10 R90 5 均匀性指数 1.0 0.9 0.8 130 1.4 1.3 均匀性指数 1.2
HP1003 中速磨煤机分离器改造后的试验研究
HP1003 中速磨煤机分离器改造后的试验研究
邹 磊，岳峻峰，宁新宇，梁绍华，张恩先，黄
（江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211102）
摘 要：针对某电厂将其 HP1003 中速磨煤机原挡板式分离器改造为动态旋转式分离器，进行了磨煤机性能试
磊
验研究。分析了分离器转速和磨煤机出力对煤粉细度、均匀性指数、磨煤机电流及差压的影响。在比较分析改 造前后试验结果的基础上，对动态分离器的改造效果进行了评估。研究结果表明，改造后磨煤机出口各支粉管 的煤粉分配均匀性得到明显改善， 粉管煤粉分配最大偏差较大修前降低了 20%； 同时煤粉细度的可调范围增大。 试验结果为国内同类型改造提供了借鉴和参考。 关键词： HP1003 中速磨煤机；动态分离器；煤粉细度；改造
节性能差、且均匀性也不佳，影响锅炉运行的经济 性和安全性，同时锅炉燃烧器附近存在结渣问题。 为此电厂在确保锅炉安全、经济运行的前提下，对 4 号锅炉磨煤机现有分离器进行了改造，由原内置 式静态挡板式分离器改造为内置式动态旋转式分离 器。为摸清改造后磨煤机的性能，进行了 HP1003 中速磨煤机动态分离器改造后的试验研究，分析了 分离器转速和磨煤机出力对煤粉细度、 均匀性指数、
式中， mline 为管道内煤粉质量流量，t/h； msample 为 煤粉样质量， g；Dline 为煤粉管道的内径， m；D probe 为零压取样头的内径，m； n 为取样点个数；t 为取 样时间间隔，s。
2 试验结果分析
140
磨电流(A)
HP1003 中速磨煤机分离器改造后的试验研究
23.28%降为 7.19%，细度可调范围较大。从试验数 据分析，磨煤机出口煤粉均匀性指数随着分离器转 速的升高而增大。各支管的煤粉均匀性指数较好， 除分离器转速在 60 rpm 工况外， 其余工况煤粉均匀 性指数均在 1.1 以上，在转速达到 120 rpm 时，煤 粉均匀性指数达到 1.38。 从图 3 可以看出，磨煤机电流和差压随动态分 离器转速的升高而增大。 分离器转速从 60 rpm 上升 到 120 rpm 时，磨煤机电流增加 15 A 左右，磨煤机 差压增加 1.23 kPa 左右。二者受分离器转速的影响 较大。其主要原因是因为分离器转速升高后，分离 出的粗煤粉粒子增加使得磨碗上的煤层厚度增加， 这不仅增加了磨辊的碾压能量也使磨碗喷嘴处的流 动阻力增加；同时分离器转速升高后，风粉混合物 流经转子分离区域的流动阻力也会增加。 2.2 磨煤机出力特性试验 将分离器转速设定为 80rpm，通风量按磨煤机 出力与通风量曲线进行控制。给煤量分别设定为 30t/h、40t/h、48t/h 和 56t/h，相应的磨煤机进口通 风量分别为 81 t/h、87 t/h、93 t/h 和 98 t/h。不同出 力下煤粉细度的变化情况如图 4、5 所示。
表 1 HP1003 磨煤机特性参数
项目 最大出力/(t/h) 保证出力/(t/h) 磨辊加载方式 最大通风量/(t/h) 保证出力下的通风量/(t/h) 最大通风阻力/(kPa) 磨煤机单位功耗/(kWh/t) 磨煤机转速/(r/min) 数值 61.7 55.5 弹簧变加载 102.1 98 4 8.67 33.01
。 南京热电厂曾在其 DZM
[3,4]
钢球磨煤机上将挡板式分离器改造为静动结合型旋 转分离器，同样取得了良好的效果 。我国现役的
[5,6]
HP 磨煤机多采用挡板式静态分离器，普遍存在煤 粉细度调节不便及煤粉分配均匀性不佳等问题 根据在其他类型磨煤机上的成功经验
[1-4]
。
，在 HP 磨
煤机上配备动态分离器来提高其分离特性也是可行 的。目前国内有关 HP 磨煤机动态分离器改造的经 验还鲜有介绍。 为此， 笔者通过进行某电厂 HP1003 中速磨煤机由原静态挡板式分离器改造为动态旋转 式分离器后的性能试验，分析了分离器改造后磨煤 机的工作特性。同时在对比分析改造前后试验结果 的基础上，对动态旋转式Байду номын сангаас离器的改造效果进行了 评估。旨在为国内 HP 磨煤机同类型改造提供相关 技术参考。
差压 磨电流
55
75
95
115
分离器转子转速(rpm)
图 3 分离器转速与磨煤机差压、电流的关系
图 1 煤粉等速取样装置(AKOMA)
从图 2 可以看出，动态分离器对煤粉细度的调 节作用十分明显，煤粉细度随转速的增加而减小， 转速越高，煤粉细度减小的趋势越明显。动态分离 器主要从两个方面对煤粉颗粒进行分离，一方面煤 粉粗颗粒因质量大而克服气流的曳引力与旋转叶片 发生碰撞，从而飞逸出分离区；另一方面，分离区 中的颗粒既受到气流曳引产生的向心力又受到叶片 (1) 旋转产生的离心力作用，当离心力大于向心力时， 颗粒飞逸出分离区，在涡流下旋力作用下，粗颗粒 从气粉流中分离出来。 因此， 在分离器结构确定后， 转速是影响煤粉细度的主要因素，可以通过调节转 速来控制离心力的大小，从而控制分离器出口煤粉 细度[8,9]。当磨煤机通风量一定时，煤粉颗粒因气流 曳引产生的向心力基本不变，而转子转速越高，颗 粒受到的离心力越大，分离作用越强。分离器转子 转速从 60rpm 上升到 120rpm 时，煤粉细度 R90 从
图 4 磨煤机出力与煤粉细度的关系
5 4 压力(kPa) 4 3 3 2 25 35
差压 磨煤耗电率
10.6 10.4 10.2 10.0 9.8 9.6 9.4 9.2 9.0 8.8 8.6 55 65
分配不均，势必会造成某些燃烧器缺风和某些燃烧
磨煤耗电率(kW.h/t)
器缺煤的现象，从而使燃烧器偏离最佳工况工作。 当煤粉分配不均时，会产生炉膛火焰偏斜，局部热 负荷过高；炉内某些区域由于煤粉浓度过高造成还 原性气氛而加剧结渣和高温腐蚀过程；一次风管内 的风粉流动也因煤粉分配不均，造成某些管道内煤 粉浓度过高或风速过低，导致煤粉在管内沉积甚至 堵管；同一根管内粗细颗粒的不均还会造成机械不 完全燃烧损失增大等问题。因此，煤粉分配均匀性 应从两个方面分析。 （1）各支一次风管内煤粉量的
23 22 R90(%) 21 20 19 18 17 25.00 R90(%) 均匀性指数 35.00 45.00 55.00 磨煤机出力(t/h) 1.30 1.25 均匀性指数 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 65.00
由图 4 可知，除出力在 40 t/h 的试验工况煤粉 细度稍有波动外，其它试验工况的煤粉细度 R90 与 出力呈线性变化关系，煤粉细度 R90 随出力降低而 减小，这与锅炉负荷越低经济燃烧要求的煤粉细度 越细一致[10]。煤粉均匀性指数随着出力的增加而减 小， 出力在 56t/h 时， 煤粉均匀性指数仍在 1.0 以上。 从图 5 可以看出，磨煤机差压随着磨煤机出力 的增加而增加， 磨煤机差压与出力基本呈线性关系。 磨出力从 30 t/h 增加到 57 t/h 时， 进口压力由 4.19kPa 增加到 7.86 kPa， 增加了 3.67 kPa。 磨煤耗电率则随 磨煤机出力的增加而显著下降，在出力低时受出力 影响较大，在出力高时受出力影响较小。磨煤机出 力由 30 t/h 增加到 57 t/h， 磨煤电耗由 10.36 (kW·h)/t 下降到 8.79 (kW·h)/t。
141
45 磨煤机出力(t/h)
图 5 磨煤机出力与磨煤机耗电率和差压的关系
第五届江苏省电机工程 青年科技论坛论文集
2011 年第 6 辑 (总第 151 辑)
分配偏差； （2）同一支管内煤粉均匀性指数。从试 验结果看，配置动态分离器后，磨煤机 5 根出粉管 煤粉分配偏差得到了明显的改善。在相同工况条件 下，从改造前的各粉管最大煤粉分配偏差 28.8%下 降到 8.28%， 各支管煤粉分配最大偏差减小了 20%。 改造后各支粉管煤粉均匀性指数基本都在 1.1 以上， 较改造前煤粉均匀性指数 1.0 左右有所提高。图 6 为相同出力下磨煤机改造前后煤粉分配偏差的比 较。
[5]
采用如图 1 所示的煤粉等速取样装置 AKOMA 在 煤粉分配器出口一次风粉管道上进行煤粉取样 。各 根煤粉管道粉量分布采用磨煤机出口管取样煤粉质 量与其平均煤粉量进行比较的方法计算。管道内煤 粉质量流量可由下式计算。
mline 0.036msample ( Dline D probe ) 2 (n t )
0 引言
动态旋转式分离器以其煤粉细度调节特性好、 分离效率高和煤粉分配均匀等特点，在我国电厂锅 炉制粉系统中得到了广泛的应用。国内许多新建及 现役机组制粉系统通过配备动态旋转分离器或将原 静态挡板式分离器改造为动态旋转式分离器，来适 应煤质以及机组负荷频繁变化对煤粉细度调整的要 求。扬州第二发电厂曾进行一期 MPS 磨煤机动态 分离器改造， 效果良好
1 设备概述
1.1 动态分离器分离原理与特点 动态旋转式分离器与静态挡板式分离器的分离 机理不一样。在挡板式分离器中，颗粒主要通过与
由于原 HP1003 中速磨煤机在运行中一直存在 各煤粉管粉量分配不均匀的问题，同时煤粉细度调
139
第五届江苏省电机工程 青年科技论坛论文集
2011 年第 6 辑 (总第 151 辑)
[1,2]
静止的折向挡板的撞击作用分离。虽然挡板式分离 器也存在离心分离，但因其切向速度较低，产生的 离心力场较小。而在旋转式分离器中，除了依靠颗 粒与旋转叶片撞击分离外，主要是依靠转子转动， 使气流旋转，正常运行时产生较大的离心力场来实 现分离，其分离的主要作用是颗粒的离心分离，而 叶片的撞击作用相对小得多。与静态挡板式分离器 相比，动态旋转式分离器分离效率高，煤粉细度调 节方便，出粉中的粗颗粒较少。因此在磨煤机出力 不同及煤质发生变化的情况下，均可达到要求的煤 粉细度，有利于适应锅炉负荷及煤质的变化。 1.2 研究对象 某电厂 4 号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司 生产的 HG-1956/25.4-YM5 型超临界参数变压运行 直流炉，采用前后墙对冲燃烧方式，制粉系统为正 压只吹式， 配置 6 台上海重型机器厂制造的 HP1003 型中速磨煤机，设计 BMCR 工况时 5 台运行，1 台 备用。HP1003 磨煤机主要特性参数如表 1 所示。