双进双出钢球磨煤机双可调式动静态分离器的优化试验研究

双进双出钢球磨煤机双可调式动静态分离器的优化试验研究

李洋,夏辉,易晓坚,陈超

中国能源建设集团华中电力试验研究院有限公司 410000

摘要：本文分析了双进双出钢球磨煤机可调式动静态分离器的结构和工作原理，并对湖南省某电厂双进双出钢球磨动静态分离器进行了试验研究，在不同动态分离器转速、不同静态分离器折向挡板开度、不同磨煤机出力以及不同料位情况下进行分析，通过对试验数据的整理分析得到，在机组安全稳定运行的基础上，考虑到燃烧的经济性和燃烧效率，动态分离器转速维持在900~1000rpm，静态分离器折向挡板维持在25~30%，磨煤机出力维持在50t/h，磨煤机料位在1000Pa时，机组的经济效益最好。

关键词：磨煤机；动静态分离器；煤粉细度；试验研究

Abstract:This paper analyzes the structure and working principle of the adjustable dynamic and static separator of the double inlet and double outlet ball mill, and conducts an experimental study on the dynamic and static separator of the double inlet and double outlet ball mill in a power plant in Hunan Province. The analysis is carried out under the conditions of different dynamic separator speeds, different static separator baffle openings, different mill outputs and different material levels, On the basis of safe and stable operation of the unit, considering the economy of combustion and combustion efficiency, the rotating speed of dynamic separator is maintained at 900~1000rpm, the bending baffle of static separator is maintained at 25~30%, the output of coal mill is maintained at 50t/h, and the economic benefit of the unit is the best when the level of coal mill is 1000Pa.

Keywords:Coal mill; Dynamic and static separator; Pulverized coal fineness; Experimental study

0 引言

双进双出钢球磨煤机作为火电厂制粉系统的重要设施，具有广泛的适用性，可以磨挥发分低、硬度高的煤种。每台磨出口都有双可调的动静态分离器[1-3]。目前国内双进双出钢球磨煤机主流的分离器类型有：静态折向挡板的分离器、动态旋转分离器以及双可调式动静态分离器[4]。磨煤机上配用双可调式动静态转子分离器用于调节煤粉的细度，同时可以使煤粉细度均匀性更好。文献[5-8]通过对动静态分离器进行试验分析，对分离器在不同的工况下进行试验分析，得出有利于煤粉细度的情况，同时能够更好的满足机组的经济性[9]。

为了得到更好的燃烧效果，本文分析了双进双出钢球磨煤机双可调式动静态分离器的分离性能，研究了不同动态分离器转速、不同静态分离器折向挡板开度、不同磨煤机出力以及不同料位对于煤粉细度的影响。

1 研究对象及原理

双可调式动静态分离器是基于静态分离器的基础上设计的[10-11]。虽然静态分离器能够起到分离出较粗煤粉，降低煤粉细度的效果，但基于静态分离器的结构特点，相比于挥发分低的劣质煤来说，要达到满足要求的煤粉则需要更小的挡板间隙，这将导致磨煤机的阻力升高、出力降低。经过长时间运行后还会出现折向挡板磨损严重、间隙增大、煤粉细度变粗的现象[12-13]。

双可调式动静态分离器可以通过叶轮转速与静态折向挡板进行调节，可以将煤粉在在重力、撞击、折向惯性以及向心力等的作用下实现分离[14]，同时可以满足煤粉在磨中的循环次数降低，进而提升煤粉的细度和均匀性，还能够降低磨煤机的阻力，提升磨煤机的出力，减小静态折向挡板的磨损，达到提升磨煤机的经济效益。其中分离器的结构如下图1所示。

图1  动静态分离器结构

2 分离特性试验结果及分析

2.1 设备概述与煤质分析

本文通过对湖南省某电厂630MW超临界发电机双进双出钢球磨煤机进行试验研究。该机组制粉系统有6台双进双出钢球磨，与之相匹配的燃烧系统为24个双旋风煤粉燃烧器，同时为降低NOx排放，锅炉布置了26个燃尽风喷口。下表1为磨煤机的设计参数。

表1 磨煤机主要设计参数

在试验期间，主要燃用本地无烟煤和北方烟煤，在试验过程中共取样4次，入炉煤的煤质如下表2所示，试验过程中煤质基本稳定，（收到基低位发热量Qnet，ar为20.60-21.52MJ/kg，收到基灰份Aar为26.46%-28.37%，干燥无灰基挥发份Vdaf在10.6-12.4%之间），各指标符合要求。

表2 试验期间煤质情况

2.2 不同动态分离器转速对磨出口煤粉细度的影响

该电厂使用的磨煤机为济南重工集团制造的MGS4372型双进双出钢球磨煤机，其中磨煤机使用的钢球为中铬球，装球量为52吨，配比为Φ60:Φ50:Φ40:Φ30=1:1:1:1，磨煤机的动态分离器采用变频调速电机进行运行，经过文献分析发现，动态分离器的转速对于煤粉细度的影响较大，在保证机组安全稳定运行的基础上，保持负荷稳定，试验用磨煤机出力保持稳定，静态分离器折向挡板开度为25%，改变磨煤机动态分离器转速，然后测量磨煤机出口煤粉细度，得到动态分离器转速对煤粉细度的影响，试验时，动态分离器转速分别维持在600rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm，得到的相关参数如下表3所示。

表3 动态分离器转速与煤粉细度R90的关系

图2  动态分离器转速与煤粉细度R90的关系

动态分离器转速与煤粉细度R90的关系如下图2，由表3和图2得到，动态分离器转速的提高，煤粉细度R90逐渐增加，当动态分离器的转速为900rpm时，煤粉细度R90在11.3%；当动态分离器的转速为1000rpm时，煤粉细度R90在10.3%；可见当动态分离器的转速在900-1000rpm之间时，为最佳。在动态分离器转速增加的过程中，磨煤机的功率也随之增加，考虑到机组运行的经济性，分离器的转速不易过高，另外，在机组运行过程中，当分离器转速过高后，磨煤机容易出现堵磨的风险。

2.2 不同静态分离器折向挡板开度对磨出口煤粉细度的影响

试验期间进行了静态分离器折向挡板不同开度下（25%、30%、40%、50%）的试验分析。通过试验发现，相对于调整动态分离器转速而言，当静态分离器挡板开度逐渐关小时，磨煤机制粉细度逐渐变小，而系统阻力变化不明显，这一点有利于在保证制粉出力的同时，减小煤粉的细度，增加机组运行的经济性。如图3所示，在分离器转速为900rpm时，通过多组试验得出，静态分离器挡板开度控制在25-30%。

图3  不同静态折向挡板开度与煤粉细度的关系

2.3 磨煤机出力对煤粉细度的影响

在保证机组安全稳定运行的情况下，只调节磨煤机的出力，其余参数都投自动运行，测量磨煤机出口的煤粉细度，分析煤粉细度与磨煤机出力的关系。试验过程中时动态分离器转速控制在900rpm运行，静态分离器折向挡板在25%的开度，在三种（50t/h、55t/h、61t/h）不同磨煤机出力的情况下检测磨出口的煤粉细度。其中5

5t/h为额定出力，61t/h为磨煤机允许的最大出力。试验结果见下表4和图4。

表4  磨煤机出力与煤粉细度R90的关系

图4  磨煤机出力与煤粉细度R90的关系

由图4可以得到，当磨煤机出力降低时，煤粉细度增加，在磨煤机的出力在50~55t/h时，此时煤粉细度R90维持在10%左右，符合机组运行的要求，但是减小煤粉细度能够很好的改善飞灰与灰渣中可燃物的含量，能够保证机组的经济性，起到节能的作用。基于上述分析，在保证机组安全稳定运行的情况下，维持磨煤机的出力在50t/h，能够更好的提升机组的经济性。

2.4 不同料位对煤粉细度的影响

双进双出钢球磨煤机的料位自动控制系统是通过磨煤机的料位的变化来调节给煤机的转速的，进而保持一定的磨煤机料位，保证磨煤机的给煤量和出口煤粉一致，在保持一次风量和磨煤机出力不变的情况下，较高的磨煤机料位可以增加煤粉在磨煤机中的时间，让煤可以得到更好的磨制，煤粉细度会更细，但是较低的磨煤机料位与较高的磨煤机料位正好相反。在本次试验过程中，磨煤机的料位取的是料位压差信号，磨煤机料位的单位取Pa。

图5  磨煤机料位与煤粉细度R90的关系

在试验之前，磨煤机料位维持在600Pa左右，同时保持磨煤机的出力为50 t/h。其它各项参数都投自动运行，以保证机组的安全稳定运行，然后在4个不同料位（600Pa、800 Pa、1000Pa、1200Pa）条件下进行试验分析，试验结果见图5。

由图5可以得到，在磨煤机料位的升高时，煤粉细度也随着变细，当料位为1200Pa时，煤粉最细。但是出于机组经济性的考虑，在磨煤机料位较高时会加大制粉的耗电量，同时也会影响磨煤机的出力，而且，当料位较高时也会增加堵磨的风险，通过上述分析，磨煤机的料位在1000Pa时，既能满足煤粉细度的要求，又能保证机组的经济性。

3 结论

经过试验，在不同动态分离器转速、静态分离器折向挡板开度、磨煤机出力以及磨煤机料位对煤粉细度影响的一系列试验分析，得出结论如下：

（1）动态分离器转速是煤粉细度变化的最大影响因素，分离器转速由600rpm提高到1400rpm时，煤粉细度R90由18.3%变为3.2%，考虑到燃烧的经济性以及设计的要求，动态分离器转速控制在900~1000rpm最佳。

（2）静态分离器折向挡板的开度在实际机组运行过程中是很少去调节，通过试验分析得到，折向挡板保持在25-30%的开度为宜。

（3）通过试验发现，磨煤机出力越低，煤粉细度也越低，为了满足燃烧的经济性以及系统的稳定性，磨煤机的出力维持在50t/h。

（4）在磨煤机料位的升高时，煤粉细度也随着变细，但是出于机组经济性的考虑，在磨煤机料位较高时会加大制粉的耗电量，同时也会影响磨煤机的出力，而且，当料位较高时也会增加堵磨的风险，故磨煤机的料位在1000Pa时，既能满足煤粉细度的要求，又能保证机组的经济性。

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作者简介：李洋（男），1990年2月，民族：汉族，籍贯：山东菏泽，学历：本科，职称：工程师，研究方向：电力工程技术。夏辉 易晓坚 陈超