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介紹：聊城電廠一期工程600MW"W"火焰鍋爐雙進雙出磨煤機制粉系統的設計特點及調試改進結果。該磨媒機制粉系統在磨制硬度較高的煤種時，主要存在煤粉細度不穩定及細度偏粗等問題。通過改變裝球尺寸和比例，改進分離器及回粉閥結構及優化調試等綜合措施后，煤粉細度由原R75=17%左右提高到R75=8%左右，取得了較好的效果。回粉閥門問題是導致煤粉細度不穩定的主要因素，應對存在的回粉閥拒動問題引起足夠重視。

關鍵詞：雙進雙出磨煤機 調試改進

0前言

磨煤機是鍋爐重要的燃燒設備，磨煤制粉系統的優化調試是燃煤火力發電機組調試的主要組成部分。尤其是磨煤機出力及煤粉細度，將直接影響到鍋爐燃燒的經濟性和出力。本文針對聊城電廠一期工程600MW"W"火焰鍋爐配備的metso雙進雙出磨煤機制粉系統存在的煤粉細度不穩定及煤粉細度偏粗等問題，進行了優化調試及改進。對所遇到的問題，進行了簡要分析和探討，以供專業人員參考。

1　設備概況

山東聊城發電廠一期工程投產的兩臺600MW發電機組，配備了英國Mitsui Babcock公司生產的"W"型火焰鍋爐，采用"W"火焰燃燒方式，燃用80%的無煙煤＋20%的貧瘦煤。鍋爐制粉系統配備6臺雙進雙出滾筒式磨煤機（如圖1所示），采用制吹燃燒方式。磨煤機為美國metso公司生產，型號為14′-0″×18′-0″，筒體直徑：4267mm，筒體長度：5510mm，有效長度：5486mm，筒體有效容積：131m3，筒體轉速：16.77rpm，離心式粗粉分離器直徑2740mm，最大鋼球裝載量：103.1t。在設計風煤比下，磨煤機設計最大出力：51.3 t/h，燃煤的HGI為67±5，煤粉細度為R75=9%（即75um篩子的通過率為91%）。

2　磨煤機系統的冷態調試

2.1　風量測量裝置的標定

該磨煤機的負荷及燃燒自動控制均與風量相關，而一次風量的準確測量直接影響到整個燃燒控制的準確和可靠。磨煤機一次風流量測量采用了機翼測風裝置，分別安裝在各磨煤機入口上游一次風道處。為便于運行中正確控制風煤比，在鍋爐冷態試驗中對所安裝的機翼測風裝置逐個進行了冷態風量標定試驗，以便能夠準確控制其風煤配比。按照試驗標定的流量系數K和風道流通截面積F確定出的計算公式輸入DCS控制系統，計算公式如下：

G=1.414×K×F×(ΔP×ρ) 0.5 kg/s

其中介質密度ρ(隨機根據溫度壓力測量值計算) kg/m3

式中：K-流量系數 （標定值）

F-機翼處風道截面積 m2

ΔP-機翼測量壓差 Pa

2.2　一次風流量均勻性調試

每臺磨煤機分為2端，每端各配置一臺粗粉分離器。分離器內裝可調擋板以調節煤粉細度。不合格的粗煤粉經過氣動定時全開全關式回粉閥門返回磨煤機重新磨制，合格的煤粉通過φ814×10mm煤粉管道分別送至爐拱兩側的旋風子（至燃燒器），在各主煤粉管道上布置有可調節縮孔，用以調整磨煤機兩端的風量分配。在垂直煤粉管道上游設置有月牙形孔板，用以調整煤粉均勻性。每根主煤粉管道后通過分流器又分為2根φ560×10mm的分支煤粉管道，將煤粉氣流送至爐拱上部的旋風子，通過主煤粉噴口和乏氣噴口射入下爐膛燃燒。

每臺磨煤機至燃燒器處有4根一次風粉管道，由于各一次風粉管道的長度及彎頭數量不相同，其管道的阻力有所差別。根據燃燒優化的需要，為使磨煤機兩端風粉管道中的流量均勻，通過調整水平管道上的調節縮孔，均勻分配磨煤機兩端的的一次風流量。在鍋爐首次

圖1 磨煤機制粉系統簡圖　　　　　　　圖2 磨煤機分離器簡圖

啟動前，對各一次粉風管道流量均勻性進行測量和調整。熱態運行中，分別控制磨煤機一次風量在21kg/s、17kg/s、14kg/s工況下，測量磨煤機兩端一次風量，測試檢查各煤粉管道內的風量偏差并調整均衡。經調試后，同一臺磨煤機兩端一次風量分布基本均勻，最大流量偏差為3.4%。磨煤機的4根一次風粉管道中的風速基本均勻，其最大偏差不超過5%。

2.3　磨煤機裝球調試

在磨煤機裝載鋼球試驗時，為避免磨煤機無煤空運轉造成波浪瓦和鋼球的損傷，改進了磨煤機的調試方法。即在試轉每次加裝鋼球前，先加入約3 t爐渣填料。按照規定的直徑及比例分三次裝球，初裝球量占最大裝載量的70%。實測數據表明，各臺磨煤機的裝球量與電流特性基本一致。根據試驗得到的鋼球裝載量G與電流I之間的關系定期加鋼球。

3　煤粉細度優化調試

3.1　影響煤粉細度的因素

單從燃燒的角度講，煤粉愈細，加熱到著火溫度就愈快；燃煤磨得細，反應的表面積增大，煤粉著火及燃盡的品質得到提高；要獲得穩定的煤粉燃盡效果，必須維持合格的煤粉細度，對燃燒無煙煤鍋爐而言，煤粉細度要求更高。鍋爐設計634MW負荷（設計煤種）下，6臺磨煤機運行工況的鍋爐熱效率為92.5%，設計未燃燼碳熱損失2.0%，設計煤種下的磨煤機煤粉細度為R75=9%。而在實際運行中，煤粉偏粗較多且不穩定，從而影響了鍋爐的燃燒效率，飛灰含碳量高達20%，使未燃盡碳熱損失超過5.0%，嚴重影響了鍋爐機組的燃燒經濟性。為此，需要對磨煤機進行優化調試，以達到正常出力下的合格煤粉細度。

影響煤粉細度及磨煤機出力的因素較多，當磨煤機型式及結構參數確定后，分析影響煤粉細度的因素主要有：1、運行參數的影響。如；裝球量、比例及其充填度，磨煤機料位、風煤比及大罐通風量等； 2、磨制燃料的特性。如：磨制燃料的顆粒度、燃料的可磨度、水分等；3、分離器的分離效率。如：分離器結構特性尺寸，分離器擋板調整位置，回粉閥門是否正常等均會對分離效率產生影響。

3.2　磨煤機運行參數的調試

⑴鋼球比例及數量調試

一般裝球量會影響磨煤出力，鋼球配比會影響煤粉細度。試運初期先按最初裝球量加裝鋼球，鋼球配比為F60、 F50、F40、F25分別為36.5%、27%、24%、12%，總加球量為最大裝球量的70%。按照ISO 9311規定，用旋轉式煤粉取樣裝置在設計風煤比下取樣分析，煤粉細度偏粗，一般煤粉細度R75=16%～19%左右。后增加2t小鋼珠進行測試，煤粉細度改善并不明顯。在采取上述措施見效不大的情況下，徹底改變裝球比例，剔除F60的大鋼球，增加小鋼球的比例，將原裝球尺寸調整到F50、F40、F25，裝球比例調整為15%、40%、45%，共加球到81t，占最大裝球量的80%。經取樣分析后，煤粉細度大約能夠提高2～3個百分點，但效果有限，仍達不到燃燒所要求的煤粉細度。

⑵風煤比的調整

磨煤機出力及煤粉細度受風煤比的影響較大，同時也受到磨煤機料位的影響。一般風煤比大、通風量大時煤粉偏粗，其攜帶出的煤粉量和顆粒也大。運行中通常受到煤質的變化，尤其是一次風量受被磨制煤發熱量的變化，影響較大。發熱量高時（達到26000kJ/kg），一次風量低；發熱量低時(20000 kJ/kg)，相應的一次風量也高；由于發熱量的不穩定，造成磨煤機通風量的變化，進而影響到煤粉細度。按照磨煤機預設的風煤比控制曲線運行，顯然不適合煤質大幅度波動的運行情況。因此，需根據煤質及實際運行情況，及時調整控制風煤比，避免煤粉細度的波動。

⑶燃料的可磨度測試

磨制燃料的可磨度也是影響煤粉細度的因素之一。一般可磨度HGI大的煤較容易磨制。為排查磨制煤種的難磨因素，對所燃煤種的HGI可磨度等特性進行了測試。根據測試結果，河北無煙混煤的HGI為48，山西陽泉無煙煤的HGI為64.2，山東王村貧煤的HGI為82.2，魯能煤炭集散中心的混煤的HGI為79.2，除河北無煙混煤的可磨度較低比較難磨外，其余均在校核煤質的范圍內（HGI為59～81）。由于煤質不夠穩定，可磨度的變化可能也是影響煤粉細度波動的因素之一。如：菏澤鍋爐采用的磨煤機與聊城磨煤機型號相同，結構相同，但菏澤入爐燃料的HGI為90～93，菏澤磨制的煤粉細度能夠達到R75=8%左右，而聊城磨煤機磨制的煤粉細度較菏澤差距甚大。被磨制燃料的硬度高低，也是造成煤粉偏粗的重要因素。

3.3　磨煤機分離器的調試改進

⑴分離器擋板角度的調試

對離心式分離器來說，擋板調節特性除受結構形狀的影響外，一般還與其上下的間隙有關，其間隙越小，分離效果越好。但由于制造、安裝等方面的原因，往往存在較大的間隙，

圖3　EB分離器擋板調節特性

圖5改進前分離器擋板安裝結構　　　　　圖6改進后分離器擋板安裝結構

導致部分風粉氣流短路，使得分離器擋板特性發生變化，擋板關到最小，煤粉細度未必最高。因而，需要通過調試確定其最佳的擋板開度，并通過調換分離器擋板轉軸與擋板的相對位置，改善其擋板分離特性。在分離器改進前，通過測試不同擋板開度下的煤粉細度，得出分離器擋板的調節特性。圖3為磨煤機改進前的分離器擋板調節特性，其擋板開度在"M+2"位置時的煤粉細度最佳。

⑵回粉閥門調試與改進

對metso雙進雙出磨煤機而言，盡管通過調節磨煤機的粗粉分離器擋板能夠改變煤粉細度。試驗發現原磨煤機設計狀況下，煤粉細度并不穩定，隨著磨煤機負荷的波動而變化。造成煤粉細度波動的原因之一是回粉閥門氣動全開全關設計不合理。原設計回粉門由氣缸帶動，并通過預先設置的開關時間，周期性動作，定時全開或者全關，帶動閥門開啟使粗粉返回磨煤機再磨制。該種結構與國內常用的重力式錐形鎖氣器不同，其回粉量不能夠隨著負荷的改變而自動平衡調節，導致了煤粉細度不穩定。當回粉門開啟時間過長時，會造成回粉管及內錐斗抽空，氣流短路，煤粉變粗；當回粉門關閉時間過長時，會使內錐斗滿粉，造成粗煤粉攜帶。如：回粉閥門關閉55S，開啟5S時，煤粉細度為R75=16.45%；當改為關閉180S，開啟2S后的煤粉細度減小為R75=25.42%，說明回粉閥門的開關時間及動作周期對煤粉細度影響極大。之后改進了磨煤機回粉閥門（見示意圖4），將原全開全關的氣動裝置拆除，改換為重錘結構，并將拐臂由下斜式改為水平式。經改進后，煤粉細度有所提高，煤粉細度在短時間內較穩定，但長時間運行后，回粉閥門轉軸卡澀，時常拒動。在回粉門正常動作時，煤粉細度能夠達到R75=8%左右，當回粉門完全拒動時，其煤粉細度下降，有時能達到R75=25%。回粉閥門拒動成為煤粉細度大幅波動的主要影響因素。為此，又利用了原有的氣缸裝置作為重錘式回粉閥門的助推裝置（如圖4），定時助推回粉閥門，以免閥門卡澀拒動導致煤粉細度不穩定。

⑶分離器內部結構的調整及改進

分離器的分離效率將直接影響到磨煤機最終產品-煤粉的質量。分離器的分離效率又取決于相關特性尺寸a、b、c、d（圖2所示）等。如：分離器擋板間隙（a、b）過大時，則會造成部分氣流短路，當關小分離器擋板時，其擋板間的阻力增大，短路部位的通流量增加，分離效果降低。實測原分離器內部平均尺寸為A=25.1、B=35.1、C=62.3、D=36.6，經測量分析認為：其檔板短路間隙過大是造成煤粉細度偏粗的主要原因。經調整分離器內部尺寸、增加導流板（如圖2）、消除短路間隙等綜合改進措施后，煤粉細度大大提高，改前測得的煤粉細度R75一般在15%左右，改進后煤粉細度R75在6%～9%之間，煤粉細度比分離器內部結構調整改進前可提高6～9個百分點，效果相當明顯。

4　調試結果簡析

歸納改磨煤機煤粉偏粗及細度不夠穩定的原因有以下幾個方面：⑴山西陽泉煤的可磨度HGI較低，煤質硬比較難磨，磨煤機特性不適應；⑵分離器回粉閥門設計全開全關方式不合理，改為重錘式后，因轉軸卡澀，回粉門時常拒動，影響了煤粉細度的穩定性；⑶磨煤機分離器葉片與殼體間的間隙過大，造成粗煤粉氣流短路，改變了分離器擋板調節特性；⑷分離器擋板與轉軸安裝位置欠佳（圖5），造成煤粉經遇轉軸時因反彈而改變方向，影響分離效果；⑸設計磨煤機鋼球配比欠佳，大球所占比例偏多；⑹提供的磨煤機風煤比運行控制曲線不盡合理，不能根據煤質的變化跟蹤調整；另外磨煤機料位測控裝置，反應不夠靈敏，回粉閥門拒動等因素均是造成煤粉細度不夠穩定的原因，其中回粉閥門拒動是主要原因，影響程度最大，應引起足夠重視。在磨煤機制粉系統原有結構下，僅靠有限的調整手段，很難達到設計要求的煤粉細度。通過優化調試及改進等綜合措施后，煤粉細度由原來的R75=17%左右提高到R75=7%～9%左右，效果明顯。由于煤粉細度的提高，鍋爐燃燒效率大幅度提高。

5　結論

聊城metso磨煤機煤在原設計參數及結構下運行，主要存在煤粉細度不穩定及細度偏粗等問題。由于提供的裝球尺寸及比例欠佳，分離器效率偏低，回粉閥門設計缺陷等問題，在磨制硬度較高的煤種時，煤粉細度偏粗，僅靠有限的調整手段，很難達到設計要求的煤粉細度。通過改變裝球尺寸和比例，改進分離器內部結構，改回粉閥門為重錘自平衡式，結合優化調試等綜合措施后，煤粉細度由原來的R75=17%左右提高到目前R75=8%左右，取得了較好的效果，達到了調試及改進目的。

由于分離器回粉閥門結構設計欠合理，轉軸很容易卡澀，時常造成回粉門拒動，目前仍是導致煤粉細度不穩定的主要因素。回粉門問題目前尚未根除，拒動現象仍偶有發生，應對此引起足夠重視，運行中需要定期巡視檢查和維護，并采取有效措施予以消除。

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