中速磨煤机直吹式制粉系统运行特性分析

中速磨煤机直吹式制粉系统运行特性分析

张超刘国江

（通辽发电总厂有限责任公司内蒙古通辽028000）

摘要：近年来，国内大型火电厂中，中速磨正压冷一次风制粉系统的应用日益广泛，结合电厂运行情况，从理论上深入分析了这一系统及其主要设备中速磨煤机的运行特性，对直吹式制粉系统送粉管道的煤粉运行，采用格栅分配器的直吹式制粉系统外，其余制粉系统送粉管道粉量都存在较大偏差，严重影响了锅炉安全经济运行。对各种制粉系统风粉流动和分配特性进行了分析，并提出了减轻或消除直吹式制粉系统送粉管道粉量偏差。

关键词：直吹式系统；中速磨煤机；运行特性

近年来，我国引进的大型燃煤电站锅炉中，中速磨直吹式制粉系统占有一半以上的份额。中速磨直吹式制粉系统在大型火力发电厂中的广泛应用已成为不可逆转的必然趋势。然而，由于我国火电厂过去多采用钢球磨煤机中间储仓式制粉系统，对中速磨及直吹式制粉系统的运行特性不熟悉，加上国内燃料应用情况的复杂性给运行带来的困难，致使在运行实践中存在一些问题，有必要从理论上深入研究、分析直吹式制粉系统及中速磨的运行特性，从而用以指导运行实践，使好的设备、好的系统真正发挥其高的经济效益。现在大容量机组大多采用正压直吹式制粉系统，其送粉管道粉量分配特性对锅炉安全经济运行影响很大，粉量分配不均会造成燃烧不稳甚至灭火、燃烧器烧损、炉内结焦、水冷壁高温腐蚀和超温，增加了机组非停的风险。因此有必要对不同直吹式制粉系统的粉量分配特性进行实际测量，为分析和解决这个行业难题提供数据支持。

一、中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统的特点

直吹式制粉系统的一个重要前提是应保证磨煤机能根据锅炉负荷的需要，连续、均匀、有调节地供应炉膛质量合格的煤粉。这一性质使磨煤机及制粉系统的运行与锅炉的运行紧密地联系在一起，其运行性能必须综合考虑锅炉运行的要求，因此中速磨及其直吹式制粉系统已成为锅炉燃烧系统中不可分割的重要组成部分。目前大型火电厂的中速磨直吹式制粉系统大多采用正压冷一次风机系统，在该系统中，一次风机只输送冷空气，这使风机可造得较小，通风电耗低且工作可靠性高。直吹式制粉系统是指从磨煤机磨制的煤粉，在一次风的携带下，经过分离器直接通过送粉管道和煤粉燃烧器进入锅炉炉膛的制粉系统。若一次风机位于磨煤机之前，整个系统处于正压状态，称为正压直吹式制粉系统。与中间储仓式制粉系统相比，正压直吹式制粉系统具有结构简单、布置紧凑、初投资少、送粉管道短、运行电耗低等优点，也存在发生故障时直接影响锅炉运行、对锅炉负荷响应慢等不足。根据磨煤机型式的不同，可分为双进双出磨直吹式制粉系统、中速磨直吹式制粉系统、风扇磨直吹式制粉系统。

二、直吹式制粉系统风粉流动特性分析

1、双进双出磨直吹式制粉系统风粉流动特性分析。分离型双进双出磨的分离器与磨煤机本体相距较远，磨煤机和分离器之间为一段倾斜的管道，当含粉气流流出磨煤机进入分离器下部入口时，由于离心力作用，管道截面上煤粉分布变得不均匀；当含粉气流流经分离器挡板时，由于有的挡板已被杂物堵塞，气流无法通过，只能绕流通过其他挡板。由于以上原因，含粉气流进入送粉管道时，粉量就会产生较大偏差。紧凑型双进双出磨分离器与磨煤机本体直接相连，当含粉气流流出磨煤机进入分离器下部入口时，离磨煤机筒体近的一侧阻力较小，风粉流量较大；离筒体远的一侧阻力较大，风粉流量较小；当含粉气流流经分离器挡板时，也存在局部挡板堵塞造成粉量不均问题。由于紧凑型双进双出磨还有空间，分离器出口可安装格栅分配器。格栅分配器对粉量具有较好的均分作用，试验测量结果也表明，安装了格栅分离器的紧凑型双进双出磨，送粉管道粉量偏差并不大。格栅分配容易磨损，当格栅分配器中间隔板磨穿后，均分效果就会变差，磨煤机出口各送粉管道仍旧会产生较大的粉量偏差。

2、中速磨直吹式制粉系统风粉流动特性分析。热一次风从一侧进入磨煤机底部的风室，由于风室内部风压不均匀，向上流动经过风环的风量并不相同。风量大的风环处带走的煤粉多，风量小的风环处带走煤粉少；也存在局部挡板堵塞造成粉量不均问题，会造成磨煤机出口送粉管道粉量产生较大偏差。结果表明，安装了动态分离器的中速磨煤机出口送粉管道仍旧存在较大的粉量偏差，动态分离器用于调节煤粉细度效果明显，但对降低磨煤机出口粉量偏差基本没有作用。

3、风扇磨直吹式制粉系统风粉流动特性分析。与风扇磨煤机配套的分离器有箱型分离器、双流道惯性分离器和雷蒙式离心分离器。干燥剂和煤进入磨煤机后，煤即沿着冲击轮内径分布，煤在冲击和摩擦下被粉碎，与此同时也消除了大部分水分，完成了干燥。输送气体和煤粉在蜗壳内运动，最后进入磨机出口的双流道惯性分离器中。含粉气流直接冲向撞击块，粗粉颗粒从气流中分离出来，向下落下最后又回到磨煤机入口重新研磨，细粉颗粒则随气流一起绕过撞击块向上流动，经过分离器上部的煤粉细度调节挡板，最后进入送粉管道。观察风扇磨煤机分离器的结构特点，与双进双出磨和中速磨所配套的分离器明显不同，后者风粉流动沿中心对称，而前者仅为左右对称，所以其风粉分配特性明显要差。

三、减轻或消除直吹式制粉系统粉量偏差的措施

通过对不同直吹式制粉系统磨煤机风粉流动特性的分析，减轻或消除磨煤机出口送粉管道粉量偏差提高分离器入口风粉分布均匀性、加装格栅分配器、加装粉量调节装置等。

1、提高分离器入口风粉分布均匀性。可在双进双出磨制粉系统分离器入口加装导流装置，减轻分离器入口风粉气流分布不均匀程度。对于中速磨直吹式制粉系统来说，可对热一次风风室结构和进风方式进行优化，提高风环出口风速的均匀性。

2、加装格栅分配器。结果表明，加装格栅分配器后，磨煤机出口送粉管道煤粉流量不均匀的问题会得到明显改善。对于分离型双进双出磨制粉系统和中速磨直吹式制粉系统，虽然空间位置受限，但是通过送粉管道的优化设计，可以考虑在磨煤机出口加装格栅分配器。为了便于日常维护和检修，格栅分配器可安装在运转层上。

3、在磨煤机出口加装粉量调节装置。可考虑在磨煤机出口加装粉量调节装置，调节原理为：在磨煤机出口各送粉管道入口适当位置，安装导向挡板。导向挡板不能改变各送粉管道的气体流量，只对送粉管道前的煤粉产生导向作用。当某一送粉管道粉量偏大时，可以通过导向挡板将部分粉量引向相邻的送粉管道，从而达到均衡各送粉管道煤粉流量的目的。

正压直吹式制粉系统磨煤机内部为复杂的气固两相流，不同型式的制粉系统结构差异很大，同时运行中还存在分离器挡板被杂物堵塞的问题，从而造成磨煤机出口送粉管道粉量的分配产生了很大的偏差，可以在磨煤机不同部位加装均流板或导流挡板的方法减轻或者消除粉量偏差，但是实际效果如何还需要反复测量验证。由于存在剧烈的磨损，均流板或导流板的效果会随着磨损的加剧而减弱。针对这个行业难题，现在的关键是尽快开发能同时测量多根送粉管道煤粉流量的全截面煤粉自动测量装置，为最终解决这个问题提供大量实际数据。

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