HP型中速磨煤机新型翼形叶轮装置的应用

HP型中速磨煤机新型翼形叶轮装置的应用

王琦

关键词：中速磨煤机翼形叶轮装置石子煤分离风速缓冲板

1．概述

大唐林州热电有限责任公司2×350MW超临界直流机组于2011年先后投产，锅炉采用上海重型机器厂HP863型中速磨煤机，每台锅炉安装5台，采用4运1备运行方式。自投产以来磨煤机石子煤排放量始终较大且热值较高，给机组运行带来诸多问题，设备故障率和磨损率均较高，由此引发的环保问题也日益突出，已严重影响到机组的安全运行和经济运行。期间虽然对叶轮装置空气截流环的布置方式、通流面积进行了改进优化，改进后石子煤量及热值均得到一定的降低，但仍存在一定问题。

2．设备简介

2.1工作原理

原煤通过给煤机经落煤管进入三个相对运动的磨辊之间，在弹簧预压紧力的作用下在磨碗上受到反复挤压和碾磨，被粉碎成煤粉。磨制成的煤粉随磨辊一起旋转，在离心力和不断被碾磨的煤和煤粉推挤作用下被甩至风环上方。热一次风做为输送介质经叶轮装置风环整流后，进入环形干燥空间对原煤进行干燥使其易于磨辊碾磨，又以一定的风速通过叶轮装置对落至磨碗外沿风环上方的原煤和煤粉进行一级分离，经一级分离出的煤粉在一次风的携带下，进入旋转分离器进行二级分离，不合格的粗煤粉在分离器中被分离下来，返回到碾磨区重新进行碾磨，合格的煤粉经分离器由热一次风带出磨外，进入一次风管直接通过燃烧器进入炉膛参加燃烧。

2.2磨煤机设计参数

HP863型中速磨煤机设计最大出力50.9t/h，磨煤机额定转速38.4r/min，磨煤机最大通风量70.6t/h，磨辊加载方式为弹簧变加载，磨煤机转速38.4r/min。

3．存在问题

自投产以来磨煤机石子煤排放量始终较大且热值高（最高达8700kj/kg），给机组运行带来诸多问题，设备故障率和磨损率均居高不下，已严重影响到机组的安全运行和经济运行。磨煤机叶轮装置在使用过程中频繁出现置空气截流环磨损脱落，造成磨煤机一次风风速降低，继而导致磨煤机石子煤排放量瞬间增大且热值较高。同时因叶轮装置侧板磨损减薄较快，被迫频繁更换叶轮装置，导致采购费用高不下。经过对中速磨煤机工作原理和石子煤的成因进行认真分析，认为石子煤通过叶轮装置风环自上而下落至下部石子煤室,而一次风通过风环由下至上进入磨煤机碾磨区,在风环通流处流向相反的热一次风与下落的石子煤进行激烈的碰撞,把大量密度较小的煤托住或吹起,并把细煤粉分离向上吹起,然后通过动态旋转分离器进一步分离筛选后进入煤粉管道。所以合理选择叶轮装置风环处的过流风速是提高磨煤机石子煤分选效率，降低石子煤排放量的最佳途径。后在原有叶轮装置的基础上，采用通过对不同截流环宽度在不同通风量下过流风速的计算，将截流环宽度由原先的50mm增至70mm时，风环过流面积为0.54㎡，风速为51m/s，与该类型磨煤机推荐的过流风速45-50m/s风速相符，风环处过流风速比改造前提高了10m/s，并将截流环由原设计的外侧布置改为内侧布置，减少了一次风对叶轮装置侧板的冲刷磨损。改造后石子煤量及热值均得到一定的降低，叶轮装置的使用寿命由原先的半年延长至1年。但受当前市场等大环境影响，锅炉入炉煤种不断改变加之配煤掺烧的不断深入，已无法达到设计煤种要求，HP型中速磨煤机适应煤种差的问题日益突出，而在原有叶轮装置基础上，继续采用增加叶轮装置空气截流环面积的方法，进一步提高过流风速势必会加剧相关设备如燃烧器钝体、一次风管的冲刷磨损，还会增加系统的通风阻力和电耗。

4．改进优化

通过技术调研结合原叶轮装置的特点，在原有叶轮装置的基础上进行改进优化。采用新型翼型叶轮装置，由导向板、缓冲板、内圈、外圈、支撑板组成。将原空气截流环优化为缓冲板，同时将原导向板向内侧进行了延长。煤及石子煤经研磨后，在离心力的作用下自磨碗甩出经过叶轮装置进行分离，与原叶轮装置相比，甩出的石子煤和煤通过缓冲板得到了一定的缓冲减速。煤比重较轻，可被一次风带回继续研磨。石子煤比重较大，则通过导向板下落至底部石子煤室，由刮板装置排出磨煤机。加长的导向板减少了石子煤被一次风再次带回的可能，而缓冲板焊接在导向板上面即起到对石子煤缓冲减速的作用，还可通过改变其表面积的大小，来调整叶轮装置的通流面积，从而得到不同的过流风速以适应煤种的变化，与原截流环相比所需的过流风速相应会降低。

5．实施后存在问题和改进

首次单台磨煤机实施改造，拆除原有叶轮装置，在原叶轮装置安装位置上重新安装新型翼型叶轮装置。更换完毕后进行8h试运，机组负荷212MW,磨煤机电流30A、一次风量70t/h、入口风温250℃、一次风压7kpa、给煤机出力31t/h，磨煤机运行正常，无振动、无异音，就地检查单台磨煤机石子煤排放量1h近乎为零，运行8h后单台磨煤机石子煤排放量约为1kg，较之改造前石子煤排放量得到大幅度降低。当机组负荷升至300MW时，磨煤机电流31A、一次风量71t/h、入口风温260℃、一次风压7.2kpa、给煤量37t/h，磨煤机出力受限，未能达到最大设计出力，继续增加给煤量则磨煤机出口风温下降，有堵磨风险，被迫减少给煤量，启动备用磨煤机。

因试运时入磨煤种与邻磨相同，故而可以排除煤种问题。新型翼型叶轮装置改造实施的同时，也对该磨煤机进行了大修，对三个磨辊弹簧加载力均进行了校验，对已磨损超标的磨碗衬板进行了更换，对磨辊间隙也进行了调整，故而也可以排除设备检修原因。根据对试运结果及运行参数进行分析，实测新型翼型叶轮装置实际通流面积为0.54㎡，通过计算得出试运工况下，叶轮装置处空气密度0.66kg/?,过流风速约为54.79m/s，过流风速明显偏高，过高的过流风速虽然将石子煤排放量大幅度降低，但同时也使得磨煤机出力受限，设备损耗也会相应增大，因此选择合理的过流风速才是有效解决HP型中速磨煤机石子煤排放量的关键。经过重新计算后，对缓冲板进行现场切割，最终将通流面积增加至0.57㎡，过流风速降低至52m/s。再次试运后，机组负荷300MW时单台磨煤机给煤量加至40t/h，已接近最大设计出力，满足机组带负荷需要。

经实验对比，最终将新型翼形叶轮装置通流面积重新设定为0.57㎡。在单台磨煤机改造实验成功后，利用设备检修期间对全厂的10台HP863型中速磨煤机陆续进行了升级改造。改造后制粉系统运行稳定，出力正常。1号、2号锅炉磨煤机的石子煤排放量均显著减少，平均热值最低降至1672kj/kg。

通过改造使用发现较之原空气截流环，新型翼型叶轮装置在运行半年后其缓冲板会即出现磨损减薄甚至磨穿等现象，后将其升级为耐磨合金材质，使用寿命延长至一年以上，故新型翼型叶轮装置的采购成本要高于原碳钢材质的叶轮装置。

6．结论

中速磨煤机叶轮装置改造前应根据入炉煤种进行分析，不同的煤种其密度并不相同，不同的煤种密度，应配以相对应的石子煤分离风速，即叶轮装置的过流风速。根据BMCR工况下一次风量、一次风温以及磨煤机入口一次风压，计算出叶轮装置处的空气密度，接着根据石子煤分离风速计算出叶轮装置的通流面积，从而提高叶轮装置石子煤的分离效率和对不同煤种的适应性。在改造的同时还需坚持磨煤机的定期维护，对各部间隙定期调整和磨辊弹簧预加载力的定期校验，磨煤机入口风道处堆积石子煤的定期清理，方可实现中速磨煤机石子煤排放量的减排可控。

参考文献：

参考文献

[1]《HP863运行维护手册》上海重型机器厂有限责任公司。

[2]《锅炉设备检修》中国电力出版社。