双进双出直吹式制粉系统堵塞的分析与防治

张乃良，崔凯鹏，朱玉吾

(1. 胜利石油管理局胜利发电厂，山东 东营 257087；2. 山东天能电力科技有限公司，山东 淄博 255086)

1 存在的问题

在双进双出球磨机正压直吹式制粉系统中，原煤中的木块、炮线、杂草、破布、塑料、纤维编织袋等杂物常常挂结在具有篦子功能的煤粉分离器折向挡板处和流通截面积变小的内锥套筒处。久而久之，易造成煤粉通道减小，制粉系统堵塞，流通受阻，出现通风阻力增大，煤粉均匀度下降，制粉系统出力下降，电耗增加，飞灰可燃物增大，煤耗上升，炉膛四角各层送粉不均或断续送粉等情况。如不及时清理堵塞，严重时甚至会导致锅炉灭火，严重威胁到机组的安全稳定运行。由于原煤中的杂物是采煤、运煤过程中的必然产物，因此，对于采用双进双出制粉系统的电厂来说，该问题亟待解决。

胜利发电厂于2004 和2005年先后投产2 台300 MW 发电机组，锅炉为1 025 t/h 亚临界中间再热自然循环炉。每台炉配4 套双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统(以下简称“双进双出制粉系统”)。该制粉系统的工作流程见图1。该系统采用沈阳重型冶电机械制造有限公司所生产的BBD3854BIS 双进双出钢球磨煤机，出力50 t/h，配径向型粗粉分离器(以下简称“煤粉分离器”)。

机组投运后不久，发现制粉系统煤粉分离器、送粉管道风压、风速等异常，风压波动大，出力下降，各路粉管煤粉浓度偏差加大，送粉不均，飞灰可燃物含量增大，煤耗升高，锅炉燃烧不稳，3 号炉曾在280 MW 高负荷下发生2 次灭火。经分析检查，确认是杂物堵塞系统所致。这些杂物分别缠绕在煤粉分离器折向挡板、分离器内筒底部、回粉管等部位，堵塞情况见图2、图3。

图2 分离器折向挡板局部堵塞情况

图3 分离器折向挡板局部磨损堵塞情况

2 堵塞部位判断标准及堵塞机理分析

根据运行经验以及现场跟踪各种工况的观察试验，找到了胜利电厂双进双出制粉系统堵塞的判断标准。从分离器的风压、压差等参数变化上就可判断出堵塞的部位，详细分析如下。

2.1 煤粉分离器折向挡板堵塞

同一台磨煤机的2 台分离器折向挡板前风压达到4 000 Pa、分离器折向挡板前后压差达到1 000 ～2 000 Pa 时，可以判断为分离器折向挡板处严重堵塞。堵塞后有以下现象：制粉温度下降，煤粉变粗，不均匀度加大，出力降低，一次粉管风速降低(与未堵侧分离器粉管风速相比)，煤粉气流短路径直进入炉膛，锅炉飞灰可燃物含量增大。堵塞的形成机理如下：①分离器无杂物时，分离器折向挡板前后压差为400～600 Pa ；②当杂物挂结到挡板上后，随着杂物的积累，流通面积缩小，阻力增加，分离器折向挡板前后压差增大；③当达到1 000 Pa 以上时，说明分离器折向挡板处已经严重堵塞。

2.2 煤粉分离器内筒堵塞

同一台磨煤机的2 台分离器折向挡板前风压偏差逐渐增大到1 000 Pa 时，可以判断为风压高的一侧分离器内筒处堵塞。分离器内筒堵塞后，反映出的现象与上述分离器折向挡板的堵塞相似。堵塞的形成机理如下：①随着折向挡板处挂结的杂物累积，达到一定程度时就会将底部内锥筒堵塞；②堵塞后，分离器丧失了气流旋转离心分离作用，内筒的粗粉无法通过底部六棱锥的活动门返回到回粉落煤管道实现二次飞扬分离，而是通过折向挡板直接进入送粉管道送入炉膛。由于球磨机制粉出力取决于通风量携带煤粉的能力、热风干燥能力和磨制粉碎能力，因此分离器内筒堵塞后(内筒无回粉)，煤粉全部径直进入送粉管道，磨煤机出力增大，煤粉变粗，不均匀度加大，火燃中心抬高，炉膛出口烟温升高，主蒸汽温度、再热蒸汽温度升高，减温水用量增大，锅炉飞灰可燃物加大。

2.3 煤粉分离器回粉管堵塞

如分离器风压剧烈波动(范围在200～2000 Pa之间)，可以判定为分离器回粉管处堵塞。反映出的现象可参照上述情况。堵塞的形成机理如下：①分离器回粉管堵塞后，分离器内筒分离出来的粗粉在内筒底部堆积到一定高度时，内筒底部六棱锥体锁气器在煤粉重力的作用下开启；②下落的粗粉由于不能经回粉管正常进入原煤管路与进入分离器的煤粉气流混合，内筒粗粉粉位降低到一定程度时活动门自动关闭；③六棱锥体锁气器反复开启闭合，粗粉则反复下落与进入分离器的气流混合冲击造成分离器风压波动。

当判断确认制粉系统以上某个部位出现堵塞时，应及时停磨对堵塞部位进行清理，以免堵塞加剧后威胁到锅炉的安全稳定运行。

3 防治措施

3.1 堵塞部位加装检查清理孔门

为防止煤粉分离器堵塞，需要根据现象和判断结论及时清理堵塞的部位。鉴于原设备检查清理孔门设计不当致使杂物清理费时费力的情况，采取了如下改进措施：一是针对分离器内筒堵塞严重需要经常清理的情况(原设计内筒壁没有清理检修孔，清理此处杂物时，需要拆除分离器分配管短节，费时费力)，在分离器内筒壁出口管处加装了一个检查清理孔门(见图4)；二是在分离器外筒壁折向挡板部位处增设4 个检查清理孔门。

图4 内筒检修孔的安装位置

3.2 拆除回粉锁气器，回粉管由方形改为圆形

回粉管原设计为方形管，对应的锁气器板也是方形，锁气器以下矩形管道和矩形补偿器不仅影响回粉畅通，加剧夹角部位的磨损和泄漏，而且容易被回流的杂物卡住。为此，将回粉管和锁气器板由方形管改为圆形管。改造后，管道畅通，管壁磨损均匀，使用寿命提高了3 倍。通过实验，确认拆除回粉管锁气器对制粉出力和煤粉细度没有不良影响的情况下，拆除了回粉管锁气器活动挡板。

4 改造效果

改造后，回粉管的堵塞问题得到了解决，分离器内筒堵塞和分离器折向挡板堵塞的清理工作变得省时省力，清理时间缩短80 %以上，保证了制粉系统的安全、经济运行，杜绝了锅炉高负荷时的灭火事故，锅炉飞灰可燃物由7 %左右降低至目前的4 %左右，且每台机组年节约标准煤9 000多t。

5 进一步改造建议

(1)重视和加强原煤管理，在原煤进入球磨机前就要把原煤中的爆破线、杂草等线絮状柔性杂物清理出去，可考虑在输煤系统适宜位置加装杂物分选清除器。

(2)将分离器折向挡板改为无突出螺栓的近似于翼型的焊接整体结构，以减少折向挡板部位杂物的挂结量。

(3)在球磨机出口，分离器入口管道设计安装棒条或格栅式篦子，用来拦截杂物，并在设备运行中实施清除，防止杂物进入分离器。