S型静态分离器在ZGM113G型磨煤机的应用及性能分析

孙培波

(阿米那能源环保技术中国有限公司，北京　100078)



S型静态分离器在ZGM113G型磨煤机的应用及性能分析

孙培波

(阿米那能源环保技术中国有限公司，北京100078)

摘要：对S型静态分离器的结构原理、运行特性进了分析说明，并且通过S型静态分离器在ZGM113G型中速磨煤机上的成功应用，说明其在降低煤粉细度及制粉系统电耗、提高磨煤机出力方面能起到非常显著的效果。

关键词：S型静态分离器；中速磨煤机；煤粉细度；电耗；磨煤机出力

制粉系统是火力发电厂的主要系统之一，其运行状况直接影响锅炉的燃烧稳定性及机组带负荷能力。制粉系统煤粉细度越细，炉内燃烧过程中煤粉与火焰接触的表面积就越大，煤粉着火及燃尽特性越好。但与此同时，煤粉细度越细，制粉系统出力越小，磨煤机制粉单耗就越高。总之，制粉系统是一个庞大而复杂的系统，全面掌握制粉系统的运行特性对整个锅炉燃烧稳定、经济运行至关重要[1]。

1磨煤机分离器概况及改造原因

京能宁东电厂660 MW机组锅炉配置6台ZGM-113G型中速辊式磨煤机，其所配的煤粉分离器为静态挡板式分离器。磨煤机的主要性能参数见表1。在表1中，煤粉细度R90= 16%，可磨系数HGI=80。

受电煤供应形势紧张影响，同时为了降低燃料成本，在日常运行中，入炉煤大量掺烧洗末煤和煤泥，煤质严重偏离设计煤种煤质，导致磨煤机出力受限，磨煤机电耗增大，煤粉细度和均匀性无法满足锅炉安全经济燃烧及环保的要求，锅炉飞灰可燃物长期偏高，机械不完全损失较大。为此，对磨煤机静态分离器进行改造以降低煤粉细度并提高磨煤机出力成了迫切的需求。

表1　ZGM-113G型中速辊式磨煤机技术参数

2磨煤机静态分离器改造方案及结构特点

对于目前大多数中速磨静态分离器，在实际应用中，能够通过设计或者调整手段降低煤粉细度，这些手段主要包含：(1)增加或者增长静态分离器叶片；(2)增强分离器叶片的旋转强度；(3)增长导流环的尺寸或者降低导流环的高度。

所有这些手段都能够在一定程度上降低分离器出口煤粉细度，降低的幅度大小取决于分离器的大小和运行状态。但是，任何一种手段都将增加制粉系统的压降，进而增加制粉系统的电耗，这限制了制粉系统的出力。过去几年，动态分离器也被应用于制粉系统的改造以降低煤粉细度，但是多数情况下，动态分离器改造后的效果远没有期待中的那样好，同时动态分离器的应用也极大地增加了运行维护工作量和成本。在这样情形下，阿米那能源环保(中国)有限公司开发设计了一种全新的“S”型静态分离器，通过对分离器结构进行设计优化提高分离器分离效率，在降低煤粉细度的同时提高磨煤机出力。“S”型静态分离器结构图如图1所示。

图1　“S”型静态分离器结构图

同传统的静态分离器相比，“S”型静态分离器主要在两方面做了比较大的改动：

(1)导流环(右上)设计成弧形以防止涡流的产生以降低分离器压降并且并利于煤粉气流在分离器出口合理分配。

(2)分离器叶片整体呈斜向布置(右下)。这种设计限制了分离器入口的风速，使得大部分直径300 μm以上的煤粉颗粒在进入分离器之前即被分离出；另外，风粉气流进入分离器后，沿着回粉锥作切向“S”形轨迹运行，粗细粉分离时间较长，能够确保粗细粉的有效分离。而传统分离器主要依靠分离器叶片产生的离心分离作用进行粗细粉分离，分离时间较短，分离效率较低；另外，传统静态分离器容易在分离器出口产生涡流，分离器阻力过大，限制磨煤机出力的提高。

3磨煤机“S”型静态分离器后实验分析

对于中速磨来说，对于制粉系统性能影响较大的参数主要由分离器挡板开度，磨煤机通风量和磨辊加载力三个变量组成[1]。由于“S”型静态分离器为叶片固定不可调式分离器，因此针对“S”型分离器的实验分析主要由磨煤机磨辊加载力和磨煤机通风量两个变量组成。

3.1磨煤机磨辊加载力变化试验

对于通用的叶片角度可调翻板式静态分离器，磨煤机的加载力大小直接影响着磨煤机出口的煤粉细度，同时也会影响石子煤的排放量[1]。当加载力加大时，由于碾磨力增大，原煤被碾磨的更细，同时石子煤量会减少。而“S”型静态分离器运行特性跟通用静态分离器特性有一定区别。“S”型分离器改造完成后磨煤机磨辊加载力变化试验参数如表2所示。

表2　磨煤机磨辊加载力变化试验参数

由表2可知，“S”型静态分离器改造后，随着磨煤机磨辊加载力的增大，磨煤机通风阻力降低，磨煤机电流降低，制粉系统出力增大，制粉单耗降低；而磨辊加载力的变化对煤粉细度及煤粉均匀性基本没有影响。

3.2磨煤机通风量变化试验

磨煤机的通风量决定了磨煤机风环的风速，风环风速越大，就可以携带更多、更大的煤粉颗粒，使石子煤量减少[1-3]。同时，在磨煤机出力不变时，改变通风量相当于改变了风煤比，对锅炉燃烧和制粉系统运行都有影响[1,4]。表3为“S”型分离器改造完成后磨煤机通风量变化试验参数。

由表3可知，“S”型静态分离器改造后，随着风煤比的提高，磨通风量增加，磨通风阻力降低，磨煤机电耗降低；煤粉细度R75的值基本不随磨通风量的变化而变化，R150以上煤粉颗粒(尤其是R300以上煤粉颗粒)随着磨煤机通风量的增加而显著增加；煤粉均匀性指数随着磨煤机通风量的增加而降低。

表3　磨煤机通风量变化试验参数

表4　“S”型静态分离器改造前后磨煤机性能参数对比　t

4磨煤机“S”型静态分离器改造前后效果对比

“S”型静态分离器改造前后磨煤机性能参数对比如表4所示。由表4可以发现，相比较于改造前，“S”型静态分离器应用后，煤粉细度明显降低，R75由改造前的30%降低为改造后的20%，R150由改造前的8%降低为改造后的2%，R300由改造前的0.3%降低为改造后的0.08%，大颗粒煤粉比率显著降低；煤粉均匀性指数提高，均匀性指数n由改造前的1.14提高至改造后的1.35；磨通风阻力降低，各负荷下，磨通风阻力平均降低约0.90 kPa，这在一定程度上可增大磨煤机出力；磨煤机制粉单耗显著降低，尤其在磨煤机低出力状态下，“S”型静态分离器改造后，磨煤机制粉单耗降低量可达6.00 kWh/t。

5结语

“S”型静态分离器作为一项前沿性的技术研发产品，其在ZGM型磨煤机上的成功应用，不仅提高了制粉系统出力，降低了煤粉细度与制粉电耗，减少了飞灰可燃物含量，提高了锅炉运行经济性。“S”型分离器的成功应用对降低锅炉和排放方面起到非常显著的作用，值得在全国同类型磨煤机中大力推广。

参考文献：

[1]祝翔，肖杰. DTM380/720磨煤机制粉系统经济运行的试验研究[J]. 中国电力，1995，28(11)：18-22.

[2]中国电力企业联合会标准化部. 电站锅炉磨煤机试验规程[S]. 北京：中国电力出版社，1996.

[3]赵晴川，樊培利，陈方高. ZGM-113G型中速磨煤机运行特性试验研究[J]. 热力发电，2009，38(12)：55-57.

ZHAO Qing-chuan, FAN Pei-li, CHEN Fang-gao, et al. Test study on operation characters of ZGM-113G medium speed coal pulverizer[J].Thermal Power Generation,2009,38(12)：55-57.

[4]林江. 直吹式制粉系统及中速磨运行特性分析[J]. 中国电力，1999，32(1)：25-27.

LIN Jiang. Operation performance analysis of direct-firing pulverizing system and medium speed mill[J]. Electric Power, 1999,32(1):25-27.

(本文编辑：赵艳粉)

Application and Performance of S-Type Static Separator in ZGM113G Coal Pulverizer

SUN Pei-bo

(LP Amina Energy and Environment Technology Co., Ltd., Beijin 100078, China)

Abstract:This paper elaborates the structure principle and operation characteristics of S-type static separator. Based on its successful application in ZGM113G medium-speed coal pulverizer, its superior performance is illustrated in reducing the pulverized coal fineness and pulverizing system power consumption and improving the coal mill output.

Key words:S-type static separator; medium-speed coal pulverizer; pulverized coal fineness; power consumption; coal mill output

DOI：10.11973/dlyny201602021

作者简介：孙培波(1984)，男，工程师，从事火电机组节能环保改造、锅炉燃烧优化调整及性能测试工作。

中图分类号：TK223.25

文献标志码：A

文章编号：2095-1256(2016)02-0244-03

收稿日期：2015-12-21