HP1003型磨煤机石子煤增多的原因及治理

周长文

摘 要：以某厂600MW超临界机组配套的HP1003型磨煤机为研究对象，对如何有效的减少磨煤机石子煤的排放进行了较深入的研究。通过分析，找出影响石子煤排放的主要因素——叶轮装置处的有效风速，针对此影响因素，叶轮装置进行重新选型改造，取得了较好的效果，降低了石子煤排量，节约了燃料。

关键词：磨煤机；石子煤；叶轮装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.247

1 设备现状

本厂#1、2机组所采用型号为HP1003型中速碗式磨煤机，该型式的磨煤机设计石子煤率≤0.1%，但在本厂实际运行中，石子煤排放量一直存在偏大的问题，特别是使用的煤种较差时，石子煤排量会大大增加，同时排出的石子煤中还会存在较多的煤块，即原煤未能及时研磨就从磨碗边缘掉落排出，容易造成堵磨现象；这不仅造成了机组实际耗煤量增加，也对磨煤机运行产生了较大的安全隐患。另外大量石子煤的堆放自燃也造成了一定的坏境污染。

2 HP1003型磨煤机石子煤排放异常分析

2.1 石子煤排渣量大的原因

2.1.1 煤质较差导致石子煤含量增大

对于正压直吹式的制粉系统，机组的负荷与磨的出力呈相对线性关系，当机组负荷升高时，磨煤机的出力相应的增加。在燃用发热量较低及煤中杂质较多的煤种时，为了满足机组负荷，磨煤机的出力会调整到较高程度，石子煤的排放量就会随之增多。

2.1.2 輥套与衬板间隙过大、弹簧加载力太低

检修后对磨煤机进行间隙调整时，如果辊套和衬板之间的间隙过大，磨辊和磨碗之间的煤床需要较厚的时候原煤才能得到较充分的研磨，当磨煤机的出力较低时，原煤未能及时研磨就会从磨碗边沿掉落至刮板室内，造成石子煤排量增大；弹簧加载力太低时，研磨力不足也会造成原煤研磨不及时，较粗的煤粉颗粒会掉落下来随石子煤一起排出，造成石子煤中含粉。

2.1.3 空气节流环缺失导致磨排渣量增加

空气节流环通过焊接安装在叶轮装置的叶片上，采购叶轮装置时随叶轮装置到货，安装数量根据现场实际情况，一般为内侧加两圈细点的节流环，外侧加一圈粗的节流环。空气节流环的作用是对热一次风进行节流，空气节流环安装的越多，叶轮装置叶片被节流的越厉害，整个叶轮装置处的通流面积越小，通过叶轮装置的有效一次风速越高，煤粉的分离效果就会越强。但是如果空气节流环设置的太多，留下的间隙无法让石子煤正常下落，就会造成磨煤机堵磨。在对磨煤机的日常定期检查中发现空气节流环存在异常松脱现象，如果运行中发现磨煤机的排渣量出现异常，突然增大并有大量原煤排出，这可能就是主要的原因。

2.1.4 叶轮装置风环处的实际风速

对HP型磨煤机内部进行一次风流场模拟有以下结论：

（1）因为HP型磨煤机入风口设置在一侧，热一次风进入时，整圈叶轮通流处入口静压和流量不均匀，流量最小的风口处流量要比其他的小1/4左右；

（2）入口一次风速平均约25 m/s，而叶轮风口风速达到约70 m/s，证明叶轮处实际风速影响了煤粉分离、输送、石子煤量等；

由上可知，叶轮装置实际风速是影响石子煤排渣量最主要的原因，而造成磨煤机叶轮装置实际有效风速较低的原因主要有：石子煤排放不及时导致入口通道堆积石子煤，减少了通流面积，造成通过叶轮装置一次风速不均匀；分离器中间衬板材料不合格，易发生断裂、脱落现象，导致与风环处的间隙加大，漏风量也随之增加，降低了叶轮装置有效风速；分离器导向装置衬板安装不平整，与叶轮装置调节罩间隙达不到10mm 均匀间隙的条件，漏风量较大；叶轮装置的叶片型式不佳，一次风经过叶轮装置叶片时，由于安装的空气节流环与叶片间的直角面使一次风气流局部严重受阻，产生涡流。

2.2 石子煤排渣量大解决方法

（1）煤质较差时，尽量控制磨煤机的出力，降低给煤率，加大一次风量，条件允许的情况下，可以再多启动一台磨煤机运行。

（2）定期对磨煤机内部进行检查，检查弹簧加载装置的加载力，并重新调整磨碗衬板与磨辊之间的间隙，使其在标准范围内。

（3）在对磨煤机进行检查时，检查空气节流环的牢固程度，及时补焊加固处理。

（4）有效的降低石子煤的排渣量主要还是着眼于如何有效提高叶轮装置处的风速和优化磨煤机机体内的空气力场。

3 HP1003型磨煤机叶轮装置的改型

3.1 原装风环的缺陷

HP1003磨煤机原装叶轮装置叶片的形状简单，不符合流体的运动规律，产生驻点的面积较大，因此产生的差压阻力较大；同时由于叶轮装置的叶片均存在“小头大尾”的结构特点，因此流体在通过风环时不可避免的会产生诱导阻力，即我们所熟称的漩涡；作为调节风速的空气节流环通常为沿着风环周向整圈布置，实际中极易造成石子煤的堆积，特别是风环外圈调节块由于受到风环调节罩的阻挡，石子煤更加不宜脱落，因此实际中常常发生石子煤在此处的着火现象，增加了磨爆燃、火灾的几率。

3.2 改造验证过程

根据以上分析，对叶轮装置的改造主要集中在对如何提高叶轮装置处的风速和空气动力场分布上，本厂最初的做法为增加空气节流环数，初始取得了一定的效果，但并没有达到预期的效果。通过调研了解，选择了一种wing-tip机翼型叶轮装置，该叶轮装置基于空气动力学原理设计，避免了老式叶轮的紊流现象，优化磨煤机内部一次风进口区域的气体流场，减少叶轮处的煤粉堆积，减少石子煤排量，减少叶片处阻力，降低了磨碗上下部压差。为了验证其效果，本厂在#1炉F磨煤机和#3炉E磨煤机上安装了这种叶轮装置。如图1

经过改造前后使用情况比较，石子煤排渣量有较为明显的减少，因为此种叶轮装置结构较为简单，本厂自13年11月开始在#1-4炉其余磨煤机上进行了自行改造，全厂月度石子煤排放量大大减少。如表1（13年12月份后为已改造完成）

从表1中可以看出，改造初期石子煤排放量减少效果非常明显，但长期运行观察发现石子煤量又有所抬头，同时对磨煤机定期内部检查发现，此种结构的叶轮装置对磨煤机内部冲刷较为严重，导向装置衬板磨损速度明显加剧。通过使用观察，该叶轮装置可以有效的降低石子煤量，但此种叶轮装置普遍存在不能够有效的降低石子煤中含煤量的问题，部分磨煤机排出的石子煤中存在大量颗粒状的煤粒，堆放在石子煤的临时转运场时经常出现自燃现象，严重污染环境。

2015年，针对石子煤经常出现自燃的问题，采用了节能型叶轮装置，节能型叶轮装置结构特点为：

（1）根据煤质和排渣量的不同，每个扇型段分为6-9个腔室。全周共36-54个腔室，增加了喷嘴数量，使经过叶轮装置处的气流分布更为均匀，并提高了叶轮装置处的风速。

（2）叶轮安装高度和磨盘持平，变相的延长了原煤在磨碗中的停留时间，使原煤可以得到更充分的研磨，减少了石子煤中的含煤量。

（3）叶轮装置的固定螺栓设置遮挡盖，叶轮的调整罩增加刚度。

首先在#1炉D磨煤机上进行了试用，#1炉D磨煤机的节能型叶轮装置通道选择为48个，运行三个多月，效果较为明显，石子煤量大幅降低，7天的排出量为1吨，即6kg/h，石子煤率为0.015%，同时排放的石子煤中含煤量较少（煤种较差时，含煤量仍较高）。但该套叶轮装置存在运行中磨煤机磨碗压差较高的问题（3.5KPa），已超过磨煤机磨碗压差报警值，在燃用较差煤种时磨煤机出力可能会受限。

由于#1炉D磨煤机运行中压差较高，经过重新设计，将叶轮装置通道数选择为52个， 15年7月安装在#2炉F磨煤机上，运行后磨碗上下压差3.0KPa（52T/h），在正常范围内；改造前后石子煤排渣量统计对比如表2：

同时经过近3个星期的观察，石子煤中含煤量较少，石子煤堆放在转运斗中未出现自燃现象。

通过该叶轮装置在1D、2F磨煤机使用效果的验证，该种叶轮装置能够满足本厂现场的实际需求，既有效控制了石子煤排量又能够降低石子煤中的含煤量，因而16年#1、2炉磨煤机均安装了此种叶轮装置，取得了预期的效果。

4 结论

对磨煤机叶轮装置进行逐步改造后石子煤量得到了有效控制，取得了一定的成果；在2015年对叶轮装置进行再次改型更换后，石子煤排渣量显著降低，同时石子煤中的含煤量减少较多，效果较好。最后，需要说明的是：本厂对石子煤量控制改造主要针对叶轮装置的换型，主要原理还是提高一次风风速，而影响石子煤量还有一个重要的因素就是煤种，煤种较差时，石子煤量会有所提升。

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