350 MW超临界锅炉制粉系统静态分离器分离特性与煤粉细度研究

李戈辉,王永刚

（酒钢集团宏晟电热公司，甘肃嘉峪关 735100）

1 制粉系统概况

某电厂350 MW 机组锅炉为东方锅炉有限公司的DG1200-25.4-Ⅱ4 型超临界锅炉，制粉系统采用中速磨直吹式制粉系统，每台炉配5 台ZGM95G-II型中速磨煤机,磨煤机采用静态挡板式煤粉分离器，设计煤种煤粉细度R90≤15%，校核煤种煤粉细度R90≤17%。

机组运行期间，锅炉煤粉细度长期维持在35%左右，飞灰可燃物3%以上，煤粉细度不合格直接导致机组飞灰可燃物升高。为解决煤粉细度偏粗的问题，对制粉系统分离器折向挡板进行了变旋向及异步调整试验，最终验证得出分离器折向挡板不同旋向对煤粉细度的影响及异步调整对各粉管煤粉细度的影响。

2 试验过程与结果分析

2.1 分离器折向挡板试验

ZGM95G 磨煤机分离器为静态调节挡板式分离器，从磨煤机研磨区域排出的风粉混合物通过重力分离后切向进入分离器挡板叶片，不合格的煤粉被分离出来重新进入研磨区域，合格的煤粉进入粉管输送到锅炉炉膛进行燃烧[1-3]。分离器挡板的位置直接决定了分离器的分离能力，不同的挡板开度对煤粉细度有直接的影响。为确定合理的分离器折向挡板开度，开展静态分离器折向挡板不同开度对煤粉细度的影响试验。见图1。静态分离器挡板设计调节角度为0～180°可调，0～90°时分离器挡板旋向与磨煤机内部风粉旋向相同逆时针旋转，90°时分离器挡板与磨煤机中轴线垂直，当分离器折向挡板在90～180°时，分离器挡板旋向与磨煤机内部风粉旋向相反，顺时针旋转[4,5]。

图1 磨煤机风粉混合物流场旋向示意图

当静态分离器挡板在0～90°范围内运行时，旋转的煤粉气流经过分离器折向挡板后由于旋向相同，煤粉气流在折向挡板的作用下流速升高，离心力增加，离心分离作用被加强；当静态分离器挡板在90～180°范围内运行时，旋转的煤粉气流经过分离器折向挡板后由于旋向相反，煤粉气流在折向挡板的作用下转速先下降至0 m/s 后迅速开始反向旋转，重力分离作用被加强而离心分离能力被削弱。为验证分离器折向挡板同向、垂直、反向三种工况对分离能力及煤粉细度的影响分别开展试验，试验数据见表1。

表1 分离器折向挡板开度（旋向）与煤粉细度关系表

从表1可看出，当分离器折向挡板开度20°时，煤粉细度较细，当分离器折向挡板开度到90°时，此时煤粉细度急剧变粗，达到了最高，继续开大分离器折向挡板至160°（即逆向20°），此时煤粉细度有一定程度的下降，但仍然偏高。

试验数据表明，静态调节挡板式分离器离心分离能力远大于重力分离能力，由于分离器直接安装在磨煤机上部，受磨煤机内部自身存在的流场影响程度较大，分离器折向挡板旋向应与磨煤机内流场旋向保持一致。

2.2 分离器折向挡板异步调整

分离器共由24片折向挡板组成，由分离器外部的两组调节手柄控制，每组调节手柄分别控制12片分离器折向挡板，见图2。

图2 分离器折向挡板同步调整与异步调整示意图

通过大量试验数据表明，每台磨煤机在任何工况下均有个别粉管煤粉不合格，例如A 磨煤机4#粉管煤粉细度持续保持在30%左右，其余粉管煤粉细度均在15%左右，为解决单个粉管煤粉细度不合格的问题，对分离器折向挡板进行异步调整，将细度偏粗粉管对应的折向挡板开度关小，其他粉管对应的分离器挡板开度适当开大，以观察煤粉细度的变化，试验数据见表2。

表2 分离器折向挡板异步调整与煤粉细度对应关系表

试验数据表明，工况一、二：分离器折向挡板开度均为10°时，1#粉管煤粉细度平均12.4%，2#粉管煤粉细度平均27.4%，3#粉管煤粉细度平均6.8%，4#粉管煤粉细度平均33.3%，两次试验均表现出4#粉管煤粉细度最粗。

将分离器折向挡板异步调整后，工况三、四：分离器折向挡板开度分别为45°、10°时，1#粉管煤粉细度平均16.4%，2#粉管煤粉细度平均24.1%，3#粉管煤粉细度平均50.7%，4#粉管煤粉细度平均16.6%，4#粉管煤粉细度大幅度下降,但3#粉管煤粉细度大幅度升高。

继续进行分离器折向挡板异步调整试验，将折向挡板由45°、10°调整至33°、10°时，1#粉管煤粉细度12.2%，2#粉管煤粉细度平10.4%，3#粉管煤粉细度49.4%，4#粉管煤粉细度19.2%。

通过以上试验数据分析得出，对分离器折向挡板异步调整后4#粉管煤粉细度大幅度下降，但3#粉管煤粉细度同期大幅度升高，磨煤机出口四支粉管的煤粉细度均值均保持在22%左右，不能解决煤粉均匀性差的问题。

3 试验结果分析

(1)中速磨煤机静态分离器折向挡板旋向对煤粉细度的影响程度较大，中速磨煤机由于动环的作用，风粉混合物在磨煤机内呈逆时针方向旋转，在经过分离器折向挡板时，若分离器折向挡板开度也呈逆时针方向，可大幅度降低煤粉细度；当分离器折向挡板与磨煤机中轴线垂直时，煤粉细度达到最高值；当分离器折向挡板开度为顺时针方向，此时分离器折向挡板对风粉混合物旋向起到换向作用，虽然会一定程度上降低煤粉细度但是分离效果明显较逆时针方向差。

(2)中速磨煤机静态分离器直接与磨煤机本体连接，流场受磨煤机自身流场影响较大，对分离器出口4 支粉管分别化验煤粉细度，均存在单支粉管煤粉细度不合格的现象，采取分离器折向挡板异步调整对各粉管煤粉细度不均匀无明显改善。

(3)中速磨煤机静态分离器折向挡板异步调整后，受分离器折向挡板对分离器出口风粉混合物流场的改变，由4#号粉管煤粉细度偏高变为3#粉管煤粉细度偏高，只是实现了粗粉从4#粉管到3#粉管的转移，磨煤机出口煤粉细度均值仍保持在22%左右，无明显变化，既不能降低煤粉细度，也不能改善煤粉均匀度。

4 结语

中速磨煤机分离器折向挡板开度对煤粉细度的影响由大量试验得到验证，但分离器折向挡板旋向及异步调整对中速磨煤机煤粉细度的影响尚属空白，结合实际运行情况，对中速磨煤机分离器折向挡板旋向及异步调整对煤粉细度的影响深入进行试验，通过大量的试验数据对分离器折向挡板旋向及异步调整对中速磨煤机煤粉细度的影响得出结论，对中速磨煤机分离器折向挡板的调整提供经验与实际指导意义，磨煤机分离器的安装形式决定了中速磨煤机分离器出口各粉管煤粉细度不一致的问题，需要对设备进行技术改造方可彻底解决煤粉不均匀的问题。