某电厂制粉系统乏气含粉量大的原因及解决方案

摘 要：针对某电厂#1机组制粉系统乏气含粉量大的问题，本文在对排粉风机及细粉分离器进行内部检查基础上，分析了不同部位磨损对分离效果的影响程度。同时，利用风粉气流数学模型，分析了排粉风机变频改造对离心力影响。最终，提出对应解决方案，有效降低了乏气含粉量，减少了排粉风机叶轮磨损、轴承箱振动问题。

关键词：细粉分离器；分离；磨损；风速

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.180

1 概述

某电厂#1机组为中间储仓式制粉系统，装有4台M5-36型悬臂式排粉风机、4台DF3500型细粉分离器，粗、细粉分离器配套使用。细粉分离器为旋风分离器，风粉气流沿切向高速旋转，依靠离心力实现高浓度煤粉在外筒壁集中，在重力作用下下滑至锁气器；而乏气集中在分离器中间部位，通过中心筒进入排粉风机。排粉风机额定转速1450r/min，风量36.6m?/s；风机入口回风门φ1600mm，容量风门φ1000mm；风机出口布置6只φ480mm输粉管道（对应6只一次风门）。

该机组于1985年投产，细粉分离器每年进行常规内部检查、漏点焊补。为了降低厂用电率，排粉风机电机于2010年进行变频改造，低负荷时段，运行转速约800―1200r/min。近年来，制粉系统乏气含粉量增大、煤粉细度升高，排粉风机叶轮使用寿命由6年缩短为3年左右，而且经常发生排粉风机振动大、回风管漏风、细粉分离器漏风故障，严重影响了设备安全稳定运行。

2 问题描述

（1）细粉分离器内部检查，发现入口均流格栅磨损殆尽（图1）、外筒多处磨穿漏风、内筒磨穿（图2）。而最普遍的磨损型式为：约2/3内壁面有冲刷沟痕，深度约4―8mm。煤粉气流旋转过程中，阻力增加，扰动增加。

（2）#1机组排粉风机原额定转速1450r/min下，细粉分离器入口风速约为16m/s。变频改造后，风机转速每天约8h保持800―1200r/min左右，操作人员仅仅通过关闭1只―3只粉管一次风门来保证风压，分离器入口风速约为13.5m/s。

3 原因分析及处理措施

（1）分离器入口均流格栅的作用是，保证风粉气流进入分离器前，煤粉浓度沿纵向均匀分布。由于均流格栅长时间受气流正面冲刷，逐渐磨损失效。入口风道为上弯型，造成分离器入口垂直风向截面内，煤粉不均等分布（图3），高浓度煤粉集中冲刷分离器顶面[1]。

分离器外筒磨损漏风或冲刷沟痕，造成风粉气流环向分离过程中，煤粉二次卷扬[2]。内筒的磨损孔洞，将直接导致气流短路，未经分离直接由回风管进入排粉风机（图4）。

处理措施：利用检修机会，割除磨损格栅，使用16Mn钢板（10mm厚）重新焊接制作。沿气流方向均流格栅长度为400mm，栅格尺寸300*300mm为宜。

针对煤质变差、设备磨损老化等问题，需对分离器内壁采取内衬陶瓷方式防磨处理。首先卷制φ3500圆筒对内壁进行挖补，然后黏贴刚玉陶瓷片，陶瓷片黏贴需沿周向整圈布置，保证气流环向流动无凸台（切不可垂直方向局部黏贴，避免造成气流扰动）。同时，使用10*10mm*5mm小型陶瓷片，可最大限度保证内壁圆弧度、平整度[3]。耐磨刚玉陶瓷主要技术指标：

洛氏硬度（HRA）≥ 85

抗压强度（MPa）750

体积密度（g/cm3）≥3.5

耐磨度（g）0.0002（P=76N，N=106rpm，转数900转）

（2）在管路特性曲线一定、风机叶轮尺寸一定条件下，风机转速与流量成正比：。所以风机变频改造后，细粉分离器入口风速大幅度降低，造成离心力减小、旋风行程缩短[4]。详细数据如下：

1） ，m：煤粉颗粒质量，V：风速， R：旋转半径。

离心力与风速为二次函数，风速由16m/s降为13.5m/s时，离心力降低28.9%。

2）通过分离器内壁痕迹明显看出，伴随着入口风速降低，风速俯冲角由32°（图5）变为40°（图6）[5]。查阅图纸，中心筒高度H2=9.3/2=4.7m，分离器入口A*B=1.82*0.9m，风机额定转速1450r/min，风机额定流量36.6m?/s。可计算得出，旋风行程由9.3m变为5.6m。

处理方案：在分离器入口安装门式调节挡板，迎风面增加镶嵌陶瓷防磨，风道增加风速测量装置。该风门仿照房间门样式，转轴安装在风道两侧壁，风门全开后紧贴壁面。通过调节挡板门开度（即减小喷口A*B截面积），达到调节分离器入口风速目的。

运行方式调整：（1）机组高负荷式，应保证磨煤机、排粉风机满负荷运行，保持粉仓粉位较高水平（4m左右）；（2）机组负荷较低时，保持排粉风机转速1200r/min，关闭排粉机入口容量风门，保持回风门、再循环风门全开状态，系统循环倍率

4 结束语

由于制粉系统含粉量过大，造成了排粉风机磨损及振动问题，需加大防磨治理以及运行参数调整。同时，排粉风机变频改造后，系统风速降低，还会造成煤粉细度升高（粗粉分离器离心力降低）、锅炉燃烧不稳定、燃烧不充分等问题，还需对粗粉分离器挡板、燃烧器摆角及送风量进行必要调整。

参考文献：

[1]吕太.火电厂细粉分离器的改进与完善[J].中国电力，1997（09）：22-24.

[2]高宝桐.下花园发电厂1、2号锅炉细粉分离器改造[J].华北电力技术，2003（01）：15-15.

[3]杨宏军.郑州热电厂#13炉细粉分离器效率偏低问题研究和改造[J].河南电力，1996（02）：34-37.

[4]王广军.电厂锅炉细粉分离器性能分析数学模型[J].中国电机工程学报，2001，09（09）：53-57。

[5]杨兴森.火电厂细粉分离器效率理论模型[J].中文科技期刊数据库，1997（03）：29-32.

作者简介：张玉军（1988-），男，本科，助理工程师，主要从事：火力发电厂锅炉检修、技术工作。