鞏漢強,劉兆俊,張乃良,石天佐,曲曉林

(中國石化集團勝利石油管理局勝利發(fā)電廠,山東 東營 257087)

0 引言

中國石化集團勝利石油管理局勝利發(fā)電廠(以下簡稱勝利發(fā)電廠)二期 2臺鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計制造的 SG-1025/17.4-M851型亞臨界中間一次再熱自然循環(huán)汽包鍋爐,于 2004年投產(chǎn)。鍋爐采用雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統(tǒng),制粉流程為:(原煤)經(jīng)過原煤倉→給煤機→磨煤機→粗粉分離器→鍋爐。該爐為單爐膛四角切圓燃燒,每臺爐配 A,B,C,D 4套直吹式制粉系統(tǒng),分別對應(yīng)鍋爐(自下而上)的 4層燃燒器,每套制粉系統(tǒng)配備了 2臺給煤機、1臺磨煤機和 2臺離心式粗粉分離器。

直吹式制粉系統(tǒng)和中儲式制粉系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、投資少等優(yōu)點,但由于直吹式制粉系統(tǒng)磨制出的煤粉不經(jīng)過粉倉,而是直接通過噴燃器進入爐膛燃燒,所以,制粉系統(tǒng)能否安全、可靠運行,將直接影響機組的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。近年來,由于該廠入爐煤含雜物增多,在鍋爐運行中,逐漸暴露出一些問題:一是制粉系統(tǒng)風壓、風速波動大,鍋爐燃燒不穩(wěn)定甚至滅火;二是煤粉細度升高,導致鍋爐飛灰可燃物升高。上述問題已經(jīng)嚴重威脅到鍋爐的安全經(jīng)濟運行。

1 原因分析

勝利發(fā)電廠針對上述問題進行了專題研究,通過分析煤質(zhì)指標,發(fā)現(xiàn)該廠煤質(zhì)的化驗指標(如發(fā)熱量、揮發(fā)分以及硫分等)都在設(shè)計煤種范圍內(nèi)。也就是說,從煤質(zhì)的常規(guī)化驗指標來判斷,原煤質(zhì)量是合格的,不會影響到燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。于是從制粉系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象著手進行分析,依次排除了鍋爐噴燃器結(jié)焦、磨煤機絞龍故障、制粉系統(tǒng)風門擋板故障等諸多因素,確定制粉系統(tǒng)風壓、風速異常是由制粉系統(tǒng)粗粉分離器堵塞造成的。

1.1 粗粉分離器結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1為粗粉分離器的結(jié)構(gòu)原理圖,分離器的作用是把磨煤機磨制后的不合格煤粉分離出來,然后,返回磨煤機再次進行研磨。粗粉分離器主要由外錐、內(nèi)錐、折向擋板、進口管、出口管及回粉管等組成。該廠采用的是沈陽重型機械集團生產(chǎn)的粗粉分離器,總高為 5607mm,外錐最大內(nèi)徑為 ?2400mm,錐體頂角為 38°,整個外錐通過頂部法蘭固定在12.6m平臺內(nèi)的承重鋼梁上,內(nèi)錐最大外徑為?1950mm,錐體頂角為 60°,下部是一個六棱錐體。從進口管進入的風粉先經(jīng)過撞擊分離,再經(jīng)過重力分離進入折擋板后又經(jīng)過離心分離,合格的煤粉經(jīng)出口管道送往鍋爐燃燒器;經(jīng)外錐和內(nèi)錐里分離出的大顆粒煤粉,通過下部的六棱錐活動門到回粉管后再返回到磨煤機繼續(xù)研磨。

1.2 粗粉分離器堵塞原因分析

在制粉系統(tǒng)檢修過程中,從堵塞的粗粉分離器清理出許多雜物,其主要組成物有:細鐵絲(采煤用爆破線),約占體積總量的 5%;雜草,約占體積總量的 50%;塑料、破布等其他雜物,約占體積總量的45%。粗粉分離器堵塞的初始位置分別是在粗粉分離器的回粉管、折向擋板以及粗粉分離器內(nèi)錐底部等處,下面分析堵塞原因。

(1)粗粉分離器回粉管堵塞。從現(xiàn)場檢修得知,粗粉分離器回粉管堵塞的原因主要有 2點。

1)回粉鎖氣器容易卡澀。如圖 2所示,回粉鎖氣器設(shè)計為翻板式,在正常狀態(tài)下靠自重力關(guān)閉,當回粉中有絮狀的雜物經(jīng)過時就滯留在此處,致使流通阻力增大,導致回流管逐漸堵塞。

2)回粉管鎖氣器下部為截面積縮小了的矩形通道,當有較大的雜物經(jīng)過此處時容易卡堵。

(2)粗粉分離器折向擋板堵塞。圖 3、圖 4為粗粉分離器折向擋板堵塞前、后現(xiàn)場拍攝的照片,從現(xiàn)場檢修情況可知,線絮狀雜物容易在折向擋板處掛結(jié),嚴重時大約只剩余 20%的流通面積。

(3)粗粉分離器內(nèi)錐堵塞。圖 5、圖 6為粗粉分離器內(nèi)錐底部六棱錐活動門堵塞前、后照片。經(jīng)粗粉分離器折向擋板的雜物進入粗粉分離器內(nèi)錐,通過下部六棱錐的活動門時被卡住并沉積下來,導致回粉不暢,直至內(nèi)錐底部完全堵塞,粗粉逐漸積滿了粗粉分離器內(nèi)錐,減少了內(nèi)錐空間,削弱了粗粉分離器的分離效果。內(nèi)錐的粗粉無法通過底部六棱錐的活動門返回到落煤管道再次進行二次飛揚分離,而是經(jīng)過出口管道直接進入鍋爐燃燒,導致煤粉變粗,造成鍋爐燃燒惡化。

2 改進方案

通過上述分析,找出粗粉分離器堵塞的原因,并進行了改進。

2.1 運行措施

運行人員在監(jiān)盤過程中,要加強對制粉系統(tǒng)風壓、風速等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)視,及時分析并正確判斷粗粉分離器堵塞的初始部位,具體判定標準如下:

(1)若同一臺粗粉分離器風壓波動差值大于800Pa,可判定該分離器回粉管堵塞;若分離器的出口風道風速波動差值大于 8m/s,則說明粗粉分離器已經(jīng)積聚了較多的雜物。

(2)正常運行中的同一臺粗粉分離器內(nèi)、外錐壓差為 400 Pa左右,當分離器折向擋板堵塞時,分離器內(nèi)、外錐壓差會增大,當壓差大于 900Pa時,說明折向擋板已嚴重堵塞。

(3)同一套制粉系統(tǒng)中,前、后 2臺粗粉分離器在折向擋板前相同部位的風壓偏差大于 1 000 Pa時,可判定風壓高側(cè)的那臺粗粉分離器折向擋板堵塞嚴重;而風壓低側(cè)的那臺粗粉分離器內(nèi)錐堵塞,分離器出口管的風速也下降。

運行人員在監(jiān)盤期間,通過對參數(shù)變化的分析,及時判斷出粗粉分離器初始堵塞的部位,隨時聯(lián)系檢修人員進行處理。

2.2 設(shè)備改造

(1)對回粉管的改造。通過分析和試驗,對回粉管進行了 2處改進:一是拆除了回粉管鎖氣器的活動擋板,實踐證明對制粉出力和煤粉細度未發(fā)生任何影響;二是將回粉管道下半部分矩形管道改造為圓形管,如圖 7所示。改造后,減少了流通阻力,增強了管道的流通能力,徹底杜絕了回粉管堵塞現(xiàn)象。

圖7 改造后的回粉管

(2)在粗粉分離器上安裝清理孔門。粗粉分離器的內(nèi)錐底部堵塞時,清理難度大且花費時間長,通過現(xiàn)場觀察分析,在粗粉分離器的頂部各增設(shè)了 1個長 ×寬為 300mm×200mm的檢修孔(如圖 8所示),使用了自行制作的專用清理工具,使粗粉分離器清理時間縮短了 80%以上,減輕了工作人員的勞動強度。

圖8 內(nèi)錐檢修孔的安裝位置

3 結(jié)論及建議

(1)通過實施上述改進措施,提高了運行人員判斷粗粉分離器是否堵塞的及時性和準確性,延長了粗粉分離器堵塞的時間間隔,省去了在清理分離器期間搭制腳手架和管道割孔檢查的過程,整個清理時間縮短了 80%。

(2)提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性,避免了鍋爐滅火事故;鍋爐煤粉細度 R90由5%～13%降至 2%～4%,飛灰可燃物的質(zhì)量分數(shù)由2008年的 7%左右降低到目前的 4.5%,降低發(fā)電煤耗 3g/(kW·h),節(jié)能效果十分顯著。

(3)建議在粗粉分離器入口管道上安裝可以在運行中隨時清理雜物的分離裝置,以保證入廠煤質(zhì)的清潔,盡量從源頭上采取措施,以杜絕粗粉分離器的堵塞。

[1]DL/T 611—1996,300MW級鍋爐運行導則[S].

[2]丘紀華,陳剛.煤粉燃燒理論及技術(shù)[D].武漢:華中理工大學,2000.

[3]馬玉峰.大型煤粉爐燃燒優(yōu)化探討[J].中國電力,2000,33(7):23-26.