鄭希峰，呂貞貞

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462300)

碗式中速磨煤機制粉系統(tǒng)整體性能優(yōu)化研究與應用

鄭希峰，呂貞貞

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462300)

針對某電廠碗式中速磨煤機制粉系統(tǒng)存在的原煤倉頻繁斷煤、磨煤機的石子煤排放量大、磨煤機外氣封漏風嚴重、煤粉管道頻繁磨穿、泄漏煤粉污染環(huán)境、磨煤機熱風隔絕門密封不嚴密等諸多問題，經過廣泛調研和現(xiàn)場應用研究，對原煤倉疏通方式、磨煤機外氣封、熱風隔絕門、磨煤機葉輪形式等進行改進，并對易損件進行壽命評估，形成了一套應用于碗式中速磨制粉系統(tǒng)性能優(yōu)化的集成方案，在新建電廠制粉系統(tǒng)的設計、設備選型以及在役機組的技術改造具有很好的借鑒價值。

碗式中速磨煤機；原煤倉；氣封；熱風隔絕門；壽命評估

1 設備簡述

某電廠一期 2×330 MW燃煤機組分別于2009年12月、2010年5月投入商業(yè)運營，鍋爐采用SG-1120/17.5-M732型鍋爐，每爐配5臺HP863型磨煤機，4用1備。磨煤機在運行期間出現(xiàn)的問題較多：原煤倉設計不合理，防堵煤措施效果差，頻繁斷煤；磨煤機的石子煤排放量較投產初期有增大的趨勢，造成鍋爐磨煤機不能按設計出力正常運行；磨煤機外氣封漏風問題十分嚴重；煤粉管道彎頭防磨措施不到位，頻繁被磨穿，泄漏煤粉污染周圍環(huán)境；磨煤機熱風隔絕門密封不嚴密，磨煤機檢修困難：給機組的安全運行及現(xiàn)場文明生產帶來很大的困難。

2 現(xiàn)狀分析及存在的問題

碗式中速磨制粉系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、設備部件少、維護量小、運行電耗低、爆炸危險性小等特點[1]，但在使用過程中，制粉系統(tǒng)仍存在一系列影響系統(tǒng)正常運行的問題，主要表現(xiàn)在安全、經濟、文明生產等3方面。

2.1 安全性

因碗式中速磨制粉系統(tǒng)的配置特點，磨煤機需輪替檢修。磨煤機熱風隔絕門是實現(xiàn)系統(tǒng)隔離的重要關口，但由于密封不嚴密，磨煤機內部溫度不能降低至安全溫度區(qū)間內，造成檢修困難；同時熱風隔絕門誤動，300 ℃左右的高溫一次風進入磨煤機內部，對檢修人員造成安全威脅，給磨煤機的檢修維護及電廠安全生產造成很大困難和隱患。

2.2 經濟性

原煤倉設計不合理，防堵煤措施效果差，造成頻繁斷煤，直接影響鍋爐穩(wěn)定燃燒。在煤炭市場、電力市場不樂觀的情況下，無法實現(xiàn)摻燒煤泥、污泥等措施。2013年1—3月，煤炭市場嚴峻時，摻燒煤泥，造成機組斷煤頻繁，月燃油量在30～40 t，嚴重制約機組安全、經濟運行。

磨煤機石子煤排放量大、熱值高，造成鍋爐磨煤機不能按設計出力正常運行。中速磨煤機因其自身特點，可以將原煤中煤矸石排出，但由于結構不合理，間隙調整不當，造成石子煤排放量偏大，占燃煤量的1%～2%，熱值高，造成燃煤浪費。

2.3 文明生產

由于制粉系統(tǒng)為正壓，煤粉外漏嚴重，主要集中在磨煤機外氣封、煤粉管道、石子煤收集排放處。磨煤機外氣封是實現(xiàn)磨煤機本體與轉動組的密封，一般采用間隙密封，漏風問題十分嚴重，并且易磨損磨煤機主軸；煤粉管道彎頭防磨措施不到位，頻繁磨穿，泄漏煤粉污染周圍環(huán)境。

3 系統(tǒng)優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化方案總體內容

針對制粉系統(tǒng)存在的種種問題，經過調研與研究，確定原煤倉防堵煤改造、降低石子煤排放量改造、熱風隔絕門改造、磨煤機外氣封改造、煤粉管道彎頭防磨等5項重點改造內容,以解決制粉系統(tǒng)現(xiàn)存各種問題，提升制粉系統(tǒng)可靠性、經濟性和安全文明生產水平。

3.2 原煤倉防堵煤優(yōu)化方案

(1)采用雙曲線蝦米型原煤倉配合大功率自動振打裝置的優(yōu)化改造方案[1]。原煤倉底部結構改為蝦米形小煤斗，蝦米形小煤斗的蝦米彎和截面收縮率更符合流體力學原理，使煤沿壁面流動的重力分散，煤向下流動的阻力減小，動力增大，從而消除可能產生蓬煤堵煤的因素。在改造后的原煤斗外部加裝6套倉壁振打氣錘。當原煤斗發(fā)生結拱、堵塞時，由斷煤信號采集裝置啟動倉壁振打氣錘運動，實現(xiàn)自動振打。

3.3 石子煤排放量增加原因及優(yōu)化內容

石子煤排放量增加的原因如下。

(1)煤質差、石子煤含量大。

(2)一次風室堵塞，造成了磨煤機一次風量不足、出力下降。

(3)空氣節(jié)流環(huán)脫落，一次風速下降。由于空氣節(jié)流環(huán)異常脫落，一次風速下降，伴隨細粉排出，這是主要的原因?？諝夤?jié)流環(huán)與葉輪噴嘴的連接方式為普通的焊接，葉輪風環(huán)處的有效風速是決定磨煤機石子煤排量最重要的因素[2]。

因此，可以從修復磨碗轂、調節(jié)葉輪調整環(huán)與襯板的間隙、加裝節(jié)流板、調整彈簧加載力、調整碾磨間隙等幾個方面進行優(yōu)化改造。

3.4 磨煤機外氣封優(yōu)化內容

中速碗式磨煤機主軸動靜部位的密封主要采用金屬迷宮(多層銅片)密封和炭精環(huán)密封，同時以正壓密封風吹入，一方面防止煤粉外漏，另一方面使磨體內溫度降低。目前的密封方式由于缺乏彈性補償，密封嚴密則磨損主軸，留有間隙則會漏風，一旦漏風維修極不方便；同時，由于主軸有偏心現(xiàn)象，金屬片會磨損主軸，給設備造成安全隱患[3]。

復合橡膠密封具有耐高溫、耐磨、自潤滑的特點。因其為柔性密封，與主軸緊密結合，阻止密封風泄漏。但由于主軸運行中存在不規(guī)則偏心擺動，還存在上下少許竄動，有些部位磨損較大。當有磨損時，由于橡膠具有高彈性，能夠積灰補償間隙，做到無間隙密封。

3.5 熱風隔絕門優(yōu)化內容

目前熱風隔絕門普遍采用插板門，由于門板與門體之間硬性接觸，夾雜風粉后不易密封嚴密，造成漏風，影響檢修人員安全，而且存在誤動風險[4-5]。

翻板式隔絕門含有門框、門板和驅動機構，門板處于門框內側，門板上邊與門框上邊鉸接在一起，門板與門框的四周間有密封條，密封效果好，能提高檢修和維護的安全性。

4 優(yōu)化改造實施方案

4.1 原煤倉防堵煤改造實施方案

(1)將原煤斗給煤機上方約6 m(包括閘板門、膨脹節(jié)等)拆除，將其改為不銹鋼(201)蝦米形小煤斗，煤斗壁厚為(10±0.5)mm。

(2)將原閘板門更換為雙向電動插板門，并下移至給煤機上方550～600 mm處。

(3)將原膨脹節(jié)更換為不堵煤的插入式不銹鋼密封膨脹節(jié)，安裝在給煤機上方約100 mm處。

(4)在改造后的原煤斗外部加裝6套倉壁振打氣錘按照上到下交替布置，解決高、中、低位棚煤問題。每個倉壁振打氣錘用氣量為0.001 5 m3，氣源壓力為0.4～1.0 MPa，振打頻率、振打動量可根據現(xiàn)場情況任意設定。當原煤斗發(fā)生結拱、堵塞時，由斷煤信號采集裝置啟動倉壁振打氣錘運動，實現(xiàn)自動振打，下部2氣錘先動作3～4下，然后中、下4個倉壁振打氣錘交替動作，最后下、中、上6個倉壁振打氣錘依次振打，錘頭產生的振擊波使原煤斗的原煤發(fā)生位移，消除堵塞，恢復流動，實現(xiàn)倉內無障礙疏通；同時，加裝自動過濾排水裝置，為氣錘提供安全穩(wěn)定的氣源。

(5)安裝1套斷煤信號采集裝置，在斷煤時發(fā)出信號，啟動倉壁振打氣錘，對原煤斗進行振擊疏通，疏通后自動停止。

(6)在給煤機附近安裝PLC模塊電控箱。

(7)煤斗適當位置設置人孔門及觀察孔。

4.2 石子煤排放量降低改造實施方案

4.2.1 磨碗轂的修復

磨碗轂在與縫隙密封處被磨損，需要補焊并重新車削，達到尺寸精度。磨損后的磨碗轂必須修復，否則不能起到密封的作用。磨碗轂的材質為ZG350-500，相當于ZG35，可以直接用J422或J507結構鋼焊條堆焊，然后利用磨煤機工作轉速38.4 r/min自轉進行現(xiàn)場車削(或用角磨機打磨)。

4.2.2 調節(jié)葉輪調整環(huán)與襯板的間隙

重新調整葉輪調節(jié)罩與中間體底部和折向襯板支架之間的間隙，中間體底部和折向襯板支架與葉輪調節(jié)罩的間隙在不影響傳動摩擦的情況下可進一步縮小，將間隙調整到8～10 mm較為合適(原設計間隙為(12.5±1.5)mm)，以使調節(jié)罩隨葉輪旋轉時能保持較小的、均勻的間隙，大大降低漏風量。

4.2.3 葉輪噴嘴通流截面改造

從節(jié)流環(huán)外側至葉輪風環(huán)內側底圓間加焊厚12 mm 的16Mn弧型鋼板，使其與葉輪外側形成流線型噴嘴，以便一次風流過葉輪時分配更加均勻，并鄭希峰，等：碗式中速磨煤機制粉系統(tǒng)整體性能優(yōu)化研究與應用使阻力損失降低，如圖1所示。

圖1 葉輪裝置通流部分改造前、后對比

4.2.4 磨輥套在線堆焊

如圖2所示，使用耐磨焊材對磨輥套進行在線堆焊，提高磨輥套抗磨性能，達到新磨輥的各項性能。

圖2 磨輥套在線焊接

4.2.5 彈簧加載力調整

將磨輥彈簧加載力調至22.6 MPa，彈簧加載與磨輥頭之間的間隙調整到0.75～1.00 mm，提高磨煤機碾磨力。

4.2.6 碾磨間隙調整

磨輥與磨碗襯板之間的間隙調整到3～5 mm(新襯板和新輥套調整至6～8 mm)，提高磨煤機碾磨效率。注意按磨煤機說明書進行動態(tài)調整。

4.3 磨煤機熱風隔絕門改造實施方案

將熱風隔絕門改造為翻板式結構，利用主氣缸的作用使門板開啟或關閉，并具有關門鎖緊功能。門板與門座間密封面為耐高溫結構，最高受熱溫度500 ℃。翻板門安裝及維修時使用安全銷，防止門板誤動對檢修人員造成傷害。翻板門安裝于水平管道，該門開啟時主氣缸往前推出，門板翻轉于門體上側，此時管道處于全流通狀態(tài)。翻板門關閉時，主氣缸收回，門板經翻轉向下動作與門座貼合密封，此時操作連桿處于頂緊狀態(tài)。由于主氣缸行程的設計余量，長期使用后即使密封面有磨損門板同樣能密封鎖緊。翻板門與管道的聯(lián)接為焊接式。

4.4 磨煤機外氣封改造實施方案

在主軸動靜密封和下架體處安裝復合橡膠密封，該橡膠密封具有耐高溫、耐磨損及自潤滑功能，具有較高的彈性，磨損后能夠及時補償間隙，做到無間隙密封。該密封已在全國一百多家電廠使用，不僅密封效果顯著，且使用周期長。與其他密封相比，性價比優(yōu)勢明顯。

4.5 煤粉管道彎頭防磨改造實施方案

根據磨煤機運行工況，對磨煤機煤粉管道彎頭、多出口裝置、分離器體、內椎體、導向裝置襯板等部位內襯防磨陶瓷，大大延長設備零部件設備壽命，降低檢修維護成本。

5 優(yōu)化后運行效果

經過綜合升級改造，目前制粉系統(tǒng)幾乎無煤質原因導致的斷煤(同時含有摻配摻燒原因)，為摻燒污泥、煤泥等創(chuàng)造了技術條件；煤粉外漏問題得到有效治理，現(xiàn)場文明生產水平大幅提高；延長了設備使用壽命，降低了檢修維護成本，同時石子煤排放率從原來的3.0%～5.0%的峰值降到改造后的0.8%左右，目前更是控制在0.5%以內，大大減少了對機房環(huán)境的污染，降低了工人勞動強度，為實現(xiàn)電廠安全、文明生產創(chuàng)造了條件。

6 結束語

綜上所述，針對碗式中速磨制粉系統(tǒng)存在的原煤倉頻繁斷煤、磨煤機石子煤排放量大、磨煤機外氣封漏風、煤粉管道彎頭頻繁磨穿、泄漏煤粉污染周圍環(huán)境、磨煤機熱風隔絕門密封不嚴、磨煤機檢修困難等諸多問題，提出系統(tǒng)性改進方案。對于新建電廠制粉系統(tǒng)的設計、設備選型以及采用碗式中速磨制粉系統(tǒng)在役機組的技術改造具有很好的借鑒價值。

[1]王賢明. HP863碗式中速磨煤機存在的問題及解決措施[J].浙江電力，2010，29(9)：47-49.

[2]郭健，李功強，張英杰，等. 蝦米形一體化技術在電廠原煤斗上的應用[J].應用能源技術，2015(12)：21-23.

[3]吳寶富.降低HP系列磨煤機石子煤排放率改造[J].華北電力技術，2003(5)：16，25.

[4]黃國輝.HP磨煤機內外氣封改造[C]//江西省電機工程學會.江西省電機工程學會年會論文集，2014.

[5]王賢明.火電廠磨煤機熱風隔絕門優(yōu)化設計的研究[J].華東電力，2009，37(12)：90-93.

(本文責編：齊琳)

TK 323

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1674-1951(2017)03-0025-03

鄭希峰(1968—)，男，山東萊蕪人，助理工程師，從事火電廠生產技術管理方面的工作(E-mail:747521510@qq.com)。