江苏某发电有限公司磨煤机动态分离器改造项目可行性研究报告建设单位：江苏某发电有限公司报告日期：2014年11月10日编制：审核：批准：江苏某发电有限公司磨煤机动态分离器改造项目可行性研究报告一、总论1、总体介绍江苏发电有限公司2×600MW超超临界机组2台锅炉为哈尔滨锅炉厂有限公司引进三菱重工业株式会社（Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd）技术设计制造的超超临界直流锅炉，带启动循环泵、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、墙式切圆燃烧、封闭结构、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构п型锅炉，型号为HG-1792/26.15-YM1型。
每台锅炉安装6台上海重型机器厂有限公司生产的HP1003型中速磨煤机，BMCR工况下5台运行，1台备用。
2、目前存在的主要问题锅炉制粉系统是火力发电厂重要的辅助系统，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行，而粗粉分离器的性能直接影响着制粉系统的运行。
某电厂磨煤机为上海重型机器厂生产的型号为HP1003型中速磨煤机，此型号磨煤机采用挡板式粗粉分离器，属于静态分离器，长期以来，粗粉分离器存在着分离效率低、回粉量大、输粉管粉量分配不均匀以及煤粉细度不均匀且不易调节等问题。
而自投产以来某电厂的煤质多变，不同煤质的经济细度也不相同，迫切需要一种高性能的煤粉细度容易调节的粗粉分离器来满足生产的需要。
二、改造的必要性通过技术改造，将磨煤机静态分离器改成了动态分离器改造后,大大提高了粗粉分离器效率。
旋转粗粉分离器分离出来的煤粉均匀性指数较高，均匀性较好，进入炉膛的煤粉均能保证充分燃烧，从而降低炉渣的含碳量及飞灰含碳量，减少了煤粉物理不完全燃烧热损失，有利于低NOx燃烧器的运行，进而提高锅炉经济性。
改造后的动态分离器提高了输粉管粉量分配均匀性，从而降低炉膛内部温度分布不均，减少炉内受热面部分超温，有利于避免因承压部件泄漏而造成的机组停运，从而保证了机组的安全运行进而提高锅炉安全性，尤其能提高水冷壁的安全性，能够在一定程度上缓解水冷壁壁温分布不均的问题，有利于抑制横向裂纹的产生。
通过提高粗粉分离器效率减少磨煤机制粉单耗降低厂用点率，进一部提高锅炉经济性。
我们对使用上海重型机器厂有限公司HP磨煤机的电厂进行了调研，近几年HP型磨煤机在出厂时均已安装动态分离器，动态分离器成为一种标配,如华能玉环电厂、浙能嘉兴电厂、广东台山电厂、国华徐州电厂、大唐吕四港电厂等；一些电厂也对原来安装的静态分离器进行了改造，改造为动态分离器，比如平圩电厂、姚孟电厂、国电常州电厂、国电铜陵电厂、浙江大唐乌沙山发电厂等，以降低锅炉飞灰炉渣含碳量。
综上，进行锅炉磨煤机动态分离器改造是十分必要的。
三、改造对环境的影响分析在完成1E、2E磨煤机动态分离器改造后，能够提高煤粉的均匀性，煤粉细度能够控制在更加合理的范围内，有利于降低飞灰含碳量和炉渣含碳量，提高燃煤利用率，进而达到节能减排的效果。
四、改造方案及可行性旋转式粗粉分离器工作时结合了挡板式分离器和旋转式分离器的优点，带粉气流在挡板分离区首先进行预分离，分离出来的煤粉粒子比较粗，风粉混合物在分离器转子区再次进行分离，分离出的合格煤粉进入煤粉管道，不合格煤粉经回粉锥体落回磨煤机继续碾磨。
旋转式粗粉分离器的分离机理主要是依靠转子旋转产生的离心力将粗粒子分离，而挡板式分离器主要依靠挡板的撞击作用分离，虽然因挡板角度的影响也存在离心分离，但因其切向速度较低，产生的离心力不足以将合格煤粉分离出来。
当煤粉粒子受到的离心力大于气流的曳引力时，较大粒子就会分离出来。
转子转速越高，粒子受到的离心力越大，即转子转速越快，所分离出来的煤粉细度也越细。
1、改造方案描述旋转式粗粉分离器是在挡板式分离器后加旋转式分离器组合而成，包括外壳、进粉管、回粉管、静叶、动叶轮转子、传动机构及控制监测等。
动态分离器的主要部件为带多个叶片的转子，电机通过传动机构带动转子转动。
分离器转子采用变频器调节转速，变频器频率可以在0-50Hz范围内调节，保证转子转速在0-120rpm无级调节,煤粉细度（R90）在5%～35%之间可调；并能确保在一个磨煤机大修周期（累计运行12000小时）内，煤粉细度R90（筛余）低于20％；转子驱动采用专用变频电机，可长期在低频下工作；分离器转子采用垂直布置，双轴承支承。
实施改造后，在煤粉细度提高的同时，应确保磨煤机出力。
在一个磨煤机大修周期（累计运行12000小时）内，煤粉细度R90（筛余）低于20％前提下，能保证磨煤机出力和机组负荷。
分离器转子转速的控制方式有两种：就地控制和远程DCS控制。
远程可监测到转子转速、电机电流、变频器频率等，并设有轴温报警、过载报警等保护动作。
2、改造后预期达到的效果1）操作简单，调节方便当电厂燃煤煤种、负荷或通风量发生变化时，操作人员可以就地或远程DCS 来调节分离器转子的转速来实现随时对煤粉细度进行调整，在确保磨煤机出力的情况下，煤粉细度R90（筛余）在5～35％范围内可调，并能确保在一个磨煤机大修周期（累计运行12000小时）内，煤粉细度R90（筛余）低于20％。
2）分离均匀，煤粉均匀性指数高当煤粉通过挡板进行一次分离后进入离心分离区域，带粉气流在转子的带动下旋转，粒子受到的离心力较均匀，因此该项分离器具有均匀性指数高的特点，煤粉均匀性指数大于1.2，叶片在使用两个大修期基本无磨损。
3）分离效率高，循环倍率低，降低制粉电耗旋转式粗粉分离器在分离过程中可将磨煤机磨出来的合格的煤粉基本送入出粉管内，分离效率可达85%以上，可大大减少合格煤粉的回粉量，减少煤粉的循环倍率，从而降低制粉电耗，约降低制粉电耗10%左右。
4）满足锅炉低负荷稳燃的要求，增加锅炉的调峰能力，有利于锅炉运行的稳定性锅炉经常会被要求在低负荷工况下运行，而旋转式分离器能确保煤粉细度始终满足锅炉燃烧的要求，更好地满足锅炉低负荷稳燃的要求，可增加锅炉的调峰能力，使锅炉始终保持燃烧的稳定。
5）降低灰渣含碳量旋转粗粉分离器分离出来的煤粉均匀性指数较高，且均匀性好，进入炉膛的煤粉均能保证充分燃烧，从而降低灰渣的含碳量，有利于锅炉的经济运行。
6）保证制粉系统的安全运行旋转式粗粉分离器在设计过程中从结构上、密封上及控制上充分考虑到了设备运行的安全性，能保证设备在故障情况下煤粉细度也不低于改造前的效果。
旋转分离器在故障情况下不需要紧急停机，不影响制粉系统的安全运行，仅是煤粉细度会变粗。
如需保证煤粉细度不低于改造前，就必须降低发生故障时的给煤量。
3、改造可行性磨煤机动态分离器改造可以在机组运行期间改造，现场具备改造条件，在旋转式动态分离器到货验收，以及施工方案经过审批后可利用磨煤机大修机会进行更换。
五、工程规模及工程概算1、工程规模：将原1E、2E磨煤机静态分离器及磨煤机上端机体拆除，然后安装新的动态分离器，将煤粉管道焊接好后,待磨煤机启动后进行热态调整。
2、工程概算根据同类型电厂改造费用，及向有关单位进行询价，磨煤机动态分离器改造项目投资概算见下表，投资总计240万元。
六、经济性分析以下分析均以1台锅炉6台磨煤机全部改造后计算，本次每台锅炉暂改造1台磨煤机。
1、对于提高系统和本单位综合生产能力与经济效益的计算分析，包括节能降损、提高效益、降低成本、增加利润等。
旋转粗粉分离器分离改造后可降低灰渣的含碳量以及飞灰含碳量，减少了煤粉物理不完全燃烧热损失，进而提高锅炉经济性。
通过提高粗粉分离器效率减少磨煤机制粉单耗降低厂用点率，进一部提高锅炉经济性。
2、对投资回报等指标的分析计算1）煤粉均匀性指数提高，通过改造后，在煤粉细度R90不变的情况下可以降低飞灰含量约1.0%，进而降低煤耗。
通过降低含碳量每年给发电厂带来的经济效益计算公式如下： H×C×A×G×Qc×B/Qb其中： H —锅炉年运行小时数C —降低的碳含量%A —煤中灰含量%G —煤耗量吨/小时Qc—碳的标准发热量Qb—标准煤发热量B —标准煤单价（元/吨）以600MW机组为例，每年按H=5500h，煤耗量按200t/h计算：煤中灰含量为25%，按碳的标准发热量7860千卡/公斤，标准煤发热量7000千卡/公斤，标准煤按700元/吨计算，每年可节约的资金为：（5500×0.01×0.25×200×7860×900）/7000=194.5(万元/年)2）分离效率高，降低制粉耗电率每年给发电厂带来的经济效益由于旋转式粗粉分离器分离均匀，循环倍率降低，分离效率提高，可降低制粉电耗10%左右，计算公式如下：R= Bmmz×ΔEzf×F （万元/年）其中：Bmmz—锅炉年磨煤量 130（万吨/年）Δezf——制粉耗电率下降值 0.78（kW.h/t）F—电价 0.431（元/kW.h）R=130×0.78×0.431=43.7（万元/年）每台锅炉6台磨煤机全部改造为动态分离器总费用约为750万元，年收益238.2万元，回收期限3.14年。
此外，该项改造对降低氮氧化物的排放，以及提高锅炉水冷壁的安全性均有较大改善，有利于减少尿素消耗量和降低检修费用，在经济性计算时没有考虑。
本项目将在改造前后分别外委有资质的试验单位进行改造前后的性能试验，主要测试煤粉细度、煤粉均匀性指数和制粉系统单耗，对改造后的经济性进行综合评估，为后续改造提供依据。
七、项目实施进度计划本技术改造工作计划在2015年分别在#1机组和#2机组实施，计划在第一季度完成全部改造。
八、小结综上，1E、2E磨煤机动态分离器改造具有明显的经济效益，对锅炉安全运行也有较大帮助，且现场具备改造条件，特申请立项实施。