双进双出钢球磨煤机优化运行
陈海燕
（中国国电集团聊城发电厂）
摘要：本文介绍了聊城电厂一期工程600MW“W”火焰锅炉双进双出磨煤机制粉系统的设计特点、运行优化方法、技术改造成果。
该磨媒机制粉系统在磨制硬度较高的煤种时，存在煤粉细度不稳定及细度偏粗等问题，飞灰、炉渣含碳量超标，严重影响锅炉燃烧稳定性、经济性。
通过改变一次风煤比、优化磨煤机料位控制、改变装球尺寸和比例、改进优化分离器等综合措施后，煤粉细度由原R75=17%左右提高到R75=6%左右，取得了较好的效果。
关键词：双进双出磨煤机；优化运行；技术改造
1设备概况
山东聊城发电厂一期工程投产的两台600MW发电机组，配备了英国Mitsui Babcock公司生产的“W”型火焰锅炉，采用“W”火焰燃烧方式，设计燃用山西西山、阳泉的无烟煤和贫瘦煤，设计煤种干燥无灰基挥发份（V daf）10.53，可磨系数67，固定碳（Fcad）63.35%。
锅炉制粉系统采用正压直吹式，配备6台双进双出滚筒式磨煤机（如图1）。
磨煤机为美国metso公司生产，型号为14′—0″×18′—0″，筒体直径：4267mm，筒体长度：5510mm，有效长度：5486mm，筒体有效容积：131m3，筒体转速：16.77rpm，离心式粗粉分离器直径2740mm，最大钢球装载量：103.1t。
在设计风煤比下，磨煤机设计最大出力：51.3 t/h，燃煤的HGI为67±5，煤粉细度为R75=9%（即75um筛子的通过率为91%）。
图1磨煤机制粉系统简图
132
无烟煤挥发分含量低且挥发分析出温度高、释放速度慢，很难燃烧，着火温度很高（800～900 ℃），挥发分的析出和燃烧不足以维持煤粉的着火，使着火速度慢，着火时间长，相应地缩短了煤粉燃尽的时间，降低了煤粉燃尽度，使煤粉不易着火和燃尽。
提高煤粉细度是解决无烟煤燃烧稳定性经济性的关键因素。
煤粒愈小，加热到着火温度就愈快；反应的表面积增大，风粉混合物的着火品质得到提高。
2磨煤机优化运行方案
近年由于国内电煤供应紧张，锅炉掺烧部分晋城煤、磁山煤、万年煤。
这些煤挥发份低（8%），可磨性差（可磨系数40-50）。
掺烧这些煤种时煤粉细度差，飞灰、炉渣含碳量高，严重影响锅炉燃烧稳定性、经济性。
优化磨煤机运行，提高磨煤机制粉能力，保证合格的煤粉细度成为锅炉优化运行的关键。
磨煤机优化运行主要进行以下工作：
（1）调节分离器折向挡板角度
磨煤机采用径向离心式粗粉分离器（如图2）。
气粉混合物进入粗粉分离器后，随通道截面增大流速降低，在重力作用下部分粗粉粒被分离出来回到磨煤机中，当气流由外锥通过切向叶片流入内锥时，受折向叶片影响产生旋转，在离心力作用下分离出一部分粗粉粒，气流在内锥中先向下再向上流动过程中又分离出一部分粗颗粒进入回粉管。
运行中可通过调节叶片的角度调整气粉混合物的旋转强度来调节煤粉细度。
挡板调节特性除受结构形状的影响外，一般还与其上下的间隙有关，其间隙越小，分离效果越好。
但由于制造、安装等方面的原因，往往存在较大的间隙，导致部分风粉气流短路，使得分离器挡板特性发生变化，挡板关到最小，煤粉细度未必最高。
因而，需要通过调试确定其最佳的挡板开度。
磨煤机厂家在分离器上标出5个位置，分别为“M-1”、“M”、“M+1”、“M+2”、“M+3”。
推荐使用“M+2”位置。
为提高煤粉细度，对分离器折向挡板角度进行大量试验，在每个分离器折向挡板角度下取煤粉化验细度10次以上，取平均值作为该角度下煤粉细度平均值，以相临两折向挡板之间的垂直距离做为表征分离器角度的参数，做出煤粉细度与挡板开度关系曲线如下：
133
134
由趋势图中可以看到，挡板间距在21-22厘米之间时，煤粉细度较好。
因此，对磨煤机分离器挡板间距进行调整，将挡板顶部指针箭头尖端与相临指针尾部近端直角处之间的距离调整为21.5厘米。
（2）分离器技术改造
分离器折向挡板的调整，提高了煤粉细度，但仍无法满足掺烧晋城煤等难磨煤种的要求。
根据实际运行经验，我们提出对分离器进行技术改造，在内锥顶部增加宽20cm 环型顶板，在内锥与外锥之间增设一级前置导流板的方案，顶板、导流板位置如图2、图3所示。
metso 公司利用CFD 模型对方案进行了论证。
图3 分离器前置导流板布置图
增加20cm 顶板和前置导流板后，减少了由分离器折向挡板上下间隙短路至出口管的气流，同时加强了分离器内气流的旋转，提高了分离效果。
CFD 模拟显示煤粉细度R75由13.15提高到3.47。
CFD 模拟改造前后各项指标如表1所示：
经CFD模拟论证，该方案可实施。
#1炉小修时，在1A磨煤机分离器上进行改造实验。
改造后对煤粉细度进行跟踪检测，改造效果较好，改造方案实施前后煤粉细度变化如图4：
图4 分离器改造前后1A磨煤粉细度变化趋势
（3）优化磨煤机料位控制
聊城电厂磨煤机料位控制系统采用美国METSO 公司生产，型号为MILL AUDIO CONTROLLER MACC VER1.00。
通过就地传感器电耳测量磨煤机的噪声，把声音信号转换为毫伏信号送到就地控制器，转换成4—20mA信号送到DCS系统，由DCS系统转换成磨煤机料位信号。
磨煤机的料位决定了磨煤机的研磨质量和磨煤机系统的风粉浓度，通过控制给煤率来维持磨煤机料位。
实际运行中磨煤机装球量、装球比例、回粉阀的动作情况及大罐的通风量等都影响电子耳料位测量的准确性，料位测量系统无法正确反映磨煤机内料位变化情况，容易导致煤粉细度变差。
针对电耳料位测量系统存在的问题，在磨煤机正常运行过程中采取变料位的方式，测试磨煤机料位的有关数据，验证磨煤机的最佳料位，指导运行人员操作。
试验方法如下：首先降低给煤机煤量，降低磨煤机料位，磨煤机料位降低，磨煤机电流升高出现峰值之后，增加给煤机出力，升高磨煤机料位，磨煤机料位建至两侧差压升高，出现堵磨特征后，降低给煤机煤量，恢复磨煤机正常运行。
试验过程中以磨煤机料位、电流变化为基准，料位、电流任一变化后记录磨煤机电流、料位、差压、入口压力、一次风量、冷热一次风挡板开度。
以1E磨为例，1E磨电流、差压变化趋势如图5。
135
136
图5
1E 磨电流、差压变化趋势图由电流、差压变化趋势，判断出1E 磨最佳料位区间为41-45。
使用相同的方法得出所有磨煤机最佳运行控制料位，指导运行人员操作，使磨煤机运行在较好的状态。
3 结论
通过调整分离器折向挡板角度、分离器内部技术改造、保证磨煤机运行在最佳料位点、提高一次风带粉浓度、改变装球尺寸和比例等方法，提高了磨煤机适应煤种变化的能力，煤粉细度由原R75=17%左右提高到R75=6%左右，优化了磨煤机运行，飞灰含碳量由12%降至5%以下，渣中含碳量由20%降至6%以下，提高了锅炉燃烧的经济性、稳定性。
参考文献：
[1] 大型电站锅炉安全及优化运行技术 中国电力出版社 岑可法等
[2] CFD Modeling to Improve Product Fineness in Twincone Classifier Chris Urban。