磨煤機(jī)輸粉管煤粉流量分配的均勻性和煤粉細(xì)度的優(yōu)化調(diào)整

磨煤機(jī)輸粉管煤粉流量分配的均勻性和煤粉細(xì)度的優(yōu)化調(diào)整

某330mw機(jī)組的自適應(yīng)自然循環(huán)鍋爐采用雙軸向旋轉(zhuǎn)鍋爐，配備四個(gè)zgm103級(jí)繞射檢測器。每臺(tái)磨損機(jī)配備6根輸粉管，用于1層焦煤粉的燃燒。磨層編號(hào)由下至上為A/B/C/D。在正常運(yùn)行時(shí),在MCR負(fù)荷下投3臺(tái)磨煤機(jī)。鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)一些以下問題:燃燒器出口火焰發(fā)紅、發(fā)暗;燃燒器出口火焰溫度較低,燃燒器區(qū)溫度最高為1380℃,最低為1020℃;大渣中未燃焦碳含量有時(shí)高達(dá)25%,飛灰可燃物為4%～7%;倒磨層運(yùn)行時(shí),風(fēng)量調(diào)節(jié)十分困難;過熱汽溫超溫,在不同的磨層組合狀態(tài)下,過熱器減溫水總量高達(dá)80～110t/h等,極大地影響了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。電廠為此進(jìn)行了燃燒調(diào)整和磨煤機(jī)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。本文根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,重點(diǎn)探討擋板開度變化對輸粉管煤粉分配均勻性和煤粉細(xì)度的影響規(guī)律,簡要分析磨煤機(jī)運(yùn)行特性對鍋爐運(yùn)行以及燃燒的影響。1煉焦機(jī)輸粉管參數(shù)匹配性差主要測試方法是:在輸粉管上裝煤粉等速取樣裝置,取樣煤粉由200目和90目氣流篩過篩。一次風(fēng)速測量采用背靠管、微壓計(jì)。此外有飛灰等速取樣,紅外溫度測量議,順磁式氧量計(jì)等。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)造成前述問題的主要原因是4臺(tái)磨煤機(jī)輸粉管中煤粉流量分配偏差較大,燃燒器與磨煤機(jī)輸粉管參數(shù)匹配性較差,以BCD磨組合運(yùn)行的試驗(yàn)為例,在分離器檔板開度均為55°時(shí),B、C、D磨輸粉管的煤粉分配最大偏差分別達(dá)到51.8%、29%、61.8%。這一現(xiàn)象在不同類型磨煤機(jī)上都存在。其直接危害是造成每只燃燒器煤粉流量和煤粉細(xì)度存在較大差異,燃燒器配風(fēng)難以掌握,煤粉流量過低的燃燒器出口火焰溫度下降,燃燒不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)有的火檢探頭檢測不到火焰的現(xiàn)象。而煤粉流量過高的燃燒器出口火焰過度缺氧。致使飛灰和灰渣可燃物也隨之提高,即燃燒器出口煤粉濃度與高溫回流區(qū)的不匹配性導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)。2工藝調(diào)壓與檔板開度的關(guān)系圖1和圖2分別給出B磨在不同檔板開度時(shí)輸粉管煤粉分配偏差和R90的偏差。由圖可見,隨檔板開度增加,輸粉管煤粉分配的均勻性提高,煤粉分配的最大偏差由46.6%降低到25%;但隨檔板開度增加,R90值提高,對應(yīng)圖2中第2管的R90值由6.4%提高到19.6%,且各管的煤粉細(xì)度偏差也成倍增加。從機(jī)理上分析,在其它條件不變時(shí),煤粉細(xì)度與檔板開度之間有確定的關(guān)系。即隨著檔板開度變小,R90值越小。但各輸粉管煤粉分配的均勻性與檔板開度之間并沒有必然性的確定關(guān)系。因?yàn)槊悍蹥饬魍ㄟ^檔板之后,各輸粉管煤粉分配主要取決于各輸粉管道的阻力特性或煤粉分配器的分配特性,另外也與各輸粉管進(jìn)口部位的煤粉氣流的流動(dòng)穩(wěn)定性條件以及流動(dòng)方向有關(guān)。從本例實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來看,檔板開度對各輸粉管煤粉分配的均勻性具有一定的影響,這與此類中速磨煤機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有關(guān):由于煤粉氣流經(jīng)分離器檔板后折向進(jìn)入輸粉管(圖3),且各臺(tái)磨檔板安裝角度不同,因此造成了檔板調(diào)節(jié)對于煤粉分配的均勻性具有強(qiáng)烈的擾動(dòng)。同類磨煤機(jī)的試驗(yàn)還表明隨檔板開度減小,輸粉管煤粉分配的均勻性也可以提高,如圖4給出檔板開度為62.5°、53°和45°的煤粉流量偏差變化即說明了這一現(xiàn)象。ZGM113型中速磨煤機(jī)出口的煤粉管道的阻力特性是通過煤粉管道進(jìn)口部位的縮口大小調(diào)整的,所以,降低輸粉管煤粉流量分配的不均勻性應(yīng)首先通過管道阻力特性的調(diào)平來實(shí)現(xiàn)。對于本例而言,如果在運(yùn)行中不具備輸粉管阻力特性調(diào)整的條件,那么降低輸粉管煤粉分配不均勻性的制約因素就是煤粉細(xì)度,通過優(yōu)化調(diào)整檔板開度可以解決這一矛盾。3調(diào)整后的磨組工作特性BCD磨組合運(yùn)行時(shí),根據(jù)提高輸粉管煤粉分配均勻性和降低飛灰和灰渣可燃物的要求,以上層燃燒器的煤粉細(xì)度合格為原則,應(yīng)將D磨出口的煤粉控制在R90≤18%的范圍。由試驗(yàn)可知,D磨出口的煤粉細(xì)度R91=18%時(shí)的檔板開度為45°(見表1數(shù)據(jù))。由于受磨煤機(jī)中檔板安裝角度不同和煤粉管道長度和彎頭等因素影響,D磨對應(yīng)的上層煤粉管道工作特性比下層差,根據(jù)表1的試驗(yàn)數(shù)據(jù),分別將D、B磨的檔板開度設(shè)為50°、55°。優(yōu)化調(diào)整后的磨組工作特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表2。由表2數(shù)據(jù)可見,調(diào)整后的磨組工作特性偏差減小,但D磨輸粉管的煤粉流速偏低。圖5的數(shù)據(jù)變化趨勢表明,調(diào)整后的煤粉流速仍然具有較大差別,流速越低,流速偏差也越大。1號(hào)、5號(hào)、6號(hào)輸粉管的煤粉流速低于20m/s,試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了這幾根輸粉管中煤粉沉積的現(xiàn)象,有待進(jìn)一步調(diào)整。虛線表示平均流速。上層燃燒器的燃燒條件優(yōu)于下層。下層火焰因?yàn)槭艿嚼浠叶返睦鋮s作用,著火穩(wěn)定性條件自然變差,因此在保證燃燒穩(wěn)定性的條件方面,應(yīng)首先考慮下層燃燒器對應(yīng)的磨煤機(jī)具有較高的煤粉濃度和較高的煤粉氣流流速以及較細(xì)的煤粉粒度。表2的數(shù)據(jù)也正好符合了上述的要求。對于BCD磨組合運(yùn)行的情況,如果將下層燃燒器對應(yīng)的B磨檔板開度也調(diào)整到50°,則雖然煤粉顆粒細(xì)度提高了,但輸粉管道中煤粉分配的不均勻性對各燃燒器燃燒工況的不良影響也相應(yīng)增強(qiáng)。4調(diào)整后的煤粉分配特性各臺(tái)磨煤機(jī)輸粉管煤粉分配均勻性和煤粉細(xì)度優(yōu)化調(diào)節(jié)的目的是根據(jù)各臺(tái)磨輸粉管阻力特性和擋板調(diào)節(jié)特性對煤粉分配的均勻性影響,在保證煤粉細(xì)度合格的前提下,將煤粉分配偏差減小到規(guī)定的10%以下,但鑒于國內(nèi)外中速磨設(shè)計(jì)水平,中速磨的煤粉分配偏差通常只能限制在20%左右或以下。磨煤機(jī)及其輸粉管道系統(tǒng)的特性不同會(huì)使各臺(tái)磨的煤粉分配受到不同程度的影響。圖6分別給出D、C磨調(diào)整前后輸粉管的煤粉分配偏差。其中D磨在調(diào)整前檔板開度為50°時(shí)的煤粉分配偏差最大值達(dá)62%,對應(yīng)的R90值為26.4%;C磨在調(diào)整前檔板開度為55°時(shí)的煤粉分配偏差最大值達(dá)29%,對應(yīng)的R90值為18.4%。說明D、C磨輸粉管系統(tǒng)的煤粉分配特性不好,因此對D、C磨輸粉管的縮孔進(jìn)行了調(diào)整,大致調(diào)平了D、C磨輸粉管系統(tǒng)的煤粉分配特性。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過調(diào)整檔板開度和風(fēng)粉比(或通風(fēng)量),將D、C磨輸粉管的煤粉分配偏差分別減小到20%、10%,相應(yīng)的R90值控制在18%、15.6%。從而提高了磨煤機(jī)輸粉管與燃燒器的匹配性,改善了燃燒工況。根據(jù)試驗(yàn)可知,磨煤機(jī)煤粉分離器和煤粉分配器的調(diào)節(jié)特性對輸粉管煤粉分配均勻性和煤粉細(xì)度起決定性的作用,其次才是通風(fēng)量或風(fēng)粉比、壓差、輸粉管煤粉流速等運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)。因此,優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)是十分重要的。過度依賴檔板調(diào)節(jié)會(huì)造成較大的節(jié)流損失,引起風(fēng)機(jī)電耗增加,通過輸粉管煤粉分配的調(diào)平和控制一次風(fēng)壓,調(diào)節(jié)風(fēng)煤比等手段,在一定程度上也能起到提高煤粉分配均勻性的效果。5調(diào)整前后燃燒狀態(tài)對比磨煤機(jī)優(yōu)化調(diào)整后,鍋爐運(yùn)行性能有明顯的提高,汽溫易于控制,減溫水量大幅度減小。調(diào)整前后的數(shù)據(jù)對比見表3。實(shí)測A、B2層燃燒器出口火焰溫度比改造前平均高出70℃,燃燒狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn),火焰檢測信號(hào)增強(qiáng)?；以剂坑烧{(diào)整前的24.6%降低到12.6%。雖未達(dá)到理想效果,但通過調(diào)整摸索了基本規(guī)律,為進(jìn)一步調(diào)整提供了基礎(chǔ)。6煤粉分配的均勻性,主要有三大因素(1)磨煤機(jī)及輸粉管道的煤粉分配特性是決定輸粉管煤粉流量均勻性的首要因素。(2)同類型磨煤機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果表明,擋板開度對煤粉分配均勻性有一定影響,但兩者之間沒有確定的關(guān)系。即隨擋板開度減小,有的煤粉分配均勻性可能降低,而其它可能提高。其次,分離器檔板