徐宪斌 吴 炬 吴会文 冷 杰 梁明文 张 晟
东北电力科学研究院
0 前言
粗粉分离器是火力发电厂中间储仓式制粉系统中的关键设备之一。粗粉分离器的优劣直接影响锅炉机组运行的安全和经济性。目前我国在役机组中的粗粉分离器形式大多为径向挡板型，其结构见图1。该分离器分离效率低，一般为50%左右，通风阻力大，达1.0～1.2 kPa。下部磨损严重，粗粉分离器内部回粉经常堵塞，使煤粉变粗，飞灰可燃物增高，制粉电耗高，机组经济性低。国内一些电厂已将径向挡板改造成轴向挡板，分离效率略有提高，通风阻力降低，但仍存在积粉和磨损等问题。使分离器的使用寿命缩短，增加了维护工作量，而且分离器时刻存在爆燃的危险。
东北电力科学研究院通过模化试验，开发研制的新型轴向挡板型粗粉分离器，分离效率高，阻力低，降低了磨煤机的特环倍率，提高磨煤机出力。现已在清河、锦州、辽宁等电厂使用，使用后降低了制粉电耗，提高了机组经济性，并基本解决了磨损和积粉问题。
图1 径向挡板型粗粉分离器结构图
图2 新型轴向挡板型粗粉分离器结构图
1 新型粗粉分离器的特点
粗粉分离器设计是本着改造工作量小，提高粗粉分离器的分离效果，又能降低阻力和煤粉气流对筒体的磨损而设计的。其结构见图2。结构改造如下：
(1)采用椎顶中心引出，可比平顶中心引出降低阻力，考虑顶部需要经常更换防爆门铁皮，为方便作业，所以椎顶角采用150°。
(2)将原内锥体取消改为草帽锥，草帽锥体分2段，顶段为与水平夹角30°的锥体，下段为水平夹角40°的圆台，使煤粉无法在内锥体上部积存，减少积粉对分离器运行带来的爆燃危害。锦州和清河电厂的粗粉分离器内锥体下部采用的小倒锥形圆台(如图2中虚线所示)；辽电的粗粉分离器内锥体下部为空心的，使分离器的有效容积加大，降低了分离器下部的煤粉气流的上升流速，增加了分离器下部重力分离效果，提高分离器效率，减少了对筒体的磨损，降低了阻力。
(3)将原径向调节挡板改为轴向调节挡板。
由于分离器筒体直径不变，下部筒体可不改造，只将筒体上部改造，即改造工作量小，施工简单，又节省材料。
2 粗粉分离器改造的结果
目前锦州发电厂1～6号炉、清河发电厂8号炉和辽宁发电厂1号炉的粗粉分离器都已经改为新型高效低阻粗粉分离器，改造后各厂的试验结果见表1。
清河8号炉粗粉分离器于1997年8月改造后，磨煤机出力增加，改造前出力69.7 t/h，改造后达99.7 t/h，磨煤机出力提高了30.34 t/h；通风阻力由改造前的1.3 kPa，下降到0.5 kPa，阻力下降了0.8 kPa；分离器分离效率由改造前49.49%，提高到66.66%，改造前后的煤粉细度和磨煤机通风量基本一致。粗粉分离器改造后阻力降低，但此次细粉分离器也同时进行了改造，细粉分离器的阻力升高，制粉系统的总阻力仍降低了0.3 kPa，排粉机电流应是下降的。由于排粉机通风量增加了10 000 m3/h和细粉分离器改造后造成排粉机带粉量增加，所以造成排粉机电流升高。试验中由于电厂辅机的电度表不能测量瞬时功率，所以磨煤机和排粉机的电功率没有测量。从试验结果分析，改造前磨煤机回粉量非常大，改造后回粉量减少，虽然磨煤机出力提高，但磨煤机内的煤量减少，改造后磨煤机电流降低。从磨煤机和排粉机的电流总和看，改造前后基本一样，由于磨煤机出力提高很多，使制粉电耗降低，同时增加磨煤机停运时间，所以可大大降低制粉电耗。
锦州发电厂2号炉粗粉分离器于1995年11月改造后，磨煤机出力由改造前的32.42 t/h提高到38 t/h，提高了5.58 t/h； 在磨煤机通风量比改造前略高的情况下，分离器阻力由改造前的1.2 kPa下降到0.7 kPa，降低了0.5 kPa；分离器的分离效率由改造前的57.90%，提高到 78.19%；煤粉细度也比改造前略细；制粉电耗由改造前的42.310 kW.h/t下降到37.895 kW*h/t，降低了4.147 kW.h/t，每年可节电费90多万元。
辽宁发电厂1号炉粗粉分离器于1997年8月改造，分离器直径3 320 mm，设计通风量45 000 m3/h，改造后煤粉细度R90＝19.60%，粗粉分离器循环倍率1.1，分离效率73.50%，通风阻力0.58 kPa，由于改造前制粉系统无测点，无法进行改前试验，但从改造前的运行记录统计平均值比较，比改造前通风阻力降低0.27 kPa，排粉机电流由改造前的26 A下降到16 A，使制粉电耗下降2.195 kW.h/t。
表1 各厂粗粉分离器改造前后试验结果
项 目
清河8号炉
锦州2号炉
辽电1号炉
改造前
改造后
改造前
改造后
改造前
改造后
原煤收到基水分/%
10.60
8.80
10.16
12.40
9.80
煤粉收到基水分/%
2.20
3.00
1.93
1.36
2.63
原煤收到基灰分/%
37.47
34.71
31.02
28.46
27.99
干燥无灰基挥发分/%
34.61
28.61
31.15
34.17
64.96
排粉机入口风量/m3.h-1
173 500
183 000
71 448
78 560
38 568
磨煤机出力/t.h-1
69.36
99.70
32.42
38.00
27.34
粗粉分离器阻力/kPa
1.30
0.50
1.20
0.70
0.85
0.58
分离器阻力降低/kPa
0.80
0.50
0.27
磨煤机电流/A
161.4
154.5
96.0
82.0
排粉机电流/A
79.5
87.7
49.0
50.0
26.0
16.0
制粉电耗降低/kW.h.t-1
4.417
回粉量/t.h-1
100.60
21.67
2.65
2.60
2.35
分离器入口煤粉细度R90/%
55.00
43.80
41.20
45.19
38.80
分离器出口煤粉细度R90/%
23.40
23.60
25.80
24.20
19.60
粗粉分离器循环倍率
2.58
1.23
1.09
1.08
1.10
粗粉分离器效率/%
49.49
66.66
57.90
78.19
73.50
粗粉分离器效率提高/%
17.17
20.29
3 经济技术比较
3.1 原径向挡板型粗粉分离器的分离效率为50%左右，新型高效低阻的轴向挡板型粗粉分离器分离效率为70%左右，降低了磨煤机的循环倍率，减小了磨煤机内循环量，提高了磨煤机出力。
3.2 新型高效低阻的轴向挡板型粗粉分离器解决了下部筒体的磨损，延长了分离器的使用寿命，减少了检修工作量，改善了漏粉造成的环境污染。
3.3 新型高效低阻的轴向挡板型粗粉分离器比径向挡板型粗粉分离器阻力降低0.5 kPa左右，大大降低了制粉电耗，提高了机组的经济性。根据各电厂的使用情况看，改造后制粉电耗降低，节省电费，锦州电厂一台炉改造投资40万元，每年节省电费90万元，半年即可收回投资。
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