鞏漢強(qiáng),劉兆俊,張乃良,石天佐,曲曉林

(中國石化集團(tuán)勝利石油管理局勝利發(fā)電廠,山東 東營 257087)

0 引言

中國石化集團(tuán)勝利石油管理局勝利發(fā)電廠(以下簡稱勝利發(fā)電廠)二期 2臺鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計制造的 SG-1025/17.4-M851型亞臨界中間一次再熱自然循環(huán)汽包鍋爐,于 2004年投產(chǎn)。鍋爐采用雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng),制粉流程為:(原煤)經(jīng)過原煤倉→給煤機(jī)→磨煤機(jī)→粗粉分離器→鍋爐。該爐為單爐膛四角切圓燃燒,每臺爐配 A,B,C,D 4套直吹式制粉系統(tǒng),分別對應(yīng)鍋爐(自下而上)的 4層燃燒器,每套制粉系統(tǒng)配備了 2臺給煤機(jī)、1臺磨煤機(jī)和 2臺離心式粗粉分離器。

直吹式制粉系統(tǒng)和中儲式制粉系統(tǒng)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、投資少等優(yōu)點(diǎn),但由于直吹式制粉系統(tǒng)磨制出的煤粉不經(jīng)過粉倉,而是直接通過噴燃器進(jìn)入爐膛燃燒,所以,制粉系統(tǒng)能否安全、可靠運(yùn)行,將直接影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近年來,由于該廠入爐煤含雜物增多,在鍋爐運(yùn)行中,逐漸暴露出一些問題:一是制粉系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速波動大,鍋爐燃燒不穩(wěn)定甚至滅火;二是煤粉細(xì)度升高,導(dǎo)致鍋爐飛灰可燃物升高。上述問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 原因分析

勝利發(fā)電廠針對上述問題進(jìn)行了專題研究,通過分析煤質(zhì)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)該廠煤質(zhì)的化驗指標(biāo)(如發(fā)熱量、揮發(fā)分以及硫分等)都在設(shè)計煤種范圍內(nèi)。也就是說,從煤質(zhì)的常規(guī)化驗指標(biāo)來判斷,原煤質(zhì)量是合格的,不會影響到燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。于是從制粉系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象著手進(jìn)行分析,依次排除了鍋爐噴燃器結(jié)焦、磨煤機(jī)絞龍故障、制粉系統(tǒng)風(fēng)門擋板故障等諸多因素,確定制粉系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速異常是由制粉系統(tǒng)粗粉分離器堵塞造成的。

1.1 粗粉分離器結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1為粗粉分離器的結(jié)構(gòu)原理圖,分離器的作用是把磨煤機(jī)磨制后的不合格煤粉分離出來,然后,返回磨煤機(jī)再次進(jìn)行研磨。粗粉分離器主要由外錐、內(nèi)錐、折向擋板、進(jìn)口管、出口管及回粉管等組成。該廠采用的是沈陽重型機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的粗粉分離器,總高為 5607mm,外錐最大內(nèi)徑為 ?2400mm,錐體頂角為 38°,整個外錐通過頂部法蘭固定在12.6m平臺內(nèi)的承重鋼梁上,內(nèi)錐最大外徑為?1950mm,錐體頂角為 60°,下部是一個六棱錐體。從進(jìn)口管進(jìn)入的風(fēng)粉先經(jīng)過撞擊分離,再經(jīng)過重力分離進(jìn)入折擋板后又經(jīng)過離心分離,合格的煤粉經(jīng)出口管道送往鍋爐燃燒器;經(jīng)外錐和內(nèi)錐里分離出的大顆粒煤粉,通過下部的六棱錐活動門到回粉管后再返回到磨煤機(jī)繼續(xù)研磨。

1.2 粗粉分離器堵塞原因分析

在制粉系統(tǒng)檢修過程中,從堵塞的粗粉分離器清理出許多雜物,其主要組成物有:細(xì)鐵絲(采煤用爆破線),約占體積總量的 5%;雜草,約占體積總量的 50%;塑料、破布等其他雜物,約占體積總量的45%。粗粉分離器堵塞的初始位置分別是在粗粉分離器的回粉管、折向擋板以及粗粉分離器內(nèi)錐底部等處,下面分析堵塞原因。

(1)粗粉分離器回粉管堵塞。從現(xiàn)場檢修得知,粗粉分離器回粉管堵塞的原因主要有 2點(diǎn)。

1)回粉鎖氣器容易卡澀。如圖 2所示,回粉鎖氣器設(shè)計為翻板式,在正常狀態(tài)下靠自重力關(guān)閉,當(dāng)回粉中有絮狀的雜物經(jīng)過時就滯留在此處,致使流通阻力增大,導(dǎo)致回流管逐漸堵塞。

2)回粉管鎖氣器下部為截面積縮小了的矩形通道,當(dāng)有較大的雜物經(jīng)過此處時容易卡堵。

(2)粗粉分離器折向擋板堵塞。圖 3、圖 4為粗粉分離器折向擋板堵塞前、后現(xiàn)場拍攝的照片,從現(xiàn)場檢修情況可知,線絮狀雜物容易在折向擋板處掛結(jié),嚴(yán)重時大約只剩余 20%的流通面積。

(3)粗粉分離器內(nèi)錐堵塞。圖 5、圖 6為粗粉分離器內(nèi)錐底部六棱錐活動門堵塞前、后照片。經(jīng)粗粉分離器折向擋板的雜物進(jìn)入粗粉分離器內(nèi)錐,通過下部六棱錐的活動門時被卡住并沉積下來,導(dǎo)致回粉不暢,直至內(nèi)錐底部完全堵塞,粗粉逐漸積滿了粗粉分離器內(nèi)錐,減少了內(nèi)錐空間,削弱了粗粉分離器的分離效果。內(nèi)錐的粗粉無法通過底部六棱錐的活動門返回到落煤管道再次進(jìn)行二次飛揚(yáng)分離,而是經(jīng)過出口管道直接進(jìn)入鍋爐燃燒,導(dǎo)致煤粉變粗,造成鍋爐燃燒惡化。

2 改進(jìn)方案

通過上述分析,找出粗粉分離器堵塞的原因,并進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 運(yùn)行措施

運(yùn)行人員在監(jiān)盤過程中,要加強(qiáng)對制粉系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)視,及時分析并正確判斷粗粉分離器堵塞的初始部位,具體判定標(biāo)準(zhǔn)如下:

(1)若同一臺粗粉分離器風(fēng)壓波動差值大于800Pa,可判定該分離器回粉管堵塞;若分離器的出口風(fēng)道風(fēng)速波動差值大于 8m/s,則說明粗粉分離器已經(jīng)積聚了較多的雜物。

(2)正常運(yùn)行中的同一臺粗粉分離器內(nèi)、外錐壓差為 400 Pa左右,當(dāng)分離器折向擋板堵塞時,分離器內(nèi)、外錐壓差會增大,當(dāng)壓差大于 900Pa時,說明折向擋板已嚴(yán)重堵塞。

(3)同一套制粉系統(tǒng)中,前、后 2臺粗粉分離器在折向擋板前相同部位的風(fēng)壓偏差大于 1 000 Pa時,可判定風(fēng)壓高側(cè)的那臺粗粉分離器折向擋板堵塞嚴(yán)重;而風(fēng)壓低側(cè)的那臺粗粉分離器內(nèi)錐堵塞,分離器出口管的風(fēng)速也下降。

運(yùn)行人員在監(jiān)盤期間,通過對參數(shù)變化的分析,及時判斷出粗粉分離器初始堵塞的部位,隨時聯(lián)系檢修人員進(jìn)行處理。

2.2 設(shè)備改造

(1)對回粉管的改造。通過分析和試驗,對回粉管進(jìn)行了 2處改進(jìn):一是拆除了回粉管鎖氣器的活動擋板,實踐證明對制粉出力和煤粉細(xì)度未發(fā)生任何影響;二是將回粉管道下半部分矩形管道改造為圓形管,如圖 7所示。改造后,減少了流通阻力,增強(qiáng)了管道的流通能力,徹底杜絕了回粉管堵塞現(xiàn)象。

圖7 改造后的回粉管

(2)在粗粉分離器上安裝清理孔門。粗粉分離器的內(nèi)錐底部堵塞時,清理難度大且花費(fèi)時間長,通過現(xiàn)場觀察分析,在粗粉分離器的頂部各增設(shè)了 1個長 ×寬為 300mm×200mm的檢修孔(如圖 8所示),使用了自行制作的專用清理工具,使粗粉分離器清理時間縮短了 80%以上,減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度。

圖8 內(nèi)錐檢修孔的安裝位置

3 結(jié)論及建議

(1)通過實施上述改進(jìn)措施,提高了運(yùn)行人員判斷粗粉分離器是否堵塞的及時性和準(zhǔn)確性,延長了粗粉分離器堵塞的時間間隔,省去了在清理分離器期間搭制腳手架和管道割孔檢查的過程,整個清理時間縮短了 80%。

(2)提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性,避免了鍋爐滅火事故;鍋爐煤粉細(xì)度 R90由5%～13%降至 2%～4%,飛灰可燃物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2008年的 7%左右降低到目前的 4.5%,降低發(fā)電煤耗 3g/(kW·h),節(jié)能效果十分顯著。

(3)建議在粗粉分離器入口管道上安裝可以在運(yùn)行中隨時清理雜物的分離裝置,以保證入廠煤質(zhì)的清潔,盡量從源頭上采取措施,以杜絕粗粉分離器的堵塞。

[1]DL/T 611—1996,300MW級鍋爐運(yùn)行導(dǎo)則[S].

[2]丘紀(jì)華,陳剛.煤粉燃燒理論及技術(shù)[D].武漢:華中理工大學(xué),2000.

[3]馬玉峰.大型煤粉爐燃燒優(yōu)化探討[J].中國電力,2000,33(7):23-26.