关于解决锅炉制粉系统存在的问题探讨

锅炉制粉系统存在问题的探讨王喜臣摘要：本文主要对制粉系统存在的问题进行技术分析和论证，找出解决问题的对策，经过多次改造试验，解决了一次风风速高和锅炉正压燃烧炉膛温度低的问题，为实现锅炉无油运行清除障碍，实现锅炉满负荷运行。凌源向东热电厂始建于一九七0年五月，七三年九月投产发电。制粉系统是东北电力设计院设计，系统主要包括风扇磨、分离器、给煤机、一次风管路。风扇磨煤机是六十年代我国根据国外技术由上海重型生产制造的φ1600/400，φ1600/600和φ2100/850三种规格。投入运行近300台，而φ2100/850仅在辽宁朝阳发电厂配两台20万kwh机组，装了16台。（现已被MPS型中速磨取代）。我厂在七十年代建厂时，安装6台φ1600/600风扇磨，清河发电厂安装了12台φ1600/600风扇磨（现已被MPS型中速磨取代）。这些国产风扇磨投入运行之后普遍存在出力不足，磨损严重和风量过大等问题，从而直接影响发电生产。很多装有国产风扇磨的电厂为满足锅炉负荷要求被迫补充油，我厂SG130-39两台锅炉分别配3台φ1600/600风扇磨（两用一备）和8支油枪才能达到满负荷运行。为了解决上述问题，电力工业部曾几次组织技术攻关组，设法提高磨煤机出力，延长其使用寿命，但是效果并不显著。大多数电厂被迫进行更换新型磨，给国家造成较大的经济损失。我厂由于资金紧张，没有能力进行更换，但是为了满足生产需要，先后进行多次改造，解决了风扇磨存在的许多问题，保证了锅炉的稳定运行。一、概述我厂使用的φ1600/600风扇磨是仿造西德EVT公司制造，主要用于燃用褐煤和烟煤。由于仿造EVT公司风扇磨时，没有充分考虑到国内褐煤和德国褐煤的煤质相差较大（主要是指水份，德国褐煤是高水份褐煤，Wr35%，而平庄褐煤是属于低水份褐煤Wr26%）。因此设计时风扇磨干燥出力和通风出力值比较大，造成制粉系统存在以下问题：1、磨煤机轴承箱润滑系统经常发生故障，造成机损事故。2、一次风管路弯头和分叉管磨损严重。3、一次风风速、风量和一次风速百分比存在严重问题。4、风扇磨出力不足。多年来以上四个问题始终困扰我们。1,磨煤机润滑系统存在的问题。我厂风扇磨的润滑系统是采用内润滑。内润滑是在轴承箱内部安装一台齿轮油泵，通过主轴高速转动带动油泵润滑，优点是：节省能源。缺点是磨煤机振动经常造成油泵损坏，轴承缺油过热，造成轴承报废。九0—九二年期间，每年平均损坏轴承11套，每套轴承1.2万元，损坏油泵近二十台，严重影响安全生产。为了解决这一难题，设计采用外润滑系统，用电机驱动油泵并安装在轴承箱外部，不受轴承箱振动影响。九三年我们对6台风扇磨进行了外润滑改造，并在电器控制上采用低油压报警和保护装置，即油泵发生故障和断油时联动风扇磨跳闸。改造后从九三年至今没有因油泵故障损坏轴承，油泵平均每年检修一次，从而保证润滑系统安全可靠运行。2,一次风管路弯头和分叉管磨损严重问题。由于风扇磨设计风速较高，造成一次风管路磨损严重。一次风直管路采用Ф529和Ф373钢管安装。弯头和分叉管采用耐磨铸铁制造。由于弯头和分叉管处阻力急剧增大，使弯头和分叉管磨损加速，使用不到二年就磨漏。九0年工厂采用江苏靖江生产的高铬合金弯头和分叉管，工厂投资20万更换了所有弯头和分叉管，但实际使用不到二年弯头和分叉管全部磨漏。九三年我们设计安装偏心夹套弯头和分叉管，夹套内浇铸辉绿岩铸石，取消原法兰连接，采用对口焊接，减少漏点。（如图所示）辉绿岩铸石辉绿岩铸石铸石是一种耐腐蚀、耐磨损的非金属材料，耐磨性能优于其它材料，价格便宜，每吨4000元。九三年八月份，#2炉投资10万元安装铸石弯头和分叉管，经过九年的实际运行，900弯头有6个磨漏，于二00一年九月更换，其余弯头和分叉管没有损坏，至今仍在使用。相同试验条件下几种材料的磨损量如图所示：9。铸铁87碳素钢陶瓷6耐磨橡胶高猛钢玄武岩铸石辉绿岩铸石3,一次风风速、风量百分比存在的问题。我厂现有两台锅炉，因当时设计时缺乏燃烧褐煤的设计和运行经验，在锅炉制粉系统设计时，对一次风百分比的选取，一般是按苏联标准和西安热工研究所所提出的数椐进行选取。苏联标准中，对燃烧褐煤的一次风百分比为：1958年《煤粉设备计算标准》中为40—45%，1973年《锅炉热力计算书标准》中，热风送风为20—25%。西安热工研究所提出烧褐煤的燃烧器为四角布置直流式燃烧器一次风百分比为25—45%；一次风出口风速为27—40m/s；二次风出口风速为32—55m/s。在我国，过去按上述标准选取数椐的电厂经过多年的运行实践表明，其效果不够理想。其中原因之一就是一次风百分比较高，有的一次风百分比竟高达55—60%（我厂两台锅炉和朝阳电厂就是这种情况）。我厂风扇磨采用热风送风，四角布置直流燃烧器。各种参数如下表：名称设计值实际测试值一次风风速（米/秒）3035—40二次风风速（米/秒）4520—25一次风百分比（%）4355—60近几年，随着对褐煤的不断研究和认识，对部分新建电厂实际运行中的测试数据，设计院和有关专家一致认为不应该采用过去的苏联标准和西安热工研究所所推荐的数字。建议采用下列数据：一次风百分比为：10—15%二次风百分比为：65—70%一次风出口速度为：15m/s二次风出口速度为：50—70m/s通过实际分析对比，我厂现有一次风和二次风存在问题比较严重，如果按原标准对比我厂一次风设计符合要求，但二次风风速相差较大。如果和新标准对比，一、二次风百分比和风速相差太大，是造成锅炉单耗高、燃烧不稳定、锅炉正压结焦的主要根源。为了解决这一问题，九九年六月经过计算和设计，将风扇磨进行改造，目的是降低风扇磨出口风压和风速，改变风扇磨机壳的结构设计。将机壳出口宽由原来600mm改为400mm。试运行二个月，暴露出较多问题。试运期间对一次风进行测试，风压下降500mmH2O毫米水柱，风速下降为26m/s，但磨煤机出力明显下降，并经常发生煤大现象，改造失败。随着重油价格不断上涨，工厂经济困难，因此下决心在#2炉实行无由运行。无油运行的重要条件是磨煤机出力，一次风百分比、动力场问题。九九年六月经过多次论证，提出将原有一次风管路六台固定缩口更换成可调缩口，以便对一次风进行可控测试，达到降低风量和风速。原设计安装的固定缩口是东北电力院按苏联1958年标准设计，72年安装投产使用至今，缩口磨损严重，失去控制调节功能。因一次风没有可调装置，磨煤机输出风压和风速无法控制，锅炉动力场测试只能用仪器测完记录在案。20多年没有进行过调整，造成锅炉长期正压运行，燃烧不稳定，负荷在90t/h时焦量较大，结焦严重。同年8月在#2炉大修期间投资4万元安装六台可调缩口，分别安装在#1、#2角，控制一次风出口。在做动力场调试后，首次将四角一次风调均，使锅炉在大负荷运行时不结焦，不正压运行。一次风风压和风速控制在800mmH2O和30m/s，但风压和风速只能达到上述要求，如果继续调整#1、#2角缩口，就会造成#3、#4角风压和风速偏高，四角一次风不均，火焰偏离中心，容易结焦和燃烧不稳。通过安装缩口和一次风测试结果看，一次风风压、风速、百分比得到控制，使锅炉燃烧比较稳定，负压运行，负荷大时不结焦，为锅炉无油运行提供可靠保证。二00一年一月份，无油试验成功，结束了锅炉煤油混烧的历史。同年八月，在一次风管路的#3、4角安装6台可调缩口并进行动力场测试，使四角一次风风压控制在600—650mmH2O，风速控制在25—26m/s，比较接近新风扇磨设计标准。但二次风风速变化不大（风速在30—35m/s）。一次风风速降低后减少了进入炉膛的风量，降低了风速，减少了磨损。由于一次风风压和风速降低后磨的碾磨出力没有下降，从而增加了一次风管路内的煤粉浓度，有利于锅炉燃烧。一次风量减少后，为了保证锅炉充分燃烧，相应增大二次风风量（二次风温度为280—290℃），提高炉膛温度，燃烧较稳定。一次风风量下降后使炉正压问题得到根治。两台引风机电流由310A降到200A，引风机出力满足设计要求，工房内环境得到改善。经过一年多的无油运行，锅炉运行平稳，负荷在70t/h仍可无油运行，但锅炉最大负荷只能达到100t/h，磨后期运行只能带80t/h。1，风扇磨出力不足问题。风扇磨出力不足是关键问题，也是最难解决的问题。原因是φ1600/600风扇磨设计的重要依据为叶轮的线速度和宽度，叶轮的线速度一般在75—90m/s范围内。线速度为：U=πdn/60φ1600/600风扇磨电机转数n=980转/分叶轮直径D=1.6米U=3.14×1.6×980/60=82m/s82米/秒的线速度已基本到极限，提高电机转数是不可行的。提高风扇磨煤机的出力可通过增大打击轮的直径和叶片宽度两个途径来实现，但转子宽度加到1000mm时，叶片在高速旋转时产生离心力作用，会发生变形，所以叶片不能设计太宽。上述两个办法虽然能够增加磨煤机出力，但却得将磨壳体和叶轮进行改造，改造费用较大，是不可行的。原锅炉设计三台磨配八支油枪，现实行无油运行，炉负荷在80—100t/h，锅炉长期低负荷运行中容易灭火打炮，一年多的无油运行中发生过打炮和多次灭火事故，锅炉设计经济负荷为115Tt/h。锅炉设计参数和现运行参数如下表：名称设计值实际运行值（过去）现实际运行值烟气温度（℃）650460—490530—540二次风温度（℃）375260—280300—310磨出口温度（℃）13070—8590—110磨入口温度（℃）300220—230260—280锅炉蒸发量（t/h）13080—100120—130运行方式两磨八枪两台磨三台磨通过上表可以看出，两者相差较大，所以实际运行中锅炉不稳定，不经济，而且单耗高。为了解决这一问题，工厂进行了充分的技术论证认为：三台磨运行是可行的，符合各种设计要求。二00一年九月进行过短时间试运，效果较理想。现三台磨已投入运行，锅炉引风量满足要求，达到负压运行，从而解决了锅炉不能满负荷运行的老大难问题。三、经济效益分析经过几年的努力，对制粉系统存在的问题进行改造，解决了锅炉存在的较严重问题，使炉实现无油运行和满负荷运行，经济效益非常可观。1、润滑系统改造后，避免了轴承损坏事故，每年为工厂节约资金近十万元。2、一次风弯头和分叉管改造后延长使用寿命四倍，可为工厂节约资金四十万元。3、无油运行从开始至今已运行十四个月，节油近四千吨，创效三百多万。4、锅炉实现满负荷运行，降低发电和供热成本，每年锅炉满负荷运行可为工厂多发电1300万Kw/H,多创经济效益150多万。四、尚待解决的问题。1、#2炉三台磨运行，使锅炉没有备用磨，检修时还需两台磨运行，每月至少三次。为了解决这一问题，应将#1炉磨（#1炉从96年封停至今没有使用）并列到#4磨系统上，因为#3磨离#2炉最近，通过联通管安装电动阀门控制系统切换，使#2炉具备四台磨（三用一备）。如图所示：#3磨一次风管路相对较长，阻力增大，但一次风风压和风速较高，能够克服管路阻力，满足设计要求。2、制粉系统中的给煤机存在给煤不稳定和漏风严重问题，应将现振动给煤机更换成新型刮板给煤机。#1锅炉#2锅炉#1磨#2磨#3磨#4磨#5磨#6磨