黄　琳　胡玉芝（广东省粤泷发电有限责任公司　广东罗定）

电厂锅炉风粉混合器下粉不均解决措施

黄琳胡玉芝
（广东省粤泷发电有限责任公司广东罗定）

针对锅炉风粉混合器下粉不均，严重影响机组安全及经济运行的问题，分析风粉混合器下粉不均原因，提出具体解决措施，对于发电厂解决风粉混合器下粉不均问题具有借鉴作用。

电厂锅炉风粉混合器下粉不均改造

1.存在的问题

罗定电厂采用DG420/13.7-Ⅱ2一次中间再热П型布置、超高压自然循环锅炉（东方锅炉厂制造），其燃烧器为固定式百叶窗分离的直流燃烧器，四角切园布置。锅炉每个角的燃烧器由三层一次风喷口、四层二次风（其中一、三层二次风共配置8根空气雾化油枪，油枪出力为0.6 kg/h）和一层三次风喷口组成。一次风与二次风间隔布置，三次风布置在上部，顶部有一层二次风。制粉系统采用中间仓储式，温风送粉，燃用煤种为20 927 kJ/kg的山西/内蒙烟煤。总燃料消耗量约为74.18 t/h，每台锅炉配备两个煤粉仓，容积为120 m3。

2012年锅炉改造燃用烟煤以来，由于燃煤热值下降，原煤耗煤量增大，锅炉风粉混合器始终下粉不均，对锅炉燃烧存在不良影响，主要表现在机组负荷波动大、带负荷能力降低。

2.原因分析

在一次风压约2900 Pa（联络管静压）、无煤粉条件下，对1#机组进行风粉混合器静压测量（表1），除A-A、A-C、B-A和BC风粉混合器外，其他可测量粉管的混合器静压均超过1000 Pa，最高的C-A达到1300 Pa。锅炉分A～D等4个角布置送粉管，其中A、B在炉前，靠近粉仓侧，C、D角在炉后，靠近尾部烟道。从表1可以看出混合器静压高的，其送粉管往往比较长，如锅炉C、D角；混合器静压低的，其送粉管则比较短，如锅炉A、B角。

风粉混合器静压计算示意见图1，根据简单泛函表达式，混合器背压处静压P2为P=f（P2）=f（Pb+Pp），f为混合器中心P与出口P2的压力函数，与混合器的结构有关；Pp为混合器至燃烧器的风管阻力，与管径D、风管长度L、一次风流速v、弯头数量Nw、管壁材料M、混合物的温度T和浓度等因素有关，即Pp=f （D，L，v，Nw，M，T），对于特定结构的风管，Pp只与v有关，Pp=f （v）；Pb为燃烧器阻力，与燃烧器的结构、v有关（电站锅炉试验规程GB10184-88）。因此，根据上述公式，混合器内部结构、燃烧器布置结构、风管布置和风速是决定风粉混合器静压大小的因素，其中只有风速是在运行中可以调整的因素，等价于一次风压。

表1　1#机组锅炉风粉混合器静压

图1　风粉混合器静压计算示意图

图2　锅炉一次风压对混合器静压的影响

为此，在不同一次风速下测量风粉混合器内静压，随着一次风速增大，各风粉混合器静压增大，但在变化幅度上有所差别（图2）。这主要与各送粉管的阻力不同有关，当一次风压增大时，各管风速的增加幅度不一致，而混合器静压与风速成一定比例关系。图2也反映出在一次风速满足输粉、燃烧等条件下，降低总一次风压运行有利于降低混合器静压，改善下粉。从试验结果看，一次风管风压降低200 Pa，混合器静压可降低约100 Pa。

在给粉机不同转速下，风粉混合器的静压变化见图3，随给粉机出力增大，风粉混合器静压明显增大，当给粉机转速达到400 r/min或以上时，风粉混合器静压出现较大波动。实际上，风粉混合器静压的这些变化均源自混合器后总阻力的变化，无论是增加总一次风压，还是提高下粉出力，混合器后总阻力均增加，导致混合器静压增大。

图3　锅炉给粉机出力对混合器静压的影响

由于无法确定出粉管和给粉机间隙之间的压力传导程度，且风粉混合器静压和给粉机出力之间并没有明显的正相关关系，即风粉混合器静压高的，其给粉出力并不一定小（表2），这就使得风粉混合器不下粉或下粉不稳定的原因分析变得更加复杂。

表2　风粉混合器静压和给粉出力关系（600 r/min）

3.改善措施

根据上述风粉混合器在各种环境下的静压分析，结合国内有关电厂的改造经验，认为提高给粉机下粉的措施一是增大煤粉流动性，二是减小风粉混合器静压P。增大煤粉流动性与煤粉黏性有密切关系，煤粉黏性系数与煤种、煤粉的水分、细度、温度、煤粉所受的压强等因素有关。在一定煤种下，煤粉细度由锅炉经济性决定，要减小煤粉的黏性系数，最重要的措施是保证粉仓的保温和干燥，保证吸潮管处于良好工作状态，使煤粉不结块。同时，适当提高磨煤机出口温度，减少煤粉所含水分，并根据下粉情况作相应调整。减小风粉混合器静压P可在满足输粉条件下，适当减小一次风速（降低一次风母管压力或关小一次风门），但更有效的措施还是改造混合器的结构。

风粉混合器原采用双托板结构，该混合器的选型与锅炉设计煤种为无烟煤有关，部分混合器下粉管内正压较大（表1）。为降低下粉管内的静压，已有部分电厂将双托板混合器改造成微正压或负压型混合器，其特点是：①将原双托板改成单托板；②在下粉管与混合器联接处的后壁加装一块弧形钢板插入煤粉混合器内部一定深度，使流经的一次风对下粉产生引流作用，从而形成微正压或负压。从改造结果看，改造以后对提高下粉能力还是有帮助的。为此，罗定电厂采用的技术方案也是开发新型混合器（图4），有效降低下粉管内的静压，提高锅炉下粉能力。

图4　新型混合器技术方案

（1）在混合器的下粉口前沿不采用钢板，增加圆滑过渡的突台，与下方水平隔板形成局部喷口结构，产生加速气流，从而在突台后侧（下粉口处）形成低压区。

（2）考虑到混合器的下粉口前沿的阶梯式结构诱导低压区的能力有限，新型混合器将突台前沿混合器的管壁过渡曲线选择为混合器的上侧与突台整体形成圆滑曲线，降低管壁对气流的扰动和阻力，提高在突台后侧形成低压区的能力。

（3）结合现场实际布置情况，在混合器前一次风管有一直角拐弯，导致一次风气流贴向外壁，为消除这种来流不均匀情况，提高进入隔板上部气流的质量流量和携带能力，在混合器的前部增加一导流半圆柱体。

（4）为了能及时消除隔板上部煤粉沉积、堵塞等情况，并且能够平衡隔板上下两侧的压力，有利于让隔板上侧的煤粉落入至下侧气流中，在隔板后侧增加了较多的平衡孔。

（5）对下粉口后侧的结构进行优化，设计一斜面来增大其流通面积。其中，混合器突台高度、水平托板的位置等关键参数，通过采用工程流动计算软件进行多工况模拟获得，并结合现场实际情况，对结构参数进行微调，以获得最佳性能，工程模型见图5。

图5　改造后的负压型风粉混合器

4.结语

两台锅炉的风粉混合器改造完成后，风粉混合器内的下粉量与给粉机转速之间的线性关联度普遍较好，风粉混合器下粉量明显均匀，达到预期目的。如给粉机转速在750 r/min时，每台风粉混合器下粉量增加范围在1～3 t/h，每台锅炉的12台风粉混合器总给粉量可增加12～36 t/h，因此，预计单台机组增加带负荷能力约10 MW～ 30 MW。按此估算每台机组每月增加负荷300 MW～700 MW，年上网电量相应增加3000 MW～7000 MW，给电厂带来的经济效益相当可观。改造风粉混合器，提高了罗定电厂1#、2#机组给粉系统下粉能力、燃烧系统稳定性和机组带负荷能力。

〔编辑凌瑞〕

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