浙江浙能乐清发电有限责任公司 王浩南 冯成凯 沈 利

HPl003型中速磨煤机为上海重型机器厂有限公司制造的，该型号磨煤机配用的分离器为静态离心式分离器，采用了具有离心式和惯性分离技术[1]。使用静态分离器只能通过人工对分离器的折向挡板进行调整，以满足不同煤粉细度的需要，长期以来会造成操作的不便。此外，由于煤质在不同时期的质量各不相同，水分和哈式可磨性系数各不相同，针对不同煤种的锅炉燃烧效率不能保证在最佳状态。由于煤粉细度和均匀性的限制，不能较好的满足锅炉深度调峰需要，在锅炉深度调峰时，磨煤机出粉细度需要严格的控制才能保证锅炉的的稳燃和经济性。

目前HP1003型磨煤机在长期运行过程中，存在着分离器分选效率低、煤粉细度和均匀性不能满足生产需要、磨煤机内部壳体磨损严重、喷嘴环上部风粉混合物循环倍率高的问题，后期磨煤机的安全可靠运行存在着不确定性，同时影响锅炉运行的经济性。

为降低煤粉燃烧不充分产生的氮氧化物的排放量，响应国家碳中和及碳达峰号召，在保证磨煤机稳定运行的前提下，对HP1003磨煤机的旋转分离器改造进行了充分论证，磨煤机上部将原静态分离器改造为新型旋转分离器，取消单出口粉管及双向可调分配器，通过对改造后的磨煤机性能试验，得到了分离器转速与煤粉细度的关系、煤粉管均匀性情况以及磨煤机出力情况。

1 旋转分离器特点

旋转分离器与原静态分离器区别主要是增加了一个由驱动结构带动的转子，动转子上均匀分布多个叶片，动转子外圈分布固定式静叶片。磨煤机碾磨区煤粉在一次风的作用下上升，风粉混合物通过静叶片进行煤粉的预分离，在转子的带动下做旋转运动[2]。不同细度的煤粉颗粒具有不同的离心力，当煤粉颗粒进行动转子区域，在离心力的作用下较粗的颗粒被分离出来，分离出来不合格的煤粉则循环至磨盘区域进行重新碾磨，合格的细粉则在气流的作用下通过动叶片进入至煤粉各个管道。动转子的转速不同，其分离出来的煤粉细度则不同。一般情况下，转子转速越快其分离出来的煤粉细度就越低，反之则高[3]。

旋转分离器正是利用变频电机的可调速功能，实现远程随时控制煤粉细度的要求，分离效率较静态分离器高，在磨煤机不同出力的情况下就能够得到所要求的煤粉细度，煤粉细度调节范围可以达到R90=5～35%旋转可调，有利于锅炉负荷的变化，在不同时间段保证了锅炉的燃烧效率，降低其NOx的排放量。考虑到皮带运行中易松弛、传动的效率比齿轮传动要低、不利于节能，为保证系统传动的稳定性．分离器的驱动部分采用齿轮传动设计，改造的旋转分离器整体结构示意图如图1。

图1 旋转分离器示意图

其改造后优点如下：

由于公司燃煤来源较广，锅炉燃煤变化较大较频繁，安装旋转分离器能根据燃煤煤质的变化，及时方便地调整煤粉细度，R90=5%～35%，可以满足用户对不同煤粉细度的需要,扩大煤种的选用范围，降低燃料成本。可降低锅炉的机械不完全燃烧损耗,有利于劣质煤的利用,使锅炉运行更安全、更经济。

机组调峰任务重时，负荷变化大，锅炉燃烧最佳煤粉细度随负荷发生变化，安装旋转分离器后可维持锅炉燃烧的最佳煤粉细度和煤粉均匀性，增加锅炉的调峰能力。

旋转分离器使出口煤粉均匀性指数n＞1.2，由于煤粉均匀性指数提高，在煤粉细度R90不变的情况下R200下降，可以降低飞灰含碳量、进而降低煤耗。同时可以保证多管道煤粉分配出口的均匀性,提高发电厂锅炉的效率。当使用于直吹式制粉系统上时，还可以大大改善各根出粉管出粉量的均匀性。

旋转分离器分离效率高，旋转分离器可以减少小于75μm的过碾磨颗粒，从而提高制粉系统的出力和降低制粉系统的电耗。

由于旋转分离器针对流场进行了仿真计算，将内部结构进行了合理充分的设计，分离器壳体直接和高度均保证在最佳状态下，通风改造可以降低磨煤机整体系统的通风阻力，同时降低了磨煤机和一次风机的电耗。

安装旋转分离器后，其煤粉均匀性指数提高，每个煤粉管路分配的煤粉浓度保证在较小偏差之内，有利于降低锅炉NOx的排放，保证锅炉的燃烧充分性，从而灰渣碳量明显降低,有利于环保。

2 改造内容

2.1 改造步骤

HP1003型磨煤机旋转分离器改造主要步骤如下：对磨煤机整体断电，检查设备拆除的工具，将原有的HP1003磨煤机静态分离器的各个煤粉管段进行切割，拆除静态分离器与磨煤机本体的连接螺栓，检查周围环境，对原有静态分离器进行整体吊离；对旋转分离器本体安装，将新型旋转分离器与原有磨煤机本体通过连接件把合固定，同时调整旋转分离器内部气封环的间隙，内部回粉锥进行焊接固定；旋转分离器本体安装后，现场调整和焊接出粉管，保证不漏风不漏粉；由于旋转分离器需要密封风，以保证其内部驱动部箱体不漏粉，需要对密封风管路等外接设备进行连接及焊接；对变频柜进行安装，动力电缆和控制电缆进行铺设，安装全部完毕后试运行进行设备的调试。

2.2 改造后调整

旋转分离器投运后，经中控室给出变频调速信号，控制转子叶轮转速，以实现对煤粉细度的调节。分离器可单独运行，与磨煤机不做逻辑联锁，旋转分离器可以在启磨前运转也可以在启磨后运转。同时，为了保证不同转速下对应的煤粉细度的准确性，分离器需要经过性能试验确定转速与细度特性曲线后，由集中控制室运行操作人员根据曲线对分离器进行转速调整，以使煤粉细度控制在合理的区间。煤粉的细度主要和磨煤机入口的一次风量和分离器动叶轮的转速有关，在一次风量不变的情况下，分离器动叶轮转速越高所分离出来的煤粉细度就越细；当转子叶轮转速不变时，一次风量增大煤粉细度增粗[4]。

3 改造性能试验

为了保证磨煤机分离器改造前后的数据的可靠性，在改造前后的煤质参数不变的情况下进行，对改造后对煤粉的细度和均匀性、磨煤机主电机电流和压差情况进行分析。本次主要对机组中的某台磨煤机进行性能评定。

3.1 改造前性能试验

磨煤机改造前，保持分离器挡板开度不变，风量按照风煤比调整，获得磨煤机出力为50t/h及最大出力的性能参数，如表1所示。

表1 改造前磨煤机性能参数

由表1可以看出，该磨煤机的在出力为50t/h下，其煤粉细度R90=24.16，均匀性指数为1.06。在锅炉负荷增加至550MW时，磨煤机出力为56t/h。在此工况下，磨煤机的主电机电流出现波动较大的情况，此时电流为52.1A，较出力为50t/h的电流增加进4A，考虑到磨煤机运行的稳定性，保证锅炉的燃烧状态，出力为56t/h为该磨煤机的最大出力。

3.2 改造后性能试验

3.2.1 煤粉细度试验

磨煤机旋转分离器改造后，同样维持磨煤机50t/h的出力状态，通过调整分离器的变频电机转速来控制煤粉的细度，参照表2。

表2 改造后磨煤机性能参数

根据表2试验结果，在磨煤机出力为50t/h时，可以得到在旋转分离器转速为15.02Hz、24.97Hz和29.93Hz下，煤粉的细度R90分别为29.36、15.24和11.48，较静态分离器煤粉细度大有改善。随着分离器的转速的增加，煤粉细度会呈现出逐渐降低的趋势，在保证磨煤机正常运行的情况下，煤粉的细度一般控制在R90≥5%，如分离器转速太高，会造成磨煤机阻力的增加，从而影响磨煤机的稳定性。同时改造后的磨煤机主电机电流较改造前有所下降，煤粉均匀性指数控制在1.2左右，改造效果良好。

3.2.2 最大出力试验

改造后，根据锅炉负荷的调整，磨煤机出力增加至59.2t/h，其磨煤机最大出力对应的性能参数如表3。

表3 磨煤机最大出力参数表

从试验结果可以得出，该磨煤机在当前煤质条件下的最大出力为59.2t/h，此时煤粉细R90为17.28%，煤粉均匀性指数为1.23。根据煤粉细度和均匀性对磨煤机实际出力进行折算后出力为60.5t/h，磨煤机的出力较改造前有所提高。

4 结语

通过对HP1003磨煤机的分离器进行改造，较原设计静态分离器改造效果明显，主要表现为：改造后，通过在线调整分离器的转速可以获得不同的煤粉细度，以满足锅炉的日常燃烧需要；煤粉的细度随着分离器转速增加而降低，同时煤粉的均匀性效果要好于改造前，使用旋转分离器可以提高锅炉燃烧的经济性，降低锅炉在工作中的不完全燃烧损失和排烟热损失，从而降低供电煤耗；HP1003磨煤机旋转分离器改造后，其分离器内部阻力降低，选用动转子选粉效率提高，磨煤机的出力得到了明显改善。