中速磨煤机动态分离器应用经验总结

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  摘 要:上海重型机械厂有限公司生产的HP983DY型中速磨煤机采用了由变频器拖动的旋转分离器作为粗细粉的分离装置。通过我厂二期实际应用中动态分离器运行调整、故障处理及相关事故的总结分析以借鉴经验,做到及时发现正确处理,确保机组安全稳定运行。
  关键词:动态分离器;工作原理;运行调整;常见故障
  1 动态分离器的工作原理和介绍
  在选用直吹制粉系统的锅炉中,采用挡板式离心分离器在正常运行中由于不能做到随时调整。随着煤质变化和磨煤机出力变化,不能有效的将细的煤粉从粗煤粉中分离出来,会导致细煤粉在磨煤机里再次循环,增加细煤粉的循环次数,含有大量细煤粉的研磨区域会降低研磨效率和磨机研磨能力,增加了制粉单耗。对于锅炉来说,造成飞灰含碳量增加,锅炉燃烧效率下降。磨煤机动态分离器利用空气动力学和离心力将细煤粉从粗煤粒中分离出来,分离器依靠转子转动,使带粉气流旋转,正常运行时产生的离心加速度约8~10g,在最大转速时产生的离心加速度约20g,因此分离的主要作用是粒子的离心力分离,而叶片的撞击作用相对小得多。煤粉粒子在旋转分离区内水平方向主要受携带气流的牵引力和离心力作用,当粒子受到的离心力大于气流的牵引力时,粒子就会分离出来。从受力情况分析,粒子直径越大,则所受的离心力相对于牵引力来说越大,粒子越易分离出来;分离器转速越高,粒子受到的离心力越大,直径较小的粒子也能分离出来。它可以有效地减少了细煤粉在磨煤机内部的循环次数,大大提高了研磨效率和磨煤机能力。
  正常运行中制粉系统出力与通风量须经常跟随负荷变化而调整,而传统的档板式煤粉分离器系统由于在运行中无法在线调整,所以磨煤机输出的煤粉细度变化较大, 燃尽率低,经济效益较差。动态分离器通过可调整变频器和可编程控制器,由一个交流变频电动机来驱动,分离器转速可以通过变频器实现无级变速调节,确保了煤粉细度可以根据煤质和负荷变化情况进行调节,增加了机组的经济性。
  2 正常启停操作及运行中的调整
  在磨煤机的启动过程中,分离器宜在原煤由给煤机落入磨煤机前启动。这样在磨煤机开始研磨前就形成了一定的通风阻力。有以下好处:一是有利于磨煤机输出合格的煤粉;二是有利于尽早的在磨煤机内部形成一层稳定的煤层,减少磨煤机启动初期的振动;三是降低了磨煤机启动初期就大量出粉对主汽压力、温度等参数的影响。
  在磨煤机停运过程中,分离器宜随磨煤机停运而自行停止。这样做虽然要延长磨煤机通风吹扫的时间,但是可以保证磨煤机出粉的细度的要求以及减小磨煤机内存煤快速排除对主汽压力和温度的影响。分离器旋转过程中吹扫,还可以有效防止煤粉进入分离器动静结合间隙,造成下次启动的卡涩。
  正常运行中分离器的转速应当是按照是实验数据给定出的转速与煤量对应关系曲线自动调整的。但是在实际运行中,入炉煤质和运行工况是时刻变化的。很多时候我们可以通过设偏置的方法来改变分离器转速,从而达到更安全经济运行的目的。
  改变分离器转速主要能达到改变煤粉细度和磨煤机通风阻力两个目的。增加分离器转速,煤粉细度增加,燃烧提前,火焰中心温度就会降低。减少分离器转速,煤粉细度减小,燃烧推迟,火焰中心就会升高。以此可以辅助进行不同负荷的燃烧调整。增加分离器转速,磨煤机出粉会减少;降低分离器转速,磨煤机出粉会增加。这样可以短时间改变磨煤机出力。如磨煤机的差压增大,呈现出堵煤的迹象,就可以短时间内适当的降低动态分离器转速来使磨煤机输出的煤量大于进入磨煤机的煤量,减少磨煤机内部积煤,降低磨煤机进出口差压,使之恢复到正常水平,然后重新调整到一个稳定的工况。
  3 动态分离器运行调整及常见故障处理
  3.1 磨煤机动态分离器转速投自动后特性分析
  (1)分离器转速投自动时,分离器转速设定值跟踪给煤机指令,在给煤机指令超过60%后,分离器转速变化幅度大,转速上升快,导致磨煤机出口阻力增加,一次风速下降,影响磨煤机的出粉能力。分离器的转速设定值应满足磨煤机磨碗差压的基础上适当提高,避免差压大,出粉不及时,造成一次风量降低,恶化磨煤机的运行工况。
  (2)在磨煤机动态分离器由较高转速向低转速下降过程中,由于磨煤机通风阻力快速减小,磨煤机内部存留的煤粉大量的吹入炉膛,导致炉膛内燃料量过量,分离器出口中间点温度也随之增加,后在协调的作用下逐渐调整至正常。故调整中注意分离器变频器转速的调整要缓慢进行,更不能多台磨同时进行大幅度增减。防止炉内煤粉量与协调煤量瞬间不一致,给协调造成扰动。
  (3)加负荷时磨煤机煤量快速增加,随之动态分离器转速也加快较多,这样就引起加负荷初期各台磨煤粉出粉量较以往维持较低转速时有所减小,初期加负荷时燃烧率不如以往强,汽压也将下降较多。减负荷时与上述过程相反,由于分离器转速也随之下降,磨瞬间出粉增多,导致减负荷初期炉膛实际燃烧率减小较慢,不利于主汽压力的下降。
  (4)因锅炉对煤粉变化比较敏感,在多台磨煤机分离器转速大幅变化时。首先要稳定机组工况,避免分离器转速再次提高,如降低变负荷速率等,在恢复时尽量采取单台处理的原则,一台磨一台磨的去处理,分别手动降低分离器转速,操作时幅度也不要过大,避免采用提高一次风压等共性的措施,防止多台磨煤机同时出粉而导致中间点温度快速上升。同时注意磨煤机煤量及一次风量,磨煤机煤量达到60t/h运行时间不宜过长,防止磨煤机堵磨。
  3.2 磨煤机动态分离器跳闸
  磨煤机动态分离器跳闸是磨煤机较常见的异常工况。前面已经论述一旦动态分离器跳闸,磨煤机通风阻力大大降低,大量煤粉(煤粉细度急剧增大)会在短时间喷入炉膛,造成炉膛内的热负荷急剧增加。从而导致中间点温度、主蒸汽温度、再热蒸汽温度快速升高;磨煤机出口一次风粉混合物压力升高扰乱炉内动力场,造成火焰偏斜;磨煤機出口温度升高、磨煤机电流可能降至空载电流,振动随之增大。从而危及机组的安全运行。   4 典型运行实例介绍
  4.1 事件名称: 31磨煤机动态分离器跳闸 ,3号钢带机头部灰渣温度高
  事件发生时间、经过和处理情况:
  2011年5月11日17:28分,运行当班期间,DCS画面发“A磨动态分离器变频器报警”信号,主值翻阅31制粉系统画面,发现31磨动态分离器已跳闸,31磨煤机电流由54A降至33A,给煤量52t/h,立即汇报副值长,同时监视主蒸汽温度、再热蒸汽温度、壁温等各项参数均在正常范围内,未发生明显变化。随即联系设备部电气二次、炉控班到场检查处理。17:40分,除灰值班员监盘发现#1渣斗和#3渣斗挤渣器监视画面消失,同时翻看#3炉底渣画面发现#3钢带机头部温度有上涨趋势,立即汇报主值。主值立即安排巡检到就地检查,并在上位机将#3炉钢带机头部风门打开。现场检查发现#3碎渣机上部软连接由于灰渣温度高,着火冒烟。主值立即用就近灭火器进行灭火。由于渣斗温度较高,其中#1渣斗一玻璃观察窗损坏,#3渣斗挤渣器摄像头损坏。主值将此情况汇报副值长、专业主管。17:45分,主值监盘发现摄像头大屏幕画面中#3捞渣机观察窗内渣量异常增大,通过辅控网画面中#3捞渣机钢带头部温度迅速上升至260℃,并且还有上涨趋势,立即汇报副值长,副值长令逐渐减31磨煤量至28T/H,同时降负荷至600MW。18:28分,电气班回话动态分离器测绝缘正常,设备部就地检查后无法判断31磨煤机动态分离器跳闸原因,申请停运31磨,进行分离器变频器更换。18:30分,#3钢带机温度降至100度左右,将#3钢带机头部风门和底部风门关闭,对#3钢带机进行全面巡检后汇报副值长。18:49分,启动35制粉系统运行,19:19分,停止31制粉系统运行,应副值长令负荷升至660MW,配合电气二次人员上票处理31磨动态分离器。
  原因分析:
  (1)事故直接原因分析:31磨动态分离器跳闸,磨煤机通风阻力迅速降低,31磨煤机出口煤粉细度急剧变粗,煤粉燃烧不充分,未燃尽的煤粉颗粒在钢带机上燃烧。31磨煤机风煤比发生变化,伴有水冷壁部分渣量集中脱落,待集中脱落的焦渣排出后,钢带机头部温度恢复正常。
  (2)事故根本原因分析:动态分离器变频器故障。
  4.2 事件名称:43磨煤机动态分离器跳闸
  事件发生时间、经过和处理情况:
  2013年4月11日,#4机组负荷426MW,主汽压力18.6MPa,再热器压力2.6MPa,中间点温度401度,炉膛负压-150Pa,43给煤机煤量34t/h, 41、42、43、44、46制粉系统运行,45制粉系统备用。17:41分,DCS画面发“43磨动态分离器变频器报警”、“43磨煤机动态分离器跳闸”信号,检查发现43磨煤机动态分离器电流为零,转速为零,43磨煤机电流由47A降至34A,主值立即将中间点温度偏置降至-5度,同时令副值解除43给煤机自动,将43给煤机煤量降至20t/h,令主巡将燃烧器摆角由68%降至59%,并降低主再热蒸汽温度设定值,令炉侧巡检就地检查43磨煤机动态分离器, 17:46分,炉侧巡检汇报43磨煤机动态分离器就地控制柜有报警,故障代码“F0001”,为过流保护动作,立即通知电气一次、电气二次、转机班及锅炉点检检查。18:02分,应副值长令,启动45制粉系统,停运43磨煤机。18:20分,电气二次交待43磨煤机动态分离器报警为过流报警,未发现其它异常,将43磨煤机动态分离器电机停电。18:30分,电气一次测43磨煤机动态分离器电机绝缘合格,直阻正常。机务检查未发现异常,要求试启动43磨煤机动态分离器。18:40分,启动动态分离器后未发现异常,转速最高升至510rpm,随后停运。
  原因分析:43磨煤机动态分离器电机过流。
  4.3 事件名称: 3号机钢带机头部温度异常升高异常分析
  事件发生时间、经过和处理情况:
  2013年11月04日白班,15:50分機组负荷660MW,总煤量290T/h ,总风量2050T/h ,六大风机运行,31、32、33、34、35制粉系统运行。15:55分,由于机组总煤量在290T/h上下波动且主汽压力波动超过0.5MPa,主值令副值待主汽压力稳定后准备启动36制粉系统,16:01分除灰值班员电话汇报,三号炉钢带机头部温度较高且上升较快,询问三号炉是否进行吹灰或有其它操作,主值回复三号炉没有任何操作,由于吹灰系统有工作,中午12:20分吹灰结束后执行工作票隔离措施,下午未进行吹灰,同时对钢带机各部温度进行查看,发现钢带机头部温度达200℃,立即令副值对机组参数进行全面检查,未发现明显异常,并派炉侧巡检对钢带机就地运行情况进行检查,是否有大焦块掉落现象,16:05分机组负荷降至640MW,总煤量280T/h,就地巡检汇报钢带机下部较亮且有火星冒出,立即对风门挡板及画面进行检查,开大AA层托底风开度,同时派巡检对燃烧器摆角进行检查,对运行磨煤机动态分离器进行检查,16:15分对运行制粉系统检查发现31磨煤机煤量50T/h,运行电流35A,较正常运行电流偏小(52T/h正常应该53A左右),磨煤机动态分离器电流22.4A,转速470rpm,其它参数无明显异常,经查看曲线,发现31磨煤机电流15:50分由55A降低到37A,判断为31磨煤机运行异常引起钢带机头部温度异常升高,立即汇报副值长,解除机组AGC,此时机组负荷620MW,降低机组负荷至550MW,降低31磨煤机煤量,同时开大31磨煤机冷风调门控制出口温度,降低31磨煤机煤量同时,31磨煤机动态分离器转速明显上升,16:20分31磨煤机煤量20T/h,此时31磨煤机动态分离器电流由24A突变至37A后恢复正常,31磨煤机电流突然升高至44A后逐渐稳定在38A,后钢带机头部温度逐渐恢复正常,经查看31制粉系统参数,磨碗差压由3.7KPa降至3.0KPa,磨煤机出口风粉混合物压力由1.5KPa上升至3.5KPa,31磨煤机动态分离器在磨煤机电流突降前由22A突升至33A后恢复正常,其余参数均无明显变化,16:25分启动36制粉系统,停运31制粉系统交检修检查处理。16:26分,#3炉干排渣机系统炉底进风温度降至150℃,恢复正常运行方式。04日03:20分,试运31磨煤机动态分离器,就地检查实际转速正常,DCS显示运行状态正常,恢复31制粉系统备用。06:00分,启动31制粉系统,正常。   原因分析:
  (1)事故直接原因分析:31制粉系统异常。
  (2)事故根本原因分析:运行中磨煤机动态分离器发生卡涩现象并未发生跳闸。
  5 运行经验总结
  动态分离器正常投入自动,根据磨煤机煤量变化改变分离器转速,保证煤粉细度始终在经济细度运行,转速与煤量的对应曲线以试验测得。
  磨煤机刚启动时,动态分离器转速不能太高,否则将影响磨煤机本体振动,导致振动剧烈。
  磨煤机启动后在进煤前,及时启动动态分离器,否则煤粉过粗对锅炉汽温影响较大。
  动态分离器转速高、低直接影响磨煤机阻力,磨碗上下差压变化,动态分离器转速高,一次风压力低的情况下,可导致磨煤机热风调门全开,仍不能满足磨煤机风量要求。
  动态分离器转速过高,影响制粉系统出力,煤量大情况下容易发生磨煤机堵煤现象,在高负荷要严密监视磨碗差压的变化,差压持续升高,应降低分离器转速或降低磨煤机煤量运行。
  动态分离器运行对磨煤机电流影响较大,发生动态分离器跳闸后,磨煤机电流将降至空载电流,煤粉变粗影响汽温变化。
  动态分离器跳闸,尤其是下层制粉系统,31磨煤机动态分离器跳闸,未燃尽的煤粉将直接落在钢带机上继续燃烧,导致钢带机局部过热,影响钢带机安全运行及设备安全。
  发生动态分离器跳闸,应及时降低磨煤机煤量至最低煤量,尽量减小影响,低煤量可以维持运行。
  负荷变动期间,尤其是在高负荷600MW以上且负荷变动频繁,由于磨煤机煤量在高低煤量之间大幅波动,动态分离器转速变化较大,对机组协调影响较大。
  动态分离器转速高,磨煤机热风调门开度大,磨煤机入口风温高,磨煤机排渣口容易冒烟着火。
  运行期间观察单台磨煤机煤量大于55T/H,分离器转速高情况下,锅炉汽压波动幅度较大。
  发生动态分离器跳闸还应根据该层的位置有针对性的处理。若上层磨動态分离器跳闸,虽然会有上述基本情况发生。但是,从磨煤机里喷出粗粉将会在下落过程中燃尽,另外是在下面各层风能够托住粗煤粉,大的渣不会掉到钢带机上。若是分离器跳闸发生在下层磨煤机时,粗的煤粉单靠一层托底风不足以将粗煤粉托住,这样会导致下层磨煤机煤量高时,分离器一跳闸大量粗粉喷入炉膛,部分未燃尽的粗粉落到钢带机上。最终导致钢带机机头温度升高。因此,当下层磨煤机动态分离器发生跳闸后,应当全开燃烧器的托底风及该层的燃料风、辅助风;联系除灰人员开打钢带机头部、底部冷却风门,加强钢带机冷却;降低该磨煤量,同时尽快停运该磨煤机。防止大量未燃尽的粗粉及含碳量高的大渣落到钢带机上烧坏钢带机设备。此外,高负荷发生磨煤机动态分离器跳闸还应当采取措施(如降低总煤量)防止机组超负荷和锅炉严重超压。
  参考文献
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  (作者单位:河北国华沧东发电有限责任公司)
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