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1、静动叶结合型旋转式粗粉分离器 在发电厂中的应用目目 录录 一、概述二、适用范围三、结构及控制说明四、工作原理五、主要技术参数六、运行特性曲线七、产品优越性八、经济效益分析九、部分使用业绩一、概述一、概述随着我国电力工业的不断深入发展及国家节能中长期专项规划的实施，电力行业的设备以提高安全可靠性及节能降耗为中心的更新改造工作将在更大范围内展开，以便适应电力发展的需要。并通过不断提高机组的安全经济运行水平，来努力降低发电成本，增强自身的社会竞争能力。锅炉制粉系统是火力发电厂重要的辅助系统，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行，同时，它也是发电厂用电中较主要的一部分。因此，发电厂都非常重视制粉系统
2、设备的更新改造和经济运行。在锅炉制粉系统中，粗粉分离器的性能直接影响着锅炉的经济及安全运行，长期以来粗粉分离器一直存在着综合分离效率低、出粉细度达不到要求、出粉细度均匀性差、回粉细度小、均匀性差、回粉量偏多（不少合格煤粉因分离效果差无法分离出来） 、煤粉细度不能随着不同煤种进行经常性调节等问题。近年来，一些制造厂家和科研部门开发、研制了一些新型粗粉分离器，其性能有所改善，但是这些新型粗粉分离器仍采用传统的静态分离技术，煤粉细度的调节主要仍是依靠档板角度的人工手动调整来实现的。我国发电厂的煤质多变较杂，不同煤质有不同的经济细度，因此，发电厂迫切需要有煤粉细度容易调节的高性能的粗粉分离器能投入运行
3、。我公司经过几年的不懈努力，从空气动力学的原理研究开始，并在综合分析、比较国内外各类粗粉分离器性能的基础上，参考国外当前最先进的粗粉分离技术，成功研制开发了静动叶结合型旋转式粗粉分离器。首台产品于 2001 年 1 月在南京热电厂投入工业运行，经过四年多的实际运行考验，证明该分离器是目前国内最先进的煤粉分离装置。该技术的研究成果有着提高社会效益、企业经济效益等显著效果，因而具有很好的应用价值。二、适用范围二、适用范围目前国内电厂制粉系统分仓储式和直吹式两种，而所配粗粉分离器一般为档板式粗粉分离器，也就是说通过改变静叶档板的角度对煤粉进行分离。由于分离机理相同，静动叶结合型旋转式粗粉分离器在仓储
4、式和直吹式制粉系统上均可使用。三、结构及控制说明三、结构及控制说明静动叶结合型旋转式粗粉分离器是在档板式分离器的基础上加装减速传动机构及动叶轮，主要包括外壳、进口管、回粉筒、回粉管、静叶轮、动叶轮、传动机构及控制监测等（如图一（1） 、 （2） ） 。分离器动叶轮转速由变频器调节，变频器可以在 050Hz 范围内无级调节，变频电机经过减速器减速后带动动叶轮旋转，动叶轮转速可以在 0135rpm（根据不同的型号的分离器转速调节范围不同）无级调节；动叶轮驱动采用变频电机，可长期在低频下工作；动叶轮采用垂直布置单轴承支承的方式。分离器动叶轮转速控制可通过现场操作盘操作，也可以直接接入DCS 操作，监
5、测回路设计有动叶轮转速监测及电机电流监测、轴承温度监测等，并设计了各种报警和保护动作，工作流程如图二所示。图一（1）静动叶结合型旋转式粗粉分离器在仓储式制粉系统上的应用图一（2）静动叶结合型旋转式粗粉分离器在直吹式制粉系统上的应用风 机电 源变频电机变频器控制系统轴温度控制器系统图二 控制流程图四、工作原理四、工作原理静动叶结合型旋转式粗粉分离器是在传统的档板式粗粉分离器结构上增加了一套动态分离机构，工作时带粉气流在静叶分离区首先进行预分离，预分离后的风粉混合物再进入旋转的动叶轮分离区进行二次分离，风粉混合物在动叶轮的带动下作旋转运动，动叶轮在转动时产生离心加速度，离心加速度随着动叶轮的转速变
6、化而发生变化，转速小则离心加速度小，转速高则离心加速度大。当粒子受到的离心力大于气流的曳引力时，粒子就会分离出来，粒子直径越小，粒子分离所需受的离心力也越大，所以当所需煤粉细度越小时，动叶轮的转速就越高。另外动叶轮在旋转时还产生一定的扰动力，使被档板分离出来的合格的煤粉随着气流旋转，进入分离器出口，从而降低回粉中合格细粉的含量。这就是静动叶结合型旋转式粗粉分离器动叶轮转速调节出口煤粉细度与均匀性的机理，见图三。粗粉颗粒 气粉混合物 1 1、传动机构、传动机构 2 2、出粉口、出粉口 3 3、动叶轮、动叶轮 4 4、静叶轮、静叶轮5 5、回粉筒、回粉筒 6 6、外壳、外壳 7 7、进粉口、进粉口
7、 图三 分离原理图五、主要技术参数五、主要技术参数(仅选部分规格型号仅选部分规格型号)技 术 参 数 规格与型号磨煤机 型式变频电机 功率动叶轮 直径壳体外径转速调速范围煤粉细度 调节范围SDL-DCF-2800G钢球磨18.5KW1650280020135rpm540%SDL-DCF-3100G钢球磨18.5KW1800310020120rpm540%SDL-DCF-3400G钢球磨18.5KW2000340020120rpm540%SDL-DCF-4000G钢球磨22KW2300400020120rpm540%SDL-DCF-4300G钢球磨22KW2650430020120rpm540%
8、SDL-DCF-4700G钢球磨30KW2800470020110rpm540%SDL-DCF-3700M中速磨22KW2000370020120rpm540%SDL-DCF-4000M中速磨22KW2300400020120rpm540%SDL-DCF-5000M中速磨30KW2800500020110rpm540%注：1、直吹式制粉系统的改造适用于 MPS 磨、PS 磨及 HP 磨等；2、除标准型号外，可以根据用户系统的参数要求进行加工定制。六、设备运行六、设备运行1、新设备按本公司提供的特性曲线运行，改造设备在投运初期可先按原制造厂提供的特性曲线运行，运行一段时间后按本公司提供的特性曲线
9、运行。2、在锅炉运行正常后，做该设备的特性测试，确定动叶轮各转速情况下的煤粉细度与均匀性，并出具测试报告。3、运行中根据负荷、煤种情况，对照测试结果对动叶轮的转速进行调整，使分离器的出粉细度与均匀性达到经济细度与均匀性指数控制标准。 p p p p p p p p p p 渠 爠浰 煤粉均匀性指数随动叶轮转速变化曲线七、产品优越性七、产品优越性1、电厂燃煤来源较广，锅炉燃煤变化较大较频繁，安装静动叶结合型旋转式粗粉分离器能根据燃煤煤质的变化，及时方便地调整煤粉细度，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。2、机组调峰任务重时，负荷变化大，锅炉燃烧最佳煤粉细
10、度随负荷发0501001502000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0n=1.4n=1.0n=1.2f(Rx)%煤粉粒子分布图 m 生变化，安装静动叶结合型旋转式粗粉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。3、静动叶结合型旋转式粗粉分离器使出口煤粉均匀性指数高，煤粉粗粒子减少，灰渣含碳量明显下降,提高锅炉的燃烧效率。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。4、静动叶结合型旋转式粗粉分离器分离效率高，可以提高制粉系统的最大出力 10以上，降低制粉系统的耗电 10左右。5、静动叶结合型旋转式粗粉分离器用于直吹式
11、制粉系统上时可适当降低系统阻力。6、安装静动叶结合型旋转式粗粉分离器后，由于煤粉均匀性指数高,有利于低 NOX的燃烧器；灰渣碳量明显降低，有利于锅炉降低 NOX的排放水平,有利于环保。7、电厂运行时，制粉系统出力与通风量须经常调整，档板式煤粉分离器系统的煤粉细度变化较大，而静动叶结合型旋转式粗粉分离器系统的煤粉细度基本上不变化，有利于锅炉的运行稳定性。八、经济效益分析八、经济效益分析静动叶结合型旋转式粗粉分离器虽然已经工业运行四年多了，但仍处于产品推广使用的初期，因此积累可取得的效益数据较少，在前期使用的单位中，由于是部分制粉系统改造，因此其测试结果很难全面反映该设备可取得的全部效益。但从江苏
12、南京热电厂及江苏扬州第二发电有限责任公司的测试报告结论并结合锅炉燃烧理论，不难得出以下可取得的效益：1、煤种适应范围扩大，燃煤购置价可下降由于采用静动叶结合型旋转式粗粉分离器后可较大幅度的降低煤粉细度（从从江苏南京热电厂及江苏扬州第二发电有限责任公司的测试报告来看，可降低幅度达到 50%左右） ，根据经济细度=挥发份/2+5的煤粉经济细度公式可知，提高煤粉细度后，锅炉燃煤的挥发份可适当降低，当采购的原煤的挥发份降低时，其单价也同样下降，电厂的燃煤成本下降。以发电标煤耗 350g/kwh（根据我国火力发电厂 2004 年平均供电标煤耗 381g/kwh 所取） ，当热值为 5000 大卡的原煤单
13、价每吨下降 10 元时， 以 125MW 机组为例，当年利用小时为 6000H 时，每年可获得效益 300多万元。煤种适应范围扩大后，在燃煤供应紧张时可扩大供煤渠道，增加供煤的可靠性，保证机组安全可靠运行。2、通过降低制粉电耗，可降低发电成本或增加销售收入采用静动叶结合型旋转式粗粉分离器后可降低制粉电耗 10%以上（南京热电厂测试报告中指出最大可下降 17%的制粉电耗，扬州第二发电有限责任公司测试报告中指出可下降 10%的制粉电耗） ，中间仓储式制粉系统的制粉电耗一般占厂用电率为 1.31.4%左右，当制粉电耗下降 10%时，厂用电率也就下降了 0.130.14%，供电煤耗可下降（当发电标煤耗
14、为 350g/kwh，厂用电率为 7%时）0.52g/kwh。以 125MW 机组为例，每年可获得效益为 10 万元左右。如果节省下来的厂用电全部上网的话，则效益更大，每年可获效益达 20 万元左右。3、通过降低锅炉的机械不完全燃烧损失，可降低发电标煤耗采用静动叶结合型旋转式粗粉分离器后，提高了出粉的细度及均匀性，从江苏南京热电厂及江苏扬州第二发电有限责任公司的测试报告来看，其出粉的细度与均匀性远远超过应控制的标准（均匀性指数控制标准为 0.81.2） 。提高了出粉的细度与均匀性后，可提高锅炉的燃烧效率，降低锅炉的机械不完全燃烧损失，从而提高锅炉的热效率。虽然南京热电厂的测试中，由于工况不一，
15、煤种不一及控制上有问题，没有能反映出真实的效果（扬州第二发电有限责任公司由于仅改一套制粉系统，没办法测试） ，但从理论上也可以分析得出：以 125MW 机组为例，当年利用小时为 6000H 时，每年可获得效益约为 40 万元。4、通过降低锅炉排烟温度来降低发电标煤耗采用静动叶结合型旋转式粗粉分离器后，高了出粉的细度及均匀性，缩短了燃烧时间，使炉膛出口烟温下降（从南京热电厂测试报告中结果来看，可使炉膛出口烟温下降 100左右） 。从理论上来讲，一般炉膛出口烟温下降的话，锅炉排烟温度也应同时下降（实际各厂运行结果也是如此，南京热电厂的测试结果可能是由于工况不一，煤种不一及控制上的问题所造成） 。从
16、经验数据来看，当锅炉排烟温度每下降 15时，锅炉热效率可提高 1%，结合第三项计算结果可得，当锅炉排烟温度每下降 1时，发电标煤耗可下降 0.23g/kwh。以 125MW 机组为例，当年利用小时为 6000H 时，每年可获得效益为 8万元左右。5、提高运行安全可靠性，降低设备检修费用南京热电厂第一台静动叶结合型旋转式粗粉分离器到目前为止，已运行了四年多，运行中从没有发生故障，并且经检查发现设备内部没有磨损现象，大大延长了设备使用时间，降低了设备的检修费用。6、减少废气排放,改善空气环境,创造良好的社会效益采用静动叶结合型旋转式粗粉分离器后,降低了火力发电厂的供电标煤耗,从而减少了废气中的粉尘与二氧化硫的排放。2004 年全国发电量为
