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磨煤机动态旋转分离器技术

一、煤粉分离器简介

煤粉分离器为磨煤机的一部分,其作用是分离粗细煤粉,为锅炉提供合格的煤粉。其性能影响到磨煤机出力、煤粉细度、煤粉均匀性、各粉管之间的分配均匀性,从而影响锅炉燃烧。

Nox燃烧器的应用,以及对飞灰含碳量的要求,在欧美国家旋转分离器已经得到了越来越广泛的应用,世界上的各大公司,如德国的Babcock,美国的B&W,CE,日本的HITACHI公司都先后致力于发展先进的旋转分离器技术并在工程中得到了广泛的应用。

二、分离器的种类

静态分离器、动态分离器

三、动态分离器与静态分离器对比

传统的静态分离器,利用气流在分离器内的各截面的运动速度的不同,包括速度方向的转变,实现对大颗粒的分离,从而达到分离的作用。其可调式叶片通过调整角度来调节煤粉的粗细。静态分离器适用于R90大于15%的工况,此时它还是比较经济的。在R= 15%以下的工况时,挡板的开度很小,此时对煤粉的分离主要靠的是碰撞分离,而不是在开度较大时离心分离为主,碰撞分离为辅的分离机理。这种碰撞分离效率极低,大量合格煤粉被带回磨内重新研磨。极细的煤粉不但增加了磨煤机的循环倍率,增加了制粉电耗及磨煤机差压,而且,极细小的煤粉颗粒作为一种固体润滑剂,大大降低了磨煤机的研磨效率。这势必导致磨煤机出力的降低。

在这种情况下,要想提高磨煤机的出力,就需要一种高效的方法。这种方法可以将合格的煤粉分离出去,不合格的煤粉送回磨煤机继续研磨。利用高速旋转的离心力,将合格的煤粉分离,不合格的较大的煤粉被离心力甩出,重新研磨,其离心力最高可达23g(常规分离器最大只有3g)。依靠强大的离心分选力,动态旋转分离器可以分选出很细很均匀的煤粉(R90可达5%,煤粉均匀性指数n可达1.3以上)。这对于降低锅炉未燃尽含碳量是很有帮助的。根据国外的经验,煤粉细度每降低1%,未燃尽含碳量也将降低1%,节约用煤约1.3%,其经济效益是相当可观的。

1、静态分离器

静态分离采用折向门叶片调节,依靠叶片与圆周切线的夹角大小,来调节煤粉的粗细。故存在以下局限性:

1)煤粉细度粗细可调性较差;

2)煤粉的均匀性较差;

3)煤粉的分离效率较差;

4)煤粉的分配均匀性不理想;

5)对煤种的适应性较差;

2、动态旋转分离器

动态分离器依靠旋转叶片,利用空气动力学原理和离心力将细煤粉从粗煤粉中分离出来。故有以下特点:

1)对煤种的适应强

适用于各种烟煤,贫煤及各动力煤种。

煤粉细度可调,R90=2%~40%

完全可以代替静态分离器。

2)改善燃烧效率

提高煤粉细度,降低飞灰含碳量,从而提高燃烧效率。

更适宜于低NOx燃烧器的燃烧,有利于环保。

3)煤粉分配性更均匀,煤粉分配偏差不大于10%,改善输粉管的 煤粉分配,保证炉膛燃烧组织更合理。

4)改善煤粉粒径的分布,粗粉更少,煤粉细度更均匀。

5)提高磨煤机性能

提高磨煤机的分离效率,减小循环倍率。

提高磨煤机的出力,同等情况下出力提高10%以上。

同等条件下,降低磨煤机的压差。

6)运行调整方便

7)配备变频设备,可以通过调整转子转速调节煤粉细度,在线调节,调节方便灵活。

8)对潜在效益的提高

9)减少飞灰含碳量,从而节约燃料。

四、旋转分离器的基本组成

★驱动部分 ★转子 ★静子 ★回粉椎 ★机壳 ★密封凤管

五、动态分离器改造效果与经济效益分析

1、动态旋转分离器改造预期效果

1)在同等煤粉细度的条件下,磨煤机最大出力在现有出力的基础上至少提高5%8%

2)实现磨煤机出口煤粉细度根据给煤量动态可调,R90最小可以达到5%

3)磨煤机出口煤粉的均匀性大大改善,煤粉均匀性指数大于1.2

4)锅炉飞灰可燃物进一步降低(控制在2%以内),大渣可燃物可降低0.5%(按照先有煤粉细度200目为80%考虑);

5)在相同的煤粉细度条件下,与静态分离器相比,分离器的压降不增加,磨煤机进出口压差也不增加;

6)降低锅炉NOx排放量,预期降低10%左右,保护环境。

2、旋转分离器改造经济效益分析

1)提高锅炉效率节约的能源

根据动态旋转分离器试验数据计算,煤粉细度每降低1%,未燃尽含碳量也将降低1%,可相应使发电煤耗降低1.0g/kwh左右。以600MW机组锅炉用HP1003中速磨煤机为例(每小时用煤量65吨,一台锅炉配6台磨煤机),将现有静态分离器改造为动态旋转分离器后,在同等磨煤机出力条件下提高煤粉细度68%,按照机组大于90%负荷时间为6000h/年,按照节约用煤6%计算,每年每台锅炉节约用煤为:

1台锅炉年节煤量:65 t/h × 6 × 5000h × 6% = 117000 t

按照600/t计算,年节约燃料费用:117000 × 600 = 70200000元。

采用动态旋转分离器,1台锅炉年可节煤 117000吨,折合人民币7020万元,动态旋转分离器改造成功后年度产量逐步扩大,节能效益将随之增大。

2)降低锅炉NOx排放减少的脱硝运行费用

采用动态旋转分离器后,锅炉NOx排放量可降低10%左右,由此可节省机组的脱硝设备和运行费用。

据统计:按机组容量1KW为单位,每1KW需脱硝设备费用80100元,以600MW计算为例,1台锅炉的脱硝设备费用为4800万元,1台锅炉每年的脱硝运行维护费用为1400万元。

由此,采用动态旋转分离器后,每台锅炉预计每年可节约脱硝运行维护费用140万元。

3)提高磨煤机出力节约厂用电费用

采用动态旋转分离器后,磨煤机出力提高510%。随着磨煤机最大出力的提高,可以实现在燃用低热值煤时,机组满负荷时5台磨运行,减少一台磨煤机的运行。按照机组大于90%负荷时间6000h/年计算,每小时节电约400kwh,节约厂用电240kwh/年,按电价0.40/kwh计算,节约人民币96万元/年。

4)减少机组检修节约的设备维护费用

采用动态旋转分离器后,减少了燃烧器结渣,减少工人的劳动强度,如果按照每年1台锅炉人员除渣费用100万元计算,按减少人工除渣次数60%计算,可节约人员费用在60万元。同时保证机组稳发、满发的经济效益更加巨大。

综上计算:1600MW机组锅炉计算:采用动态旋转分离器,1台锅炉年可节煤折合人民币7020万元;1台锅炉预计每年可节约脱硝运行维护费用140万元;1台锅炉节约厂用电96万元/年;1台锅炉可节约人工费用60万元。

六、分离器性能曲线图

分离器出口—煤粉颗粒度分别曲线


离器的空气动力场数值模拟

分离器内速度云图

 
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