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省電站燃燒設備工程中心 國內大型鍋爐制造企業配套單位
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磨煤機動態旋轉分離器技術

一、煤粉分離器簡介

煤粉分離器為磨煤機的一部分,其作用是分離粗細煤粉,為鍋爐提供合格的煤粉。其性能影響到磨煤機出力、煤粉細度、煤粉均勻性、各粉管之間的分配均勻性,從而影響鍋爐燃燒。

Nox燃燒器的應用,以及對飛灰含碳量的要求,在歐美國家旋轉分離器已經得到了越來越廣泛的應用,世界上的各大公司,如德國的Babcock,美國的B&W,CE,日本的HITACHI公司都先后致力于發展先進的旋轉分離器技術并在工程中得到了廣泛的應用。

二、分離器的種類

靜態分離器、動態分離器

三、動態分離器與靜態分離器對比

傳統的靜態分離器,利用氣流在分離器內的各截面的運動速度的不同,包括速度方向的轉變,實現對大顆粒的分離,從而達到分離的作用。其可調式葉片通過調整角度來調節煤粉的粗細。靜態分離器適用于R90大于15%的工況,此時它還是比較經濟的。在R= 15%以下的工況時,擋板的開度很小,此時對煤粉的分離主要靠的是碰撞分離,而不是在開度較大時離心分離為主,碰撞分離為輔的分離機理。這種碰撞分離效率極低,大量合格煤粉被帶回磨內重新研磨。極細的煤粉不但增加了磨煤機的循環倍率,增加了制粉電耗及磨煤機差壓,而且,極細小的煤粉顆粒作為一種固體潤滑劑,大大降低了磨煤機的研磨效率。這勢必導致磨煤機出力的降低。

在這種情況下,要想提高磨煤機的出力,就需要一種高效的方法。這種方法可以將合格的煤粉分離出去,不合格的煤粉送回磨煤機繼續研磨。利用高速旋轉的離心力,將合格的煤粉分離,不合格的較大的煤粉被離心力甩出,重新研磨,其離心力最高可達23g(常規分離器最大只有3g)。依靠強大的離心分選力,動態旋轉分離器可以分選出很細很均勻的煤粉(R90可達5%,煤粉均勻性指數n可達1.3以上)。這對于降低鍋爐未燃盡含碳量是很有幫助的。根據國外的經驗,煤粉細度每降低1%,未燃盡含碳量也將降低1%,節約用煤約1.3%,其經濟效益是相當可觀的。

1、靜態分離器

靜態分離采用折向門葉片調節,依靠葉片與圓周切線的夾角大小,來調節煤粉的粗細。故存在以下局限性:

1)煤粉細度粗細可調性較差;

2)煤粉的均勻性較差;

3)煤粉的分離效率較差;

4)煤粉的分配均勻性不理想;

5)對煤種的適應性較差;

2、動態旋轉分離器

動態分離器依靠旋轉葉片,利用空氣動力學原理和離心力將細煤粉從粗煤粉中分離出來。故有以下特點:

1)對煤種的適應強

適用于各種煙煤,貧煤及各動力煤種。

煤粉細度可調,R90=2%~40%

完全可以代替靜態分離器。

2)改善燃燒效率

提高煤粉細度,降低飛灰含碳量,從而提高燃燒效率。

更適宜于低NOx燃燒器的燃燒,有利于環保。

3)煤粉分配性更均勻,煤粉分配偏差不大于10%,改善輸粉管的 煤粉分配,保證爐膛燃燒組織更合理。

4)改善煤粉粒徑的分布,粗粉更少,煤粉細度更均勻。

5)提高磨煤機性能

提高磨煤機的分離效率,減小循環倍率。

提高磨煤機的出力,同等情況下出力提高10%以上。

同等條件下,降低磨煤機的壓差。

6)運行調整方便

7)配備變頻設備,可以通過調整轉子轉速調節煤粉細度,在線調節,調節方便靈活。

8)對潛在效益的提高

9)減少飛灰含碳量,從而節約燃料。

四、旋轉分離器的基本組成

★驅動部分 ★轉子 ★靜子 ★回粉椎 ★機殼 ★密封鳳管

五、動態分離器改造效果與經濟效益分析

1、動態旋轉分離器改造預期效果

1)在同等煤粉細度的條件下,磨煤機最大出力在現有出力的基礎上至少提高5%8%

2)實現磨煤機出口煤粉細度根據給煤量動態可調,R90最小可以達到5%

3)磨煤機出口煤粉的均勻性大大改善,煤粉均勻性指數大于1.2

4)鍋爐飛灰可燃物進一步降低(控制在2%以內),大渣可燃物可降低0.5%(按照先有煤粉細度200目為80%考慮);

5)在相同的煤粉細度條件下,與靜態分離器相比,分離器的壓降不增加,磨煤機進出口壓差也不增加;

6)降低鍋爐NOx排放量,預期降低10%左右,保護環境。

2、旋轉分離器改造經濟效益分析

1)提高鍋爐效率節約的能源

根據動態旋轉分離器試驗數據計算,煤粉細度每降低1%,未燃盡含碳量也將降低1%,可相應使發電煤耗降低1.0g/kwh左右。以600MW機組鍋爐用HP1003中速磨煤機為例(每小時用煤量65噸,一臺鍋爐配6臺磨煤機),將現有靜態分離器改造為動態旋轉分離器后,在同等磨煤機出力條件下提高煤粉細度68%,按照機組大于90%負荷時間為6000h/年,按照節約用煤6%計算,每年每臺鍋爐節約用煤為:

1臺鍋爐年節煤量:65 t/h × 6 × 5000h × 6% = 117000 t

按照600/t計算,年節約燃料費用:117000 × 600 = 70200000元。

采用動態旋轉分離器,1臺鍋爐年可節煤 117000噸,折合人民幣7020萬元,動態旋轉分離器改造成功后年度產量逐步擴大,節能效益將隨之增大。

2)降低鍋爐NOx排放減少的脫硝運行費用

采用動態旋轉分離器后,鍋爐NOx排放量可降低10%左右,由此可節省機組的脫硝設備和運行費用。

據統計:按機組容量1KW為單位,每1KW需脫硝設備費用80100元,以600MW計算為例,1臺鍋爐的脫硝設備費用為4800萬元,1臺鍋爐每年的脫硝運行維護費用為1400萬元。

由此,采用動態旋轉分離器后,每臺鍋爐預計每年可節約脫硝運行維護費用140萬元。

3)提高磨煤機出力節約廠用電費用

采用動態旋轉分離器后,磨煤機出力提高510%。隨著磨煤機最大出力的提高,可以實現在燃用低熱值煤時,機組滿負荷時5臺磨運行,減少一臺磨煤機的運行。按照機組大于90%負荷時間6000h/年計算,每小時節電約400kwh,節約廠用電240kwh/年,按電價0.40/kwh計算,節約人民幣96萬元/年。

4)減少機組檢修節約的設備維護費用

采用動態旋轉分離器后,減少了燃燒器結渣,減少工人的勞動強度,如果按照每年1臺鍋爐人員除渣費用100萬元計算,按減少人工除渣次數60%計算,可節約人員費用在60萬元。同時保證機組穩發、滿發的經濟效益更加巨大。

綜上計算:1600MW機組鍋爐計算:采用動態旋轉分離器,1臺鍋爐年可節煤折合人民幣7020萬元;1臺鍋爐預計每年可節約脫硝運行維護費用140萬元;1臺鍋爐節約廠用電96萬元/年;1臺鍋爐可節約人工費用60萬元。

六、分離器性能曲線圖

分離器出口—煤粉顆粒度分別曲線


離器的空氣動力場數值模擬

分離器內速度云圖

 
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