某1000MW机组磨煤机动态分离器转速异常过程分析及处置

0引言

某厂制粉系统为冷一次风正压直吹式制粉系统,由动态分离器对磨煤机出粉细度进行调节控制,当分离器转速出现异常时,对制粉系统、炉膛燃烧及排渣设备均会造成不同程度的影响。本文对某1000MW机组磨煤机动态分离器转速异常过程进行描述和分析,对动态分离器转速异常时发生的参数变化进行总结,可为运行人员判断和处置此类事件提供参考。

1 设备概况

某厂一期工程为2× 1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组,锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的超超临界参数变压运行直流锅炉,单炉膛、二次再热、双四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全悬吊π型结构,水冷壁采用螺旋管圈+垂直管圈型式。过热器系统采用前屏、后屏、末级过热器三级布置,主蒸汽温度采用水煤比+二级减温水调节。一、二次再热器系统均采用两级布置,高压高温再热器和低压高温再热器沿烟气流向依次布置在水平烟道上,尾部烟道处布置高压低再和低压低再,再热蒸汽温度调节采用烟气挡板+烟气再循环风机+燃烧器摆角的组合方式,烟气再循环的烟气取自省煤器出口烟道。

磨煤机为上重公司制造的HP1103/Dyn型中速碗式磨煤机,制粉系统为冷一次风正压直吹式制粉系统。每台锅炉配6台中速碗式磨煤机,燃用设计煤种及校核煤种时,采用“6+0”运行方式。采用八角切向燃烧,每台磨煤机带一层燃烧器[1]。

2 动态分离器结构及工作原理介绍

动态分离器由转子体、轴承、减速箱、变频电机、皮带等几个主要部件组成,其结构如图1所示。变频电机借助变频器调整频率,实现转速的改变。减速器输出轴上安装主动轮,通过皮带传动,驱动与转子装置连接在一起的从动轮,从而使转子转动。

磨煤机运行过程中,原煤从落煤管落下后进入磨碗进行碾磨,磨煤机入口的一次风通过旋转喷嘴环将磨盘上的煤粉吹起,在机壳内螺旋上升,形成环形旋转气粉流。在动态分离器的转子外沿处,经过气流和煤流的相互作用,较粗的煤粉颗粒沿着转动的动叶片的切向分离逸出,分离出的较大煤粉颗粒将返回磨煤机内重磨,而细度合格的煤粉颗粒则可以通过转子排出磨煤机后进入出粉口。

动态分离器通过旋转时带动气流产生的离心力和叶片对煤粉颗粒碰撞的作用对煤粉进行分离,其中,通过带动气流旋转产生的离心力是主要分离作用[2]。在磨煤机入口一次风量一定时,分离器转速越高,煤粉粒子受到的离心力越大,被分离出的煤粉粒子越多,进入炉膛燃烧的煤粉越细。因此,通过调整分离器变频电机出力可以改变分离器转子的转速,进而调整进入炉膛的煤粉细度[3]。

3典型动态分离器转速异常实例介绍

3.1事件一:1F磨煤机动态分离器冷却水泄漏

异常发生前机组工况:2024-07-29T06:20,机组负荷650 MW,主汽压力22.6 Mpa,给水流量1 800 t/h,总燃料量290 t/h,总风量2500 t/h,B/C/D/E/F磨煤机运行。1F磨煤机电流40 A,入口风量114 t/h,1F磨煤机分离器电流66 A,1F给煤机电流2.56 A,1F给煤机煤量55 t/h。

06:22,值班员监盘发现1号渣仓监控及4号渣仓监控画面显示大量掉火星,实际未进行吹灰操作,检查制粉系统画面发现1F磨煤机电流开始持续下降。

06:23,1F磨煤机磨碗上下差压由3.42 kpa突降至2.92 kpa,1F磨煤机动态分离器电流从66 A突降至37 A。1F磨煤机入口风量保持不变,1F磨煤机动态分离器转速748 r/min,无明显变化。联系巡检前往就地检查设备运行状态。

06:25,1F磨煤机电流从41 A持续下降至26 A附近后维持稳定。末级过热器出口压力由22.6 Mpa上升至23.9 Mpa。其间,干渣机钢带头部排渣温度由37℃上升至45℃ ,逐步降低1F磨煤机出力,准备由1F磨煤机切换至1A磨煤机运行。

06:26,就地巡检人员汇报1F磨煤机动态分离器处轴承冷却水发生泄漏,现场有较大漏水。观察动态分离器变频电机运行正常,动态分离器转速较慢。初步判断为冷却水泄漏后打湿传动皮带,导致出现打滑现象,动态分离器实际转速已与电机转速偏差较大。

06:35,停运1F给煤机,对1F磨煤机动态分离器进行检查处理。

1F磨煤机动态分离器转速异常期间设备主要参数如图2所示。

原因分析:1F磨煤机动态分离器处冷却水大量泄漏,冷却水流至分离器传动皮带处将其打湿后使皮带摩擦力下降,进而导致1F磨煤机分离器皮带打滑,由于动态分离器电机转速与分离器转子实际转速不一致,1F磨煤机动态分离器转速显示异常。

3.2 事件二:1A磨煤机动态分离器传动皮带松动打滑

异常发生前机组工况:2025-02-10T08:50,机组负荷998 MW,主汽压力32.1 Mpa,给水流量2 636 t/h,总燃料量399 t/h,总风量3 300 t/h,A/B/C/E/F磨煤机运行,1A磨煤机电流38 A,入口风量143 t/h,1A磨煤机分离器电流63 A,1A给煤机煤量62 t/h。

08:54,值班员监盘发现1A磨煤机电流开始持续下降。

08:55,1A磨煤机出口压力由3.9kpa突升至4.7kpa,1A磨煤机动态分离器电流从63 A突降至46 A。1A磨煤机入口风量保持不变,1A磨煤机动态分离器转速667 r/min,无明显变化。查看1A给煤机相关参数均正常。初步判断为磨煤机动态分离器皮带打滑。

08:56,1A磨煤机电流从39 A持续下降至32 A。

09:00,电流下降至29 A附近后维持稳定。其间,干渣机钢带头部排渣温度由90℃上升至98℃。

09:02,检修人员汇报1A磨煤机动态分离器处皮带发生打滑,需停运后进行张紧处理。

09:18,尝试降低分离器转速指令,分离器转速由670 r/min降至552 r/min后,分离器电流有所上升(从46 A上升至52 A),后续调整分离器转速,分离器电流无明显关联性变化。至1A磨停运期间,分离器转速不变的情况下,分离器电流出现多次波动,判断分离器皮带未完全打滑,还有部分传动能力。待具备条件后停运1A磨煤机进行皮带张紧处理。

1A磨煤机动态分离器转速异常期间设备主要参数如图3所示。

变化情况

原因分析:1A磨煤机分离器皮带张紧力不足,皮带无法有效地与传动轮紧密贴合,导致传动能力下降,出现皮带打滑情况。皮带打滑后使得1A磨煤机动态分离器电机转速与分离器转子转速不一致,导致分离器转速显示出现异常。

4 动态分离器转速异常现象及处置总结

对于制粉系统,磨煤机动态分离器转速出现异常后将导致动态分离器无法正常对煤粉颗粒进行粗细分离,在入口风量一定的情况下,由于动态分离器的转速下降,磨煤机通风阻力大大降低,磨煤机出口压力快速下降,同时磨煤机的磨碗差压也会随之下降。动态分离器的转速下降后大量较粗的煤粉从磨煤机内部被吹入炉膛,使得磨盘上的煤量减少,导致磨煤机电流持续下降,直至重新达到新的稳定状态。

对于炉膛燃烧,大量颗粒较粗的煤粉瞬间喷入炉膛会造成炉膛内剧烈燃烧,进而导致炉膛内氧量迅速下降,主蒸汽压力、主蒸汽温度以及再热蒸汽温度短时间内迅速升高。若出现异常的磨煤机所对应的燃烧器处于较低层的位置,则干渣机摄像头画面中可以看到未完全燃烬的煤粉颗粒掉落量突然增加,同时,钢带机头部温度明显上升。

当分离器转速发生异常时,应立即降低机组总煤量,通过调整烟气挡板开度、降低烟气再循环风机出力、增加减温水流量、调整燃烧器摆角等手段,控制蒸汽压力及主/再热蒸汽温度不超限,维持机组燃烧和参数稳定。对于发生异常的制粉系统,应立即降低给煤机给煤量和磨煤机入口风量,同时开大该层制粉系统辅助风门,使得较粗的煤粉颗粒可以更好地燃烬。钢带机头部温度上升过快时,应及时将干渣机冷却风门开大,避免钢带机头部温度过高O具备条件时应尽快停运该套制粉系统进行维修处理。

由于动态分离器本体和驱动电机之间通过皮带传动,而动态分离器转速测点的转速取自驱动电机,当传动皮带出现异常时就会出现动态分离器转速显示与电机电流不一致的情况,这对事故判断和异常处理产生了一定的干扰。具备条件时可对转速测点的取点位置进行调整,能直观监测到动态分离器的转速参数将更有利于异常发生后的正确处理。

5 结束语

动态分离器转速异常是磨煤机运行中的典型故障,本文通过两起典型案例分析表明,转速异常会直接导致磨煤机出口压力下降、磨碗差压降低及磨煤机电流降低,同时引发炉膛氧量下降、主/再热蒸汽参数波动及排渣温度升高等联锁反应。

针对此类故障,运行人员需重点关注磨煤机电流与分离器电流的联动变化趋势,并结合磨碗差压、磨煤机电流、排渣温度等辅助参数快速判断异常原因。应急处置应以稳定燃烧为核心,通过降低总煤量、调整燃烧器摆角及增加减温水流量等手段控制蒸汽参数,同时优先停运故障磨煤机以避免异常进一步扩大。此外,建议优化动态分离器转速监测方式,将转速测点由分离器电机改为分离器转子本体,以消除皮带等传动装置导致的转速显示偏差。

[参考文献]

[1] 国能清远发电有限责任公司.1 000 MW机组集控运行规程[Z],2023.

[2]郭建.中速磨煤机动态分离器应用经验总结[J].科技尚品,2016(11):128-129.

[3]仲志涛.HP222DY型中速磨煤机动态分离器典型故障分析[J].城市建设理论研究(电子版),2015(4):2228-2229.

《机电信息》2025年第15期第6篇