PCD-da型双可调煤粉分配器

＊ 概述

    现代大容量燃煤锅炉直吹式制粉系统的应用相当普遍，直吹式制粉系统各燃烧器一次风粉分配均匀与否是决定锅炉燃烧工况的重要因素之一。合理配置各燃烧器的一次风速和煤粉浓度是保证锅炉机组安全、经济运行的重要条件，也是低NOx燃烧技术顺利实施的前提条件。

    各燃烧器间的风粉分配不均，将直接影响燃烧器出口煤粉气流的着火及稳燃，造成火焰偏斜、冲刷炉墙、炉膛热负荷和汽温偏差，NOx排放量增加，还会引起水平管道内煤粉沉积，导致堵管，引起相应的燃烧器烧坏，甚至引起局中心还原气氛强而产生受热面局中心高温腐蚀或结焦、爆管等问题，严重影响着机组运行的安全性和经济性。因一次风粉分配不均而造成锅炉不能正常运行的事例不胜枚举。在机组承担调峰任务且环保要求越来越严格的情况下，风粉分配均匀性更显得尤为重要。电力行业标准《火力发电厂煤粉制备系统设计标准和计算方法》(DL/T5154-2002)第8.1条中明确规定，对中速磨直吹式制粉系统，同层燃烧器各一次风管之间的煤粉和空气应均匀分配，其风量偏差不大于±8％，煤粉分配偏差不大于±10％。

    煤粉分配器是将煤粉气流均匀地分配至若干支管的装置，在国外早在五十年代就有应用，国内最早应用的是淮南电厂七十年代引进的120MW 机组E70磨煤机采用的扩散型煤粉分配器；八十年代，陡河电厂、姚孟电厂和朝阳电厂引进机组或改造工程中采用了扩散型、格栅型和德国BABCOCK 的煤粉分配器。九十年代，由西安热工研究院有限公司等单位研制开发的格栅型煤粉分配器陆续在首阳山、山东龙口、江西丰城等电厂的200~300MW机组上成功应用。

    目前，国内、外常见的煤粉分配器主要类型和技术性能指标如下：

    1）扩散型煤粉分配器：直接安装于磨煤机出口，利用煤粉气流在收缩与扩散过程中的加速、减速及残余旋转，加强扰动、混合，使煤粉沿周向分布均匀化。其固有分配偏差一般为±15%~20%，加上管道阻力特性不同引起的附加偏差，总的分配偏差达±30~40％。

    2）径向型煤粉分配器：主要应用在前苏联，是一种断面为圆形的格栅型分配器，格栅径向布置，分配偏差±10%~15%（36个格栅时），只应用于一分为二的场合，同样存在着由煤粉管道阻力特性而引起的附加偏差问题。

    3）格栅型煤粉分配器：主要应用在德国和前苏联，通过格栅将煤粉气流分割为若干狭缝流，再两两交叉引入两个支管。其固有分配偏差为±10%~15%，加上阻力特性引起的附加偏差，总的分配偏差可达±25~35％。

    格栅型煤粉分配器是现有分配器中性能较好的，尚不能满足大容量机组安全经济运行的需要。为解决由于管道阻力不均衡而引起的附加分配偏差问题，国内、外都试图采用阻力元件如节流孔板来均衡管道之间的阻力偏差。事实上其调整效果甚微，还经常会引发不良的后果。比如煤粉偏多的输粉管道中的风量总是偏小，如果为控制煤粉流量就要进一步增加管道阻力，这必将使风量更小，造成该管道煤粉输送困难，引起煤粉沉积、堵管事故。在煤粉管道上作任何阻力调整，都将同时影响煤粉流量和空气流量，而实践中不太可能发生同时需将煤粉和空气流量调大或调小的要求。因此可以认为，装置现有各种类型煤粉分配器的场合，风粉分配不均的问题是无法通过设置节流元件进行有效调整的。解决风粉分配偏差问题的根本，是在分配器内使得进入各支管的风量和粉量得到均匀。

＊ 工作原理

    西安热工研究院有限公司集几十年的理论、试验室研究和工程实践经验，创造性地将煤粉浓缩和分配结合起来，最新开发的专利技术双可调煤粉分配器(ZL 97 2 18197.0)。该技术可方便地将直吹式制粉系统磨煤机出口各一次风管的风量和煤粉分配偏差控制在±(8~10)%以内，阻力小于0.5kPa，且可放弃原制粉系统用于均衡各管道阻力特性的缩孔；大大改善了直吹式制粉系统一次风粉的分配特性，基本消除大容量燃煤锅炉与一次风粉分配特性有关的各种问题，对提高机组运行的安全性、经济性以及环境保护，具有重要的社会效益和技术经济效益。

    双可调煤粉分配器工作原理是：首先通过煤粉浓缩装置将煤粉气流分裂为两股气流，一股为高浓度小流量的气流，另一股为大流量低浓度的气流，再分别对这两股气流进行分配，浓相空间和稀相空间分别布置有不同的调节机构，使得分配过程可调，分配后的浓、淡两股气流在分配器出口即相汇合，由相应的煤粉管道送往炉内。这样就可实现对每根通往燃烧器的输粉管道的煤粉及空气流量分别进行调整和控制。不管出口管的阻力是否在设计过程中已得到均衡，通过对该煤粉分配器的调节，可实现煤粉和空气的均匀分配，各支管的煤粉流量和空气流量可以分别调节，基本互不干扰。也就是说，对某一管道的煤粉流量调大(调小)的同时，对该管道的空气流量可调小(调大)(两者反向调节)。该技术已成功应用于多台300MW机组锅炉直吹式制粉系统，均取得良好的技术改造效果。

图1 HP-863磨煤机配备的双可调煤粉分配器

图2 HP-863磨煤机配备的双可调煤粉分配器(实物图)

图3 双可调煤粉分配器(立式，一分为二)

图4 双可调煤粉分配器(立式，一分为四)

＊ 性能特点

• 构思新颖，完全摈弃了传统的将煤粉气流直接分割分配的原理。
• 在运行中可调，只要将分配器上的浓相和稀相调节机构调整到恰当位置就能达到均匀分配的效果。
• 可容易地将煤粉和空气的分配偏差控制在±10%以下,最佳工况下煤粉和空气的分配偏差可控制在±5%以下。
• 阻力小，一般在0.5kPa以下；
• 结构紧凑，易于设计布置；
• 气流分支数不受限制，可以根据需要进行设计；
• 易损件少，且容易采取防磨措施，在易磨损的中心位敷设有耐磨陶瓷，寿命长，维护工作量小
• 可以取消原有的节流孔板，以减少系统上不必要的阻力部件。

＊ 应用

    双可调煤粉分配器可以用于各种型式的直吹式制粉系统，已经成功地应用于江苏望亭电厂、太仓电厂、浙江嘉兴电厂、山东菏泽电厂等多家电厂，已成功应用于MPS磨煤机、HP磨煤机等中速磨煤机制粉系统(图1、图2,一分为四，卧式),以及双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统(图3)。