CN101907300B - 火电厂中速磨煤机密封风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火电厂中速磨煤机密封风系统，包括一次风机，密封风母管，冷一次风母管，密封风母管和冷一次风母管之间增设至少二根均布于A～F磨煤机之间的左、右连接管道且与密封风母管和冷一次风母管连接。将二台一次风机出口的冷一次风母管通过左、右连接管道与密封风母管连接，由冷一次风母管代替密封风机直接向磨煤机和给煤机提供密封风。左、右连接管道与冷一次风母管连接处分别安装左、右插板门，且左、右插板门与同侧的一次风机同步开或关。该系统能节约密封风机电机厂用量，实现可观的节能效益，并可大幅提高锅炉设备的安全运行可靠性。

Description

火电厂中速磨煤机密封风系统

技术领域

本发明涉及一种密封风系统，尤其是一种提供密封空气给磨煤机的系统。

背景技术

在现代火力发电厂中，锅炉是一个十分重要的主设备，它可将燃煤高效地燃烧，生成高温高压蒸汽来冲动汽轮发电机组向电网输送高品质的电能。火电厂的基本生产流程如图1所示：

燃料在锅炉1内燃烧，产生一定参数的蒸汽，通过汽轮发电机组2将蒸汽的热能转化成电能。在此过程中，由送风机3向锅炉炉膛内输送足够的空气，保证燃料充分燃烧，燃烧后产生的废烟气由引风机4吸走，经脱硫5后通过烟囱6排出。为了保证锅炉高效率燃烧，通过一次风机7将空气升压，使其一部分进入炉内预热器8来吸收烟气热量，一部分作为冷一次风，在磨煤机入口处与热一次风混合，将风量与温度调节到最佳状态，并把磨煤机9研磨出来的煤粉输送至炉内燃烧。另一部分冷一次风则经密封风机10升压后向各密封点输送高压密封风。

在发电厂中，风烟系统的主要作用是①提供一定数量的热风到锅炉炉膛，其风温为煤在最佳燃烧时所需要的温度；②提供热风到磨煤机，用于输送煤到炉膛，在磨煤和输送过程中由热空气烘干煤；③提供冷风用于调节进入磨煤机之前的一次风温以适当的干燥煤粉，并用以防止磨煤机煤粉因风温太高而着火，冷一次风和流经空预器的热一次风在进入磨煤机前混合；④提供密封空气给磨煤机和给煤机；⑤此外，风烟系统还能提供动力、将炉膛燃烧烟气排至烟囱，以及提供冷却风给火焰监测器和其它设备。本技术方案主要针对上述第④条密封风系统进行改造。

近年来，随着国家和公众对环境保护的要求日益提高及“上大压小”（停用高能耗、小容量机组，建设高效率的大机组）能源政策的落实和大容量、高参数、低能耗的大型发电机组的相继投运，大型锅炉的磨煤机也由过去高能耗的单进、单出滚筒钢球磨向低能耗、重量轻、占地少、系统简单、噪音小、投资省的一次风正压直吹式制粉系统的中速磨煤机转型。由于中速磨的结构，其轴承的密封方式与传统的磨煤机有着较大的区别，中速磨的主要零部件，特别是转动部件均在煤粉尘内工作，且磨内一次风粉设计压力一般高于大气压力，磨煤机内不严密处有可能往外冒粉，污染周围环境；还可能通过转动部分的间隙漏粉，加剧动静部位及轴承的磨损。因此，如何对它进行有效密封、防止煤尘进入轴承及煤、灰粉尘外泄，污染磨的驱动齿轮箱内油质和环境是至关重要的。为此，目前常采用在一次风机出口抽取一部分空气通过密封风机加压向这些部位送入压力较磨煤机内压力高的空气，形成风幕的形式，以阻止煤粉气流的逸出，并用以密封辊轴中间的动静骨架油封部位，防止风粉进入磨辊轴承中损坏磨辊轴承。目前，每套制粉系统大多配有专门的密封风机，其作用一是供给煤机，防止磨煤机中热煤粉倒流至给煤机中；二是将密封风引入磨辊支架，防止风粉进入磨辊轴承中损坏磨辊轴承；三是供磨台（磨碗），防止磨台动静间隙进入煤粉等杂质造成损失及污染传动体；四是将密封风引入磨煤机下架体动静密封处，防止一次风粉外泄漏污染环境；五是供出粉闸门密封用。中速磨煤机的良好运行必须建立在密封风系统正常工作的基础上。

磨煤机的研磨部分是由转动的磨碗和三个沿磨碗滚动的且可自转的磨辊组成。原煤经由连接至给煤机的中心给煤管送入，落到旋转的磨碗上，在离心力的作用下，向磨碗的周缘移动，在磨碗上形成一层煤床。为获得较细的煤粉，磨煤机上设有三个独立的弹簧加载磨辊按相隔120°分布，安装于磨碗之上，磨辊与磨碗之间保持一定的间隙，两者并无直接的金属接触。磨辊利用弹簧加压装置施以必要的研磨压力。当煤通过磨碗和磨辊之间时，弹簧加载装置产生的研磨力通过转动的磨辊施加在煤上。煤在磨碗衬板与磨辊之间被研磨成粉。这种磨煤机主要是利用磨辊与磨碗对它们之间的煤进行压碎和研磨两种方法来实现磨煤的。磨出的煤粉由于离心力的作用继续向外移动，最后沿磨碗周缘溢出。冷、热混合风在煤的研磨过程中不断对其干燥使其易于研磨，并将煤粉输送到炉膛。

因为磨煤机在正压下运行，因此需要密封风系统向磨碗毂周围提供略高于磨室内煤粉压力的清洁空气，以防止热空气和煤粉逸出而污染蜗轮箱和环境；同时也向磨辊耳轴提供密封空气，以免煤粉进入磨辊轴承损坏轴承。

目前现有机组大多采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，一般典型设计中均布置了六台中速磨煤机、并设二台100%容量的密封风机A，B（一用一备），由密封风机从一次风机7出口吸取一定有能量的空气，经升压作为密封风，然后通出一根管道供密封风母管14（图2，3），向正压运行的磨煤机和给煤机各密封点供送高压密封风。一般采用密封风出口风压与一次风母管压差作为控制目标，要求其差值不低于2Kpa，当低至1.25Kpa时，磨煤机将跳闸，如备用密封风机联启不上，则将导致锅炉MFT(熄火)，整个发电机组将停止向外界输出电能。

现有技术存在问题：

1、原有锅炉制粉系统密封风设计参数超出了磨煤机实际运行时所需保证值，造成能源浪费。实践表明，通过增设密封风机使部分一次风升压来作为密封风的方式，是在继承传统的事故预防思想下采用的过度安全设计，在设置较大幅安全裕量的同时，导致了旷日持久的能源浪费。实际上，密封风应主要针对磨辊中的轴承及磨台与外部空间之间的密封发挥作用，用以阻止煤粉气流的逸出，及防止风粉进入磨辊轴承中损坏磨辊轴承。也就是说，只要密封风压力高于磨内风压（理论上主要是磨台一次风室内的压力以及磨室内的风压），形成风幕，就可以实现密封风的上述两项主要功能。从一次风机出口的压力风，其中一部分进入炉中空预器加热，而空预器是有阻力损失的（正常约为0.5～0.7Kpa），经过空预器的一次风就是我们所称的热一次风，在出口通过挡板来调节流量，与未经过空预器的冷一次风（同样通过挡板进行流量调节）进行配风，成为具有一定温度、流量的混合风，此时的混合风，在历经了空预器及2道挡板调节后，其压力是下降的。更重要的是，混合后的热风进入磨一次风室内急剧扩容，风压将进一步下降，从一次风室再进入磨室，同样将使风压继续下降，进一步增大与冷一次风的压差。经测量，如一次风机出口风压在8.5 Kpa时，经密封风机升压的密封风压力为10.74 Kpa，冷热混合风压为7.25 Kpa，混合风进入磨台的一次风室扩容降压后的数值为6.8 Kpa左右，磨室内的风压则更低，约为5～6Kpa左右。密封风压（10.74 Kpa）相对于一次风室风压（6.8 Kpa）和磨室风压（5～6Kpa）的裕量超出了实际所需的保证值。如采用冷一次风替代原密封风机出口的密封风，仍可以保证由冷一次风所提供的密封风压力（8.5 Kpa）比一次风室压力（6.8 Kpa）以及磨室内风压（5～6Kpa）高约1.5Kpa以上，从而确保密封风系统的正常运行。所以改进后在基本不增加一次风机电耗的基础上，将密封风机处于末端备用状态，由此节约的密封风机电机厂用电量可实现可观的节能效益。

2、另一方面，在日常运行中我们还发现，这样的运行方式并没有加强系统安全可靠性，而恰恰是增加了发生事故的隐患。简单地说，多一道程序就会增加一个危险点。当一次风机因故跳机时，将引起两台磨煤机联跳，如果两台一次风机均跳闸，则炉将MFT（熄火）。采用密封风机提供密封风时，不仅两台一次风机跳闸将引起停炉，而且当运行中密封风机（A/B）跳闸或故障停运后，需投用备用密封风机（B/A），若投不上则也将引发联跳全部磨煤机→炉MFT（即停炉）。这在环节上是一个危险预控点。同时，在机组停运（磨煤机停用）过程中若密封风机不能及时联停，则密封风继续输入炉膛后将引起炉膛内残余燃料的爆燃。这也是一个较大的安全隐患。

发明内容

本发明是解决现有风烟系统中的密封风系统能源浪费和安全可靠性的技术问题，提供一种火电厂中速磨煤机密封风系统，该系统能节约密封风机电机厂用量，实现可观的节能效益，并可大幅提高锅炉设备的安全运行可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种火电厂中速磨煤机密封风系统，包括一次风机，密封风母管，冷一次风母管，其特点是：密封风母管和冷一次风母管之间增设至少二根均布于A～F磨煤机之间的左、右连接管道且与密封风母管和冷一次风母管连接。

二台一次风机出口的冷一次风母管通过左、右连接管道与密封风母管连接，由冷一次风母管代替密封风机直接向磨煤机和给煤机提供密封风。

左、右连接管道与冷一次风母管连接处分别安装左、右插板门，且左、右插板门与同侧的一次风机同步开或关。

本发明的有益效果是：

1、密封风母管和冷一次风母管之间增设至少二根均布于A～F磨煤机之间的左、右连接管道，改进是基本不增加一次风机电耗的，同时将密封风机处于备用状态，由此节约的密封风机电机厂用电量可实现可观的节能效益。一般600MW与1000MW机组配置的密封风机功率在132～200KW左右，以一台600MW锅炉为例，暂按年有效运行小时为6000来计算，同时考虑到机组的负荷变动情况，再乘以0.7的系数，可得全年增益约为22万余元。

2、改用二台一次风机提供的冷一次风替代密封风机来提供密封风（保留密封风机处于备用状态，使其从发电运行中必须参与运转退出而处于末端备用状态）后，除非二台一次风机全跳，炉才会MFT（熄火），既极大地降低了因备用密封风无法投运而引发锅炉停运的概率，又杜绝了在停磨时因密封风机无法联停而带来的安全隐患，从而大幅提高锅炉的安全运行可靠性，并且不影响系统功能与效率。

附图说明

图1是火电厂生产流程图；

图2是新增冷一次风直供密封门原理图；

图3是现有的一次风机与密封风母管连接示意图；

图4是本发明的一次风机与密封风母管连接示意图；

图5是本发明的结构连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图4，5所示，本发明的火电厂中速磨煤机密封风系统，包括一次风机20，密封风母管14，冷一次风母管11等。

本发明采用二台一次风机20提供的冷一次风替代密封风机来提供密封的改造方案，通过增设至少两根均匀分布于A～F磨煤机之间的左、右管道15、16将密封风母管14和冷一次风母管11连接（图4），由一次风机20出口的冷一次风代替原密封风机12、13直接向磨煤机和给煤机提供密封风，在左，右连通管道15、16与冷一次风母管11连接处（即冷一次风进入密封风母管的进口处安装左、右插板门17、18，且左、右插板门17、18能够与同侧的一次风机20同启同关（停）。在冷一次风母管11和密封风母管14上相对应的位置处开口，然后将经过油漆及防腐处理的左、右连接管道15、16通过焊接方式与密封风母管14和左、右插板门17、18连接，再将左、右插板门17、18焊接至冷一次风母管11。该管道为金属制圆管，如碳钢管等。其长度取决于原冷一次风母管11和密封风母管14间的间距，其管径可采用与原密封风母管相同的尺寸（如Φ820╳4等）。

经过实地测量，改造后，机组在550MW，总煤量在270t/h（设计：600MW时，229 t/h）时的差压数据表明，密封风系统是完全可以满足现场需要的，因为对密封风差压适应性的考核，主要取决于煤量的大小。并且磨煤机、给煤机及密封风系统运行情况正常。因此，可确定本次改造实现了预期的目标。

Claims (3)

1.一种火电厂中速磨煤机密封风系统，包括一次风机（20），密封风母管（14），冷一次风母管（11），其特征在于：所述密封风母管（14）和冷一次风母管（11）之间增设至少二根均布于A～F磨煤机之间的左、右连接管道（15，16）且与密封风母管（14）和冷一次风母管（11）连接。

2.根据权利要求1所述的火电厂中速磨煤机密封风系统，其特征在于，二台所述一次风机（20）出口的冷一次风母管（11）通过左、右连接管道（15，16）与密封风母管（14）连接，由冷一次风母管代替密封风机直接向磨煤机和给煤机提供密封风。

3.根据权利要求1所述的火电厂中速磨煤机密封风系统，其特征在于：所述左、右连接管道（15，16）与冷一次风母管（11）连接处分别安装左、右插板门（17、18），且左、右插板门（17、18）与同侧的一次风机（20）同步开或关。

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