PCD-da型双可调煤粉分配器

概述

 现在大量容量燃煤锅炉普遍应用直吹式制粉系统，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、炉膛热负荷和气温偏差，Nox排放量增加，还可能引起一次风水平管道内煤粉沉淀，导致堵管，引起相应的燃烧器烧坏，甚至引起局部还原气氛强而产生受热面局部高温腐蚀或结焦、爆管等问题，严重影响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，风粉分配均匀性问题尤显重要。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条中明文规定，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过程中采用了扩散型、格栅型和德国BABCOCK的煤粉分配器。九十年代，由国内有关科研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的技术性能指标如下：

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了附加偏差，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，同样存在由煤粉管道阻力特性而引起的附加偏差问题。

3. 格栅煤粉分配器：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*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，总的分配偏差会更大。

      格栅煤粉分配器是原有分配器中性能最好的，但仍不能满足大容量机组安全经济运行的需要。为了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截留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，引起煤粉沉淀、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，而在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达到有效调整的。解决风粉分配偏差问题的关键是在分配器内使得进入各支管的风量和粉量得到均匀。

     针对上述问题，西安热工研究院有限公司集几十年的理论、实验室研究和工程实践经验，创造性的将煤粉浓缩和分配结合起来，承担了国家电力公司的重大科技改关项目：“直吹式系统一次风优化分配及在线监测技术研究”，研究开发出含三项专利技术的双可调煤粉分配器（专利号为：ZL200320103036.X;  ZL200320103037.4;  ZL97218197.07）。该技术可方便的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±（5-10）%以内，阻力小于0.5kpa，且可放弃原制粉系统用于均衡各阻力管道特性的缩孔，大大改善了直吹式制粉系统一次风粉分配特性，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，具有重要的技术经济效益和社会效益。

     该项目作为国家电力公司的重大攻关项目（SPKJ002-13）于2002年5月通过国家电力公司组织验收及鉴定。鉴定及验收意见认为：本项目全面完成了合同规定的研究任务，其技术指标优于合同原定的指标。其研究成果具有完全自主的知识产权，其总体技术性能达到国际领先水平。并于2003年获得国家电力科学技术进步二等奖。

西安热工研究院（电站清洁燃烧国家工程研究中心）拥有强大的科研、创新能力。长期以来，为我国锅炉制粉及燃烧系统技术的发展和机组运行水平的提高作出了杰出的贡献，在电力系统享有盛誉。

    为了促进科技成果的产业化，更快更好地将科技成果转化为生产力，江苏中能电力设备有限公司与西安热工研究院强强联合，正式签订了技术转让及专利许可合同，着力推广应用其专利技术“双可调煤粉分配器”，使其更好地服务和应用于电力生产。

工作原理

   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、600MW机组锅炉直吹式制粉系统，均取得良好的技术改造效果。

性能特点

1.构思新颖，完全摒弃了传统的将煤粉气流直接分割分配的原理；

2.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；

3.可容易地将煤粉和空气的反配偏差控制在±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；

4.阻力小，一般在0.5kpa以下;

5.结构紧凑，易于设计布置；

6.气流分支数不受限制，可以根据需要进行设计；

7.易损件少，且容易采取防磨措施，在易磨损的部位敷设有耐磨陶瓷，寿命长，维护工作量小；

8.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。

调试

  第一步：根据双可调煤粉分配器的工作原理，调试时首先分别对该分配器相连的各支管的煤粉流量和通风量进行测量，测得该制粉系统总的煤粉流量（相当于磨煤机的出力）和通风量，按支管数求得平均煤粉流量和通风量。

  第二步：将第一步骤测得的各支管的煤粉流量和通风量与平均值相比较。若某支管的煤粉流量低于平均值，则通过与该支管相对应的浓相挡板的调整使煤粉流量增加；若是通风量存在偏差，则通过相应的稀相挡板来增、减该支管的通风量。由于双可调煤粉分配器具有独特的工作原理，采用浓相挡板调整煤粉流量时不影响通风量，而采用稀相挡板调整通风量时不影响煤粉流量。

  第三步：完成第二步骤后重复进行第一步骤。通常经过二至三次（取决于调试人员的经验）循环调整和测试后即可将各支管的煤粉流量和通风量调整均匀。

  第四步：调试取得满意结果后，用螺栓螺母将浓相和稀相挡板调节手柄固定在固定环上，确保在下一次调试(如经历大修)前手柄位置不被移动。