风扇磨直吹式制粉系统安装工艺及质量控制研究

董立臣，吕春阳，任世杰

(1.黑龙江省火电第三工程公司，黑龙江 哈尔滨 150001;2.内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021025)

风扇磨直吹式制粉系统安装工艺及质量控制研究

董立臣1，吕春阳1，任世杰2

(1.黑龙江省火电第三工程公司，黑龙江 哈尔滨 150001;2.内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021025)

阐述了风扇磨煤机设备主要结构、安装工艺、工艺流程和控制要点，分析了磨煤机引入管安装、磨煤机大门及保温、防爆和漏粉存在的问题，采取了相应的改进措施，提出了高温炉烟及送粉管道安装方案。实践证明，该改进方案在施工过程中能消除设计、设备上的缺陷，加快了施工进度，提高了施工质量。

风扇磨煤机直吹式制粉系统;安装工艺;改进措施

0 引言

某电厂二期工程2×600 MW亚临界机组、三期工程2×600 MW超临界机组制粉系统均选用风扇磨煤机直吹式系统，其中三期工程制粉系统采用八角切圆直吹式燃烧方式，每台炉配备8台风扇磨煤机。由于该电厂二期工程和三期工程磨煤机安装工艺及质量控制存在一定问题，危及设备安全，影响正常生产，因此，为了保障磨煤机的正常安装，本文在磨煤机安装工艺及质量控制基础上提出了改进措施和施工方案。

1 风扇磨煤机安装工艺

1.1 设备主要结构

风扇磨煤机主要由分离器、大门、叶轮、机壳、轴承箱、电动机、润滑油系统、平台扶梯及辅助设备组成。

1.2 磨煤机安装工艺

在磨煤机安装期间，正值锅炉受热面吊装阶段，因此合理安排好安装顺序、大件设备运输、吊装机械的选择和布置是磨煤机安装的关键。在实际安装过程中，在锅炉0 m布置1台50t履带吊车、1台10 t卷扬机、1台5 t卷扬机及配相应滑轮组作为主要吊装机械，施工人员投入20人，分成3～4个作业小组，每台磨煤机存放、安装工序相互衔接循环作业，从施工准备到安装结束需要180 d左右。

1.3 安装工艺流程

磨煤机安装工艺流程:基础划线垫铁配置→机壳安装→轴承箱机架安装→轴承箱安装→打击轮安装→电动机安装→分离器安装→安装防爆阀及吊挂装置→大门安装→引入管和密封隔断挡板的安装→磨煤机轴承润滑油系统安装→平台扶梯及辅助设备安装。

1.4 安装控制要点

安装磨煤机时检测的主要间隙如图1所示。磨煤机安装控制要点如下:

1)安装打击轮时必须对轴承箱做定心，确保磨煤机机壳密封圈和打击轮盘之间的间隙均匀，间隙a=3 mm。打击轮密封挡板和壳体端部护甲之间的间隙b=10～18 mm，通过壳体专门的小孔监测。

2)安装磨煤机大门时，将大门的接管安装到壳体上。根据间隙c的均匀度检测相对壳体接管的同心度，调整好后，再安装接管与壳体间连接的其它组装件。

3)使接管与机壳壳体分离，将密封材料放入销槽，根据间隙d重新调整接管位置，最终安装就位。

4)磨煤机布置要相对紧凑，靠近锅炉四角，每角处的2台磨煤机大门检修拉出方向垂直交叉，安装平台扶梯时要保证磨煤机大门沿轨道进出畅通。

图1 磨煤机安装时检测的主要间隙

2 安装过程的工艺改进措施

2.1 磨煤机引入管安装改进措施

磨煤机引入管与大门上部法兰间要保证100 mm的间隙，以满足磨煤机检修时提起密封梁插入挡板的需要。在冷态安装时，一般采用加100 mm厚临时垫板，安装结束后拆除以保证间隙要求。由于引入管上端与高温炉烟相连，下端仅一侧通过回粉管与磨煤机本体相连，热态运行时高温炉烟管道向下膨胀，在回粉管与磨煤机本体相连侧因硬性连接膨胀受阻，受阻侧热应力被高温炉烟管道的膨胀节吸收，间隙不变，其它3个面向下自由膨胀，间隙变小，膨胀节下段的高温炉烟管道及引入管略微倾斜，导致磨煤机检修时密封梁提不起来，插板插不进去。因此，安装时采用加支撑的方法来解决这一问题，即在引入管安装结束拆除垫板前，在回粉管侧的对称侧加装2个φ30 mm的圆钢作为支撑，这样2个支撑点与回粉管呈三角形布置，引入管与大门上部法兰间隙处有3个硬性点，热态运行时热应力就会被上部高温炉烟管道的膨胀节均匀吸收，从而保证密封梁与引入管、引入管与大门上部法兰的间隙要求，不影响密封梁的安装、提起。磨煤机检修时提起密封梁，取下支撑，插入挡板即可，实践证明这种方法是有效、可行的。

2.2 磨煤机大门及保温改进措施

二期工程磨煤机大门原设计在衬板与大门壳体间的保温材料为耐火纤维棉，后来修改为增加1层钢丝网并在上面增加1层厚14 mm的抹面料，均由厂家提供;磨煤机大门上部大门壳体与衬板未设计封堵，大门至磨煤机入口处设计坡度偏小;运行中携带煤粉的高温炉烟通过未封堵处保温层面与衬板的间隙进入大门，再通过大门衬板局部间隙较大处进入磨煤机，形成通道不断冲刷保温层，破坏保温层，局部积粉燃烧，导致大门外侧积粉燃烧处烧红变形，并不断扩大。由于磨煤机大门至磨煤机入口处坡度小，该处衬板受热变形表面不平整，存在积粉现象，累积的煤粉达到一定数量迅速落下进入磨煤机，磨煤机出力突然增加，电动机瞬间超过额定电流，电动机电流瞬间超过额定电流现象做有规律的周期变化，危机设备安全运行。因此，原设计的磨煤机大门内保温材料存在漏热超温现象。为解决上述问题，采用改进措施如下:

1)用厚度δ=10 mm的钢板封堵磨煤机大门上部大门壳体与衬板间保温层的空隙以切断高温炉烟入口通道，同时对衬板间缝隙进行密封焊接，以切断高温炉烟出口通道并防止漏入煤粉。

2)用δ=20 mm的耐磨钢板增加磨煤机大门至磨煤机入口处坡度。

3)更换保温材料，采用容重150 kg/m3、耐火度700℃以上硅酸铝保温(150 mm厚)，铺设钢丝网，再用耐火度1 760℃的耐火浇注料。经运行，该改造方案是合理的，三期工程磨煤机参照该改造方案进行了优化设计，收到了良好效果。

2.3 磨煤机外保温的改进措施

二期工程磨煤机外保温为硅酸铝，外护板采用δ=0.6 mm铝合金板，由于磨煤机几何形状不规则，保温外护板接口多，磨煤机有漏粉缺陷时就会从外护板接口处向外泄漏，造成周边环境污染，处理漏粉拆除保温层后无法恢复原状。为解决该问题，三期工程对磨煤机外保温进行了改进，取消了铝合金板外护板，采用抹面料抹面(厚度δ=30 mm)、粘玻璃丝布刮腻子刷油漆的工艺。该施工工艺美观且能有效阻止漏粉外泄。在三期工程施工及运行中得到了验证。

2.4 防爆改进措施

在煤质特性中，影响煤粉爆炸的主要因素是挥发分含量。原煤中Vdaf＜10%的煤粉发生爆炸的可能性极小，随着原煤挥发分含量的增加，煤粉爆炸的可能性随之增大。当Vdaf＞20%时，煤粉极易发生爆炸。当Vdaf=40%时，堆积煤粉的着火温度迅速下降至170℃左右，如果在一次风管内发生沉积，就会发生爆炸。实际上除了煤的挥发分外，煤的含硫量、灰分、水分和固定碳及元素成分都与煤粉的爆炸特性有一定的关系，如仅用挥发分作为确定煤粉爆炸特性的指标，无法全面反映煤粉的爆炸特性。因此，采用爆炸指数Kd作为判断煤粉爆炸特性的综合判别指数，其计算公式如下:

式中:Kd为煤粉的爆炸性指数;Vd为煤的干燥基挥发分，%;Vvol.que为燃烧所需可燃挥发分的下限(考虑灰和固定碳)，按式(2)计算，%;Vvol为不考虑灰和固定碳时燃烧所需可燃挥发分的下限，按式(3)计算，%;Qvol为挥发分的热值，按(4)式计算，kJ/kg;Qnet，v，daf为煤的干燥无灰基低位发热量，kJ/kg;FCdaf为煤的干燥无灰基固定碳含量，按(5)式计算;Vdaf为煤的干燥无灰基挥发分含量，%。

上述计算出来的煤粉爆炸性指数Kd考虑了燃料的活性(可燃挥发分的含量及其热值)以及燃料中的惰性(燃料中灰分和固定碳的含量)的综合影响的结果。一般Kd＜1.0时，煤粉很难爆炸;1.0＜Kd＜3.0时，煤粉有中等程度的爆炸性;Kd＞3.0时，煤粉易爆炸，而且 Kd越大，煤粉就越易爆炸。对于褐煤而言，因其挥发分含量较高，属于易爆炸煤种，因此褐煤制粉系统防爆极其重要。风扇磨煤机因其干燥介质采用热风及高温炉烟混合，含有惰性气体，因此其防爆性能较好，在磨煤机采用布置防爆门的形式作为辅助防爆措施［1］。

每台磨煤机设计4个防爆门。防爆膜为δ=0.5 mm、直径1 120 mm的铝合金板，材质较软。在实际运行中，由于煤质的变化使原煤在磨煤机中爆燃及工况变化等因素影响，导致磨煤机内压力不稳定，防爆膜随压力变化而上下摆动，长时间摆动紧固防爆膜的圆孔被拉长而漏粉，严重时防爆膜鼓开，造成大量煤粉泄露。需要停止磨煤机运行处理，否则会污染环境，危胁机组安全运行。二期工程锅炉试运期间，曾多次发生防爆膜鼓开现象，为此对防爆门进行了改造，在防爆膜内侧加装十字栅格以减小气压变化时防爆膜上下摆动的幅度，增加防爆门四周的连接螺栓，减少螺栓孔距，在防爆膜与法兰间采用双道密封。三期工程又增设了冷炉烟系统，以降低磨煤机入口烟气含氧量，从运行工况上降低煤粉爆燃的几率，试运期间防爆门严密不漏，磨煤机运行稳定［2］。

2.5 预防磨煤机漏粉的改进措施

二期工程磨煤机安装时对衬板螺栓进行了密封焊接，对人孔门、防爆门等结合面进行了处理。由于衬板螺栓密封焊接有遗漏的，运行时8台磨煤机均有不同程度的漏粉。外漏的煤粉严重污染环境，在机壳和保温层间的煤粉如发现不及时，积粉过多受机壳高温烘烤而燃烧，就会对磨煤机安全运行造成威胁。为了解决磨煤机漏粉问题，三期工程磨煤机安装时对人孔门、衬板螺栓、调节挡板轴头、防爆门、送粉管道结合面等易漏粉部位进行了改进，将所有衬板螺栓及各部结合面采用密封焊接，检查调节挡板轴头处密封填料，更换不合格损坏的密封填料;逐个检查防爆门，更换不合格的压防爆膜法兰的密封石棉绳，校正变形的人孔门;在整体保温前进行风压检查，消除泄漏点。目前三期工程磨煤机已随机组投入商业运行，无漏粉现象。

制粉系统安装的质量控制点主要在控制漏风、漏粉上。漏粉除了磨煤机本身以外，漏粉处主要集中在风门、法兰连接处。在三期工程施工中，为了减少漏风量，设计时相应减少了法兰连接，施工中将能够进行焊接的接口均进行了焊接密封，对风门、人孔门等法兰密封面采用双层石棉绳涂密封胶进行处理，对部分不常检修的风门也增加了焊接密封。采取这样的措施后，使法兰连接口数量减少，很好地解决了制粉系统的漏粉问题。

3 高温炉烟及送粉管道安装方案

方案1:在水冷壁上部两侧各布置3个抽烟口，前侧布置2个抽烟口，共8个抽烟口。8根高温炉烟管道由抽烟口连接到磨煤机入口，布置于锅炉两侧和前侧。高温炉烟管道直径为3 300 mm，最简单的方案是在钢架吊装过程中先组合存放到位，即将支吊架与管道组合在一起，这样减少高空作业施工难度，管道内保温托架也要在地面组合好。上部水冷壁定位完成后，将抽烟口安装就位，并以抽烟口为基准进行高温炉烟管道安装。安装高温炉烟管道由上至下进行，高温炉烟管道重量较大，管道就位后应及时安装支吊架。

方案2:如果钢架吊装时不能及时将管道存放，而受热面已经开始吊装，炉顶钢架开口已封闭，从炉顶向下吊放已经很困难，在这种条件下就可采用卷扬机吊装。根据管道安装标高，吊装通道分成2处:给煤机平台层(标高31 m)以上设置1处吊装通道，标高31 m以下从0 m吊装。在锅炉两侧标高31 m层钢架上前后方向布置2条滑道，滑道尾部探出炉后钢架。高温炉烟管道放到滑道上，通过滑道拖运到安装位置的下方，再用卷扬机起吊就位。这种吊装方法受钢架内空间的限制，要求管道组合不能太长，优点是不需要主吊车进行吊装。

实践证明，以上两种方案在标高31 m以下的高温炉烟管道与送粉管道的安装都可以从0 m吊装，每台磨煤机的高温炉烟和送粉管道可以同时进行，这样可以减少卷扬机布置次数。

4 结论

上述分析和实践结果表明，改进后的安装工艺及质量控制在施工过程中能更好地消除设计、设备上的缺陷，加快了施工进度，提高施工质量，增加效益，减少磨煤机运行时的维护工作量，保证了机组安全及稳定运行。

［1］成庆刚，步维光，田新斌.S型风扇磨煤机选型设计计算的评述［J］.电站系统工程，1993(3).

［2］何佩敖，张肃.我国风扇磨煤机制粉系统的设计问题［J］.电站系统工程，1991(2).

Study of installation technique and quality control of direct－fired pulverizing system of mill

DONG Lichen1，LV Chunyang1，REN Shijie2
(1.Heilongjiang Thermal Power No.3 Construction Corporation，Harbin 150001，China;2.Inner Mongolia Guohua Hulun Buir Power Generation Company Limited，Hulun Buir 021025，China)

This paper expounds the main structure，installation technique，process flow and control of mill，analyzes the problems existing in service pipe installation，gate，heat insulation，explosion proof and powder leakage and proposes relevant improvements，and points out installation plan for high－temperature furnace gas and powder feeding pipe.Practice proves that this plan is able to eliminate the flaws of design and equipment，thereby accelerating construction and enhancing quality.

direct－fired pulverizing system of mill;installation technique;improvement

TK223.25

A

1002－1663(2012)02－0144－04

2011－11－15

董立臣(1972－)，男，1992年毕业于哈尔滨电力学校电厂热能动力专业，工程师。

(责任编辑 侯世春)