环境类专业燃煤电厂实习教程
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第三节 锅炉制粉系统及设备

一、制粉系统

煤粉制备系统通常被简称为制粉系统。制粉系统是指将原煤磨碎、干燥,成为具有一定细度和水分的煤粉,然后送入锅炉炉膛进行燃烧所需设备和有关连接管道的组合。常见的制粉系统按工作特点不同分为直吹式和中间储仓式两种。

1.直吹式制粉系统

直吹式制粉系统中磨煤机磨制出来的煤粉,不经过中间停留而直接送往锅炉炉膛进行燃烧。根据排粉机(也称一次风机)的位置不同,直吹式制粉系统又分为正压系统和负压系统两种。正压系统的排粉机装在磨煤机之前,工作时磨煤机处于正压状态。在正压直吹式系统中,通过排粉机的是洁净的高温空气,排粉机不存在叶片的磨损问题,但该系统排粉机在高温下工作,运行可靠性较低。另外,磨煤机处于正压下运行,对其密封性能要求较高,否则易向外喷粉,影响环境卫生和设备安全。负压系统的排粉机装在磨煤机之后,工作时磨煤机处于负压状态,不会向外喷粉,工作环境比较干净,但在负压直吹式系统中,燃烧所需的全部煤粉均通过排粉机输送,排粉机叶片磨损严重。一方面影响排粉机的效率和出力,增加运行电耗;另一方面也使系统可靠性降低,维修工作量加大。图2-18为直吹式制粉系统图。现以负压系统为例说明直吹式制粉系统的工作过程。

由燃料运输设备送来的原煤首先进入原煤仓,然后再由给煤机根据锅炉负荷的要求,送入磨煤机中;同时由空气预热器来的热空气进入磨煤机对煤进行干燥。煤在磨煤机中被磨制后进入粗粉分离器,粗粉分离器将不合格的粗粉分离出来,送回磨煤机重新继续磨制;合格的煤粉随干燥剂一起进入炉膛燃烧。

图2-18 直吹式制粉系统

(a)负压系统;(b)正压系统

1—原煤仓;2—给煤机;3—磨煤机;4—粗粉分离器;5—排粉机(一次风机);6—燃烧器;7—锅炉;8—空气预热器;9—送风机;10—密封风机

直吹式制粉系统的特点是磨煤机的磨煤量任何时候都与锅炉需要的燃料消耗量相等,即制粉量随锅炉负荷变化而变化。因此,锅炉能否正常运行依赖于制粉系统工作的可靠性。所以,直吹式制粉系统宜采用变负荷运行特性较好的磨煤机,如中速磨煤机、高速磨煤机和双进双出钢球磨煤机。配中速磨煤机的直吹式制粉系统结构简单,设备少、布置紧凑、钢材耗量少、投资省以及磨煤电耗也较低,但制粉系统设备的工作直接影响锅炉的运行工况,运行可靠性相对较差,因而系统需设置备用磨煤机。此外,该制粉系统对煤种适应性较差。锅炉负荷变化时,燃煤与空气的调节均在磨煤机之前,时滞较大,灵敏性较差。在低负荷运行时,风煤比较大。由于磨煤机出口即是煤粉分配器,各并列一次风管中煤粉分配均匀性较差,运行中也无法调节煤粉流量。

2.中间储仓式制粉系统

中间储仓式制粉系统一般配置转速较慢的钢球磨煤机,它与直吹式制粉系统相比,增加了细粉分离器、煤粉仓、给粉机和螺旋输粉机等设备。在中间仓储式制粉系统中,原煤由原煤仓出来,经给煤机控制其给煤量后至下行干燥管,在此与干燥用热风相遇,再一同送入磨煤机。原煤在磨煤机中被干燥、磨碎,磨制好的煤粉由干燥风从出口带出,送往粗粉分离器进行分离,不合格的粗粒由回粉管返回磨煤机重新磨制,合格的煤粉继续由干燥风携带进入细粉分离器,在细粉分离器中,约有90%的煤粉从煤粉气流中分离出来并由其下部落入煤粉仓中,或经螺旋输粉机送到其他锅炉的煤粉仓中。燃烧用的煤粉,根据锅炉的需要量,由煤粉仓中取出,经可调节的给粉机投入一次风管,由一次风吹送进入锅炉燃烧。

由细粉分离器上部出来的干燥风 (也称乏气),经由排粉机提高压头后,可通过两种途径送入炉膛。一种是将乏气用作一次风,输送煤粉进炉膛燃烧,称为乏气 (干燥风)送粉;另一种是采用热空气作为一次风,称为热风送粉。这时,排粉机出来的乏气,一部分送往炉膛上的专门喷口,喷送到炉膛内燃烧,称为三次风,一部分经再循环管返回磨煤机入口,称为再循环风。中间储仓式制粉系统运行比较灵活、可靠,磨煤机可经常处于经济负荷下运行,但系统较复杂,投资和运行费用高。

二、制粉系统的设备

(一)给煤机

给煤机是给煤系统的主要设备,其作用是根据磨煤机或锅炉负荷的需要来调节给煤量,把原煤连续、均匀并可调地送入磨煤机。给煤机的形式很多,有圆盘式、振动式、刮板式及皮带式等。近来大型锅炉多采用刮板式给煤机(图2-19)或电子称重式皮带给煤机。

图2-19 刮板式给煤机

1—进煤管;2—煤层厚度调节板;3—链条;4—导向板;5—刮板;6—链轮;7—台板;8—出煤管

刮板式给煤机有一副环形链条,链条上装有刮板。链条由电动机经减速箱传动。煤从落煤管落到上台板,通过装在链条上的刮板,将煤带到左边并落在下台板上,再将煤刮至右侧落入出煤管送往磨煤机。改变煤层厚度和链条转动速度都可以调节给煤量。

刮板式给煤机调节范围大,不易堵煤,密闭性能较好,煤种适应性广,水平输送距离大,在电厂得到广泛应用。

电子称重式皮带给煤机是一种带有电子称重及调速装置的皮带给煤机,具有自动调节功能和控制功能,可根据磨煤机筒体内煤位的要求,将原煤精确地从原煤斗输送到磨煤机。电子称重式给煤机具有连续、均匀输送的能力,在整个运行过程中,不仅可对物料进行精确称量,显示给煤量瞬时值、累积量,而且根据锅炉燃烧控制系统指令自动调节给煤量,控制给煤率满足锅炉负荷的要求。

(二)磨煤机

磨煤机是制粉系统中的主要设备,其作用是将原煤干燥并磨成一定粒度的煤粉。磨煤机磨煤的原理主要有撞击、挤压和研磨三种。撞击原理是利用燃料与磨煤机部件相对运动产生的冲击力作用;挤压原理是利用煤在受力的两个碾磨部件表面间的压力作用;研磨原理是利用煤与运动的碾磨部件间的摩擦力作用。一种磨煤机往往同时具有上述两种或三种作用,但以其中一种为主。

根据磨煤部件的工作转速,燃煤电厂用的磨煤机大致分为低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机三类。

(1)低速磨煤机。转速16~25r/min,如筒式钢球磨煤机。筒式钢球磨煤机又分为单进单出钢球磨煤机和双进双出钢球磨煤机。

(2)中速磨煤机。转速60~300r/min,如中速平盘式磨煤机、中速钢球式磨煤机(中速球式磨煤机或E型磨煤机)、中速碗式磨煤机及MPS磨煤机等。

(3)高速磨煤机。转速为750~1500r/min,如风扇磨煤机和锤击磨煤机等。

磨煤机型式的选择关键在于煤的性质,特别是煤的挥发份、可磨性系数、磨损指数、水份及灰份等,同时还要考虑运行的可靠性、初投资及运行费用,以及锅炉容量、负荷性质等,必要时还需进行技术经济比较。原则上,当煤种适宜时,应优先选用中速磨煤机;燃用褐煤时,应优先选用风扇磨煤机;当煤种变化较大、煤种难磨而中、高速磨煤机都不适宜时,一般选用低速磨煤机。我国燃煤电厂目前广泛应用的是筒式钢球低速磨煤机和中速磨煤机。

1.单进单出筒式钢球磨煤机

如图2-20所示为单进单出筒式钢球磨煤机的结构图。它的磨煤部件是一个直径为2~4m、长3~10m的圆筒,筒内装有许多直径为30~60μm的钢球。圆筒自内到外共有五层:第一层是用锰钢制的波浪形钢瓦组成的护甲,其作用是增强抗磨性并将钢球带到一定高度;第二层是绝热石棉层,起绝热作用;第三层是筒体本身,它是由18~25mm厚的钢板制作而成;第四层是隔音毛毡,其作用是隔离和吸收钢球撞击钢瓦发出的声音;第五层是薄钢板制成的外壳,其作用是保护和固定毛毡。圆筒两端各有一个端盖,其内面衬有扇形锰钢钢瓦。端盖中部有空心轴颈,整个钢球磨煤机重量通过空心轴颈支承在大轴承上。两个空心轴颈的端部各接一个倾斜45°的短管,其中一个是原煤与干燥剂的进口,另一个是气粉混合物的出口。

单进单出筒式钢球磨煤机在工作时,筒身由电动机、减速装置拖动以低速旋转,在离心力与摩擦力的作用下,护甲将钢球与燃料提升至一定高度,然后借重力自由下落。煤主要被下落的钢球撞击破碎,同时还受到钢球之间、钢球与护甲之间的挤压、研磨作用。原煤与热空气从一端进入磨煤机,磨好的煤粉被气流从另一端输送出去。热空气不仅是输送煤粉的介质,同时还起干燥原煤的作用。

图2-20 单进单出筒式钢球磨煤机

(a)纵剖图;(b)横剖图

1—波浪形护甲;2—石棉层;3—筒身;4—隔声毛毡;5—薄钢板外壳;6—压紧用的楔形块;7—螺栓;8—端盖;9—空心轴颈;10—短管

单进单出筒式钢球磨煤机的主要优点是煤种适应性强。能磨硬度大、磨损性强的煤及无烟煤、高灰份劣质煤等其他形式的磨煤机不宜磨制的煤。钢球磨煤机对煤中混入的铁件、木屑不敏感,又能在运行中补充钢球,能长期维持一定出力和煤粉细度,可靠地工作,且单机容量大,磨制的煤粉较细。其主要缺点是设备庞大笨重、金属消耗多、占地面积大,初投资及运行电耗、金属磨损都较高,运行噪声大。特别是它不宜调节,低负荷运行不经济。因此,单进单出筒式钢球磨煤机主要用于中间储仓式制粉系统中。

2.双进双出钢球磨煤机

双进双出钢球磨煤机也属于钢球磨煤机的一种。它是从单进单出筒式钢球磨煤机的基础上发展起来的一种新颖的制粉设备。它具有烘干、粉磨、选粉和送粉等功能。双进双出钢球磨煤机与单进单出钢球磨煤机的主要区别如下:①在结构上,双进双出钢球磨煤机两端均有转动的螺旋输煤器,而单进单出钢球磨煤机则没有;②双进双出钢球磨煤机在正常运行时进煤出粉是在同一侧同时进行,而单进单出钢球磨煤机则是一侧进煤一侧出煤粉;③在出力相同(近)时,双进双出钢球磨煤机比单进单出钢球磨煤机占地要小;④一般情况下,在出力相同(近)时,与单进单出钢球磨煤机相比,双进双出钢球磨煤机电动机容量要小,单位磨煤电耗要低;⑤双进双出钢球磨煤机的热风、原煤分别从两端部进入,在磨煤机内混合,而单进单出钢球磨煤机的热风、原煤在磨煤机入口的落煤管内混合;⑥从送粉管道的布置上来看,双进双出钢球磨煤机是双出,单进单出钢球磨煤机是单出,一台磨煤机多一倍风粉混合物的出口。因此,从煤粉分配和管道阻力平衡上来看,双进双出钢球磨煤机要有利。

双进双出钢球磨煤机也是利用圆筒的滚动,将钢球带到一定的高度,通过落下的钢球对煤的撞击以及由于钢球与钢球之间、钢球与滚筒衬板之间的研压而将煤磨碎。双进双出钢球磨煤机包括两个对称的研磨回路。

每个回路在工作时,给煤机将粒度为0~30mm的原煤送至料斗落下,经过混合料箱并在此得到旁路风的预干燥,通过落煤管到达位于中空轴心部的螺旋输送装置中。输送装置随磨煤机筒体做旋转运动,使原煤通过中空轴进入磨煤机筒体内,然后通过旋转筒体内的钢球运动对煤进行研磨。

热的一次风通过中空轴内的中心管进到磨煤机内,把煤干燥后,一次风按进入磨煤机的原煤的相反方向,通过中心管与中空轴之间的环形通道把煤粉带出磨煤机。

煤粉、一次风和混料箱出来的旁路风混合在一起,进到磨煤机上部的分离器内。双锥形分离器分离出的粗颗粒煤粉在重力的作用下落回到中空轴入口,与原煤混合在一起重新进行研磨,磨好的煤粉悬浮在一次风中,经分离器出口输送入锅炉燃烧器进行燃烧。由于双进双出钢球磨煤机多用于直吹式制粉系统,磨煤机的出力随锅炉负荷的变化而变化。双进双出钢球磨煤机的出力通过磨煤机的通风量进行调整。

双进双出钢球磨煤机是电厂直吹制粉系统的主要设备,它具有连续作业率高、维修方便、粉磨出力和细度稳定、储存能力大、响应迅速、运行灵活性大、较低的风煤比、适用煤种广、不受异物影响、无需备用磨煤机等优点,适合碾磨各种硬度和腐蚀性强的煤种,是电厂锅炉直吹式制粉系统中除中速磨煤机、高速风扇磨煤机之外的又一种性能优越的低速磨煤机。

3.中速磨煤机

相对于低速磨煤机,中速磨煤机具有质量轻、占地少、投资省、磨煤能耗低、噪声小以及制粉系统管路简单等优点,因此,近年来在大容量机组中得到了广泛应用。中速磨煤机一般用于直吹式制粉系统。目前,发电厂常用的中速磨煤机有以下4种:平盘中速磨煤机、碗式中速磨煤机、中速钢球磨煤机(或称E型磨煤机)、辊—环式(又称MPS)中速磨煤机。

4种形式的中速磨煤机的工作原理与基本结构大致相同。工作时,原煤经由连接在给煤机的中心管落在两组相对运动的碾磨部件表面间,在压紧力作用下受挤压和碾磨而破碎。磨成的煤粉在碾磨件旋转产生的离心力作用下,被甩至磨煤室四周的风环处。作为干燥剂的热空气经风环吹入磨煤机,对煤粉进行加热并将其带入碾磨区上部的分离器中。煤粉经过分离,不合格的粗粉返回碾磨区碾磨,细粉被空气带出磨外。混入原煤中难以磨碎的杂物,如石块、黄铁矿、铁块等被甩至风环处,由于它们质量较大,风速不足以阻止它们下落,而落至杂物箱中。

平盘磨煤机和碗式磨煤机的碾磨件均为磨辊与磨盘,磨盘作水平旋转,被压紧在磨盘上的磨辊,绕自己的固定轴在磨盘上滚动,煤在磨辊与磨盘间被粉碎;E型磨煤机的碾磨件像一个大型止推轴承,下磨环被驱动作水平旋转,上磨环压紧在钢球上。多个大钢球在上下磨环间的环形滚道中自由滚动,煤在钢球与磨环间被碾碎;MPS中速磨煤机是在E型磨煤机和平盘磨煤机的基础上发展起来的,它取消了E型磨煤机的上磨环,3个凸形磨辊压紧在具有凹槽的磨盘上,磨盘转动,磨辊靠摩擦力在固定位置上绕自身的轴旋转。中速磨煤机碾磨件的压紧力靠弹簧或液压气动装置进行调整。

4.风扇磨煤机

风扇磨煤机属于高速磨煤机,其结构类似风机,由叶轮、外壳、轴和轴承箱等组成。叶轮上装有8~12块用锰钢制成的冲击板;外壳内表面装有一层翼护板,外壳及翼由耐磨的锰钢材料制成。风扇磨煤机工作时,叶轮以750~1500r/min的速度旋转,具有较高的自身通风能力。原煤从磨煤机的轴向或切向进入磨煤机,在磨煤机中同时完成干燥、磨煤和输送3个工作过程。进入磨煤机的煤粒受到高速旋转的叶轮的冲击而破碎,同样又依靠磨煤机的鼓风作用把用于干燥和输送煤粉的热空气或高温炉烟吸入磨煤机内,一边对原煤进行干燥,一边把合格的煤粉带出磨煤机,经燃烧器喷入炉膛内燃烧。风扇磨煤机集磨煤机与鼓风机于一体,并与粗粉分离器连接在一起,使制粉系统十分紧凑。

风扇磨煤机的功率消耗随磨煤出力的增加而增加,相对于筒型钢球磨煤机,它在低于额定出力下工作时比较经济。风扇磨煤机在高于额定出力的负荷下运行时,不仅功率消耗增大,而且会导致煤粉变粗、叶片严重磨损及堵塞情况。风扇磨煤机适合磨制褐煤和烟煤,不宜磨制硬煤、强磨损性煤及低挥发份煤。

风扇磨煤机工作时具有一定的抽吸能力,因而可省掉排粉风机。它本身能同时完成燃料磨制、干燥、吸入干燥剂、输送煤粉等任务,因此大大简化了系统。风扇磨煤机还具有结构简单、尺寸小、金属消耗少、运行电耗低等优点。其主要缺点是碾磨件磨损严重,机件磨损后磨煤出力明显下降,煤粉品质恶化,因此维修工作频繁。此外,风扇磨煤机磨出的煤粉较粗而且不够均匀。同时,由于风扇磨煤机能够提供的风压有限,所以对制粉系统设备及管道布置均有所限制。

(三)粗粉分离器

在直吹式中速磨煤机制粉系统和直吹式双进双出钢球磨煤机制粉系统中,粗粉分离器基本都布置在磨煤机出粉口并与磨煤机成为一体,仅在分体式布置的双进双出钢球磨煤机中,粗粉分离器是单独布置的。粗粉分离器的作用是把较粗的煤粉颗粒从煤粉气流中分离出来,返回磨煤机重新磨制,调节煤粉细度,以适应不同煤种的燃烧需要。它的基本工作原理是利用重力、惯性力、撞击力、离心力及其他综合的分离效应把粗粒煤粉分离出来。

1.离心式粗粉分离器

普通型离心式粗粉分离器的结构如图2-21 (a)所示。它由两个空心锥体组成。来自磨煤机的煤粉气流从底部进入粗粉分离器外锥体内,由于锥体内流通截面积增大,气流速度降低,在重力的作用下,较粗的粉粒得到初步分离,随即落入外锥体下部的回粉管。然后,气流经内筒上部沿整个周围装设的折向挡板切向进入粗粉分离器内锥体,产生旋转运动,粗粉在离心力的作用下被抛向圆锥内壁而脱离气流。最后,气流折向中心经活动环由下向上进入分离器出口管,气流改变方向时,由于受到惯性力的作用,再次得到分离。被分离下来的粗粉落入内锥体下部的回粉管内。而合格的细煤粉则被气流从出口管带走。由于粗粉分离器分离出来的回粉中,总难免要夹带有少量合格的煤粉,这些合格的细粉返回磨煤机后会磨得更细,使煤粉的均匀性变差,同时也增加了磨煤电耗。为此,国内许多发电厂把普通型粗粉分离器改进为图2-21(b)所示的结构。改进型粗粉分离器取消了内锥体的回粉管,代之以可上下活动的锁气器。由内锥体分离出来的回粉达到一定量时,锁气器打开使回粉落到锥体中,从而使其中的细粉又被吹起,这样可以减少回粉中合格细粉的数量,提高粗粉分离器的效率,达到增加制粉系统出力、降低电耗的目的。改变折向挡板的开度可以调整煤粉细度。关小折向挡板的开度,进入内圆锥体气流的旋流强度增大,分离作用增强,分离出的煤粉变细。反之,折向挡板开度越大,分离出的煤粉就越粗。变动出口调节筒8的上下位置可改变惯性分离作用大小,也可达到调节煤粉细度的目的。此外,通风量的变化对煤粉细度也有影响。通风量增大,气流携带煤粉的能力增强,带出的煤粉也较粗。

图2-21 离心式粗粉分离器

(a)原型;(b)改进型

1—折向挡板;2—内圆锥体;3—外圆锥体;4—进口管;5—出口管;6—回粉管;7—锁气器;8—出口调节筒;9—平衡重锤

图2-22 回转式粗粉分离器

1—转子;2—皮带轮;3—细粉空气混合物切向引出口;4—二次风切向引入口;5—进粉管;6—煤粉空气混合物进口;7—粗粉出口;8—锁气器

2.回转式粗粉分离器

回转式粗粉分离器的结构如图2-22所示。它也有一个空心锥体,锥体上部安装了一个带叶片的转子,由电动机带动旋转。气流由下部引入,在锥体内进行初步分离。进入锥体上部后,气流在转子叶片带动下作旋转运动,在离心力的作用下大部分粗粉被分离出来。气流最后通过转子进入分离器出口时,部分粗粉被叶片撞击而脱离气流。这种分离器最大的特点是可通过改变转子转速来调节煤粉细度,转子速度越高,离心作用和撞击作用越强,分离后气流带走的煤粉颗粒越细。回转式粗粉分离器尺寸小、结构紧凑、分离效率高、通风阻力小、煤粉细度均匀、调节幅度大、适应负荷的能力较强。但增加了转动机构,叶片磨损较快,维护和检修工作量较大。

(四)细粉分离器

细粉分离器只用于中间储仓式制粉系统。其作用是把煤粉从煤粉气流中分离出来,储存于煤粉仓中。

细粉分离器也叫旋风分离器,其工作过程是从粗粉分离器来的气粉混合物从切向进入细粉分离器后,在筒内形成高速的旋转运动,煤粉在借助离心力的作用下被甩向四周,沿筒壁落下。当气流折转向上进入内套筒时,煤粉在惯性力作用下再一次被分离,分离出来的煤粉经锁气器进入煤粉仓,气流则经中心筒引至出口管;中心筒下部有导向叶片,它可使气流平稳地进入中心筒,不产生旋涡,从而避免了在中心筒入口形成真空,将煤粉吸出而降低效率。

(五)给粉机

给粉机是中间储仓式制粉系统特有的设备,其作用是把煤粉仓中的煤粉按照锅炉燃烧的需要量均匀地拨送到一次风管中。发电厂通常使用叶轮式给粉机,它能准确地控制给粉量,并能可靠地防止煤粉自流。叶轮式给粉机有两个带拨齿的叶轮,叶轮和搅拌器由电动机经减速装置带动,如图2-23所示。煤粉由搅拌器拨至左侧下粉孔,落入上叶轮,再由上叶轮拨至右侧的下粉孔落入下叶轮,再经下叶轮拨至左侧出粉孔。改变叶轮的转速可调节给粉量,为此,叶轮式给粉机常采用滑差调速电动机或增设变频调速装置来调节给煤量。

图2-23 叶轮式给粉机

1—外壳;2—上叶轮;3—下叶轮;4—固定盘;5—轴;6—减速器

(六)锁气器

锁气器安装在粗粉分离器的回粉管上、细粉分离器的落粉管上以及进入磨煤机的原煤管上。它利用杠杆原理只允许煤粉沿管道落下,而不允许气流通过。常用的锁气器有草帽式和翻板式两种。当翻板或草帽顶上积聚的煤粉超过一定的重量时,翻板或活门被打开,放下煤粉,随后在重锤的作用下,自行关闭,为了避免下粉时气流反向流动,锁气器总是两个一组串联在一起使用。

草帽式锁气器具有动作灵敏、下粉均匀、严密性好的特点。但活门容易被卡住而且不能倾斜布置,只能用于垂直管道上。

(七)输粉机

输粉机在中间储仓式制粉系统中用于将同炉或邻炉制粉系统连接起来,从而起到不同制粉系统相互支援的作用,提高制粉系统供粉的可靠性。常用的输粉机有埋刮板式、链式和螺旋式。螺旋式输粉机俗称绞龙,借助于螺旋叶片的正转或反转,可以把煤粉输往不同的方向,实现不同制粉系统间煤粉的相互输送。

三、煤粉锅炉通风设备

燃煤锅炉燃烧时,烟风系统必须不断地把燃烧所需要的空气送入炉膛,并把燃烧产生的烟气经由烟囱排入大气。燃煤发电厂煤粉锅炉一般均采用平衡通风,即系统利用送风机的正压头来克服空气在空气预热器、制粉设备、燃烧器及有关风道流动中的阻力,利用引风机的负压头来克服烟道中各受热面及除尘设备的烟气流动阻力,维持炉膛在微负压(比大气压力低约50Pa)下运行。这种通风系统,炉膛和烟道的负压不高,漏风较小,环境较清洁。煤粉锅炉配套的风机按其功能分为送风机、引风机和一次风机;按其结构和原理不同,分为离心式和轴流式两种。

1.离心式风机

离心式风机发展历史悠久,具有结构简单、运行可靠、效率较高、制造成本较低及噪声小等优点。但随着锅炉单机总量的增长,离心式风机的容量受到叶轮材料强度的限制,不能随锅炉容量的增加而相应增大。离心式风机主要由叶轮、机壳、进气箱和进口导叶调节器等组成,如图2-24所示。离心式风机工作时,电动机带动叶轮高速旋转,造成叶轮进口处于负压状态,使外界空气通过进气箱沿轴向进入叶轮入口,在旋转叶轮中获得能量后沿径向流出,然后在机壳与叶轮之间逐渐扩大的通道内流动,同时将动压头转换为静压头,最后在扩压器内降低流速,进一步增大压力能,并使出口气流速度均匀排入风道。

图2-24 离心式风机结构示意图

1—进气箱;2—进口导叶调节器;3—进风口;4—机壳;5—叶轮;6—轴承座;7—主轴;8—联轴器

叶轮是离心式风机主要的能量转换部件,它由前盘、后盘、叶片及轮毂组成。按照安装方式的不同,叶片有前弯式、径向式和后弯式;按照叶片形状的不同,叶片有平板形、圆弧形和机翼形。机翼形叶片具有良好的空气动力学特性,刚性大、效率高,电厂中较多采用。进口导叶调节器是风机的进口风量调节装置。运行中一般通过改变导流器叶片的开度来控制风量。目前大型锅炉多采用变频调速装置,即通过改变电流的频率来控制机轴转速进而调节风量。这种调速方式调节效率高,易实现自动控制,但投资多,占地面积大。

2.轴流式风机

随着锅炉单机容量的不断增大,轴流式风机的容量也相应增大,且具有结构紧凑、体积小、质量轻、耗电低及低负荷时效率高等优点。轴流式风机主要由叶轮、集风器、整流罩、导叶和扩散筒等组成。

轴流式风机工作时气流在进气室获得加速,在压力损失最小的情况下保证进气速度均匀平稳。气流进入机翼形扭曲叶片,高速旋转的机轴带动叶片使气流沿叶片半径方向获得相等的全压,成为旋转气流,然后经过导叶变为轴向流动的气流,并在扩压器中使气流的部分动压进一步转化为静压,以提高轴流风机的静压。叶轮由轮毂和叶片组成,其作用是实现能量的转换。导叶的作用是改变气流方向,导叶的设置有3种情况:叶轮前、叶轮后或叶轮前、后均有布置。前导叶把入口气流由轴向改变为旋向,后导叶将出口气流由旋向全部改变为轴向。大型轴流式风机为适应风机流量和压力的变化,多将动叶片设计为液压可调式。为提高叶片的使用寿命,叶片表面要采用耐磨材料。