郭 健, 李功強(qiáng), 張英杰, 張 偉

(河北建投任丘熱電有限責(zé)任公司，河北 任丘 062550)

蝦米形一體化技術(shù)在電廠原煤斗上的應(yīng)用

郭 健, 李功強(qiáng), 張英杰, 張 偉

(河北建投任丘熱電有限責(zé)任公司，河北 任丘 062550)

文中結(jié)合某350 MW超臨界機(jī)組正壓直吹式制粉系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及側(cè)煤倉(cāng)布置的實(shí)際情況，對(duì)矩形煤倉(cāng)改為蝦米形一體化原煤斗，解決了蓬煤堵煤?jiǎn)栴}，可為同類型煤場(chǎng)的類似的問題提供一定的借鑒。

原煤倉(cāng)堵煤棚煤；技術(shù)改造；蝦米形一體化原煤斗

0 引 言

某電廠350 MW超臨界機(jī)組鍋爐均采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，原煤倉(cāng)采用側(cè)煤倉(cāng)設(shè)計(jì)布置，每臺(tái)鍋爐設(shè)置8座原煤倉(cāng)，原煤倉(cāng)采用矩形截面錐形原煤倉(cāng)，出口處原煤倉(cāng)側(cè)壁與水平面的夾角最大為86.5°，最小為65.1°，在原煤倉(cāng)出口處裝設(shè)原煤倉(cāng)疏松機(jī)，原煤倉(cāng)內(nèi)壁貼有不銹鋼襯板。自投產(chǎn)以來，由于原煤水份大、團(tuán)聚性強(qiáng)、煤質(zhì)煤種變化大，原煤倉(cāng)堵煤、蓬煤?jiǎn)栴}，長(zhǎng)期困擾著燃煤電廠輕則會(huì)造成下煤不暢、斷煤，重則影響降負(fù)荷、甚至機(jī)組穩(wěn)定性。針對(duì)該問題，對(duì)側(cè)煤倉(cāng)布置的矩形原煤倉(cāng)進(jìn)行技術(shù)改造，以提高煤倉(cāng)煤流輸送的流暢性，增強(qiáng)直吹式制粉系統(tǒng)燃煤的穩(wěn)定性，利用檢修的機(jī)會(huì)對(duì)原煤倉(cāng)進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 原煤倉(cāng)堵煤原因

1.1 結(jié)構(gòu)不合理

(1)原煤倉(cāng)采用側(cè)煤倉(cāng)布置，原煤斗結(jié)構(gòu)為偏心方錐體，上口大，下口小，原煤愈向下流動(dòng)，面積愈小，對(duì)原煤顆粒形成擠壓，增加了方錐形四個(gè)角摩擦系數(shù)，因而，斗壁四周附近原煤受“雙面摩擦”和擠壓作用極易形成粘煤，且斗壁傾角設(shè)計(jì)不合理，造成煤流的等效流動(dòng)動(dòng)力越來越小，形成棚堵。

(2)由于原煤斗為矩形椎體形狀，偏心結(jié)構(gòu)，兩側(cè)倉(cāng)壁受力不均勻，易壓實(shí)，且其與膨脹節(jié)連接處形成拐角造成粘堵。

(3) 原煤倉(cāng)插板門，其軌道、軌道槽、邊槽由于設(shè)計(jì)上存在缺陷，內(nèi)部有擴(kuò)容空間，其行程長(zhǎng)，在四個(gè)邊角位置形成死角，極易造成粘煤使落煤筒通徑變小，導(dǎo)致下煤不暢。

(4)原煤倉(cāng)內(nèi)壁安裝的疏松裝置，上部油缸與采用嵌入式安裝于煤倉(cāng)內(nèi)部，對(duì)煤流起阻礙作用，嚴(yán)重堵煤時(shí)，該處為蓬煤點(diǎn)；下部耙子安裝于煤倉(cāng)內(nèi)部，當(dāng)原煤倉(cāng)粘煤時(shí)，啟動(dòng)疏松裝置，上下動(dòng)作可起疏通作用；但同樣占用較大空間，對(duì)煤流有阻礙作用，影響煤流流動(dòng)；一旦故障其反作用更大(如疏松裝置耙子彎曲變形，連接部件斷裂，會(huì)失去疏通作用，造成煤流不暢)，加劇原煤倉(cāng)粘堵。

1.2 運(yùn)行因素的影響

給煤機(jī)斷煤后，用大錘經(jīng)常敲擊斗壁，使倉(cāng)壁及襯板變形、不平整，粘煤更加嚴(yán)重，局部漏煤漏粉嚴(yán)重。

1.3 煤質(zhì)的影響

原煤水份大、團(tuán)聚性強(qiáng)、煤質(zhì)煤種變化大，造成原煤斗棚煤、堵塞現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

2 蝦米形一體化技術(shù)

經(jīng)研究表明，影響原煤流動(dòng)性的因素主要煤倉(cāng)的結(jié)構(gòu)及原煤的水份、壓力、粘度等，隨著原煤外水分的增加，動(dòng)態(tài)安息角增大，流動(dòng)性變差；在原煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)中，不同水分、壓力、粘度的原煤滑落質(zhì)量所要求的原煤斗傾斜角度不一樣，越是水份大、粘度大、團(tuán)聚性強(qiáng)的原煤，其安息角越大，流動(dòng)性越差，這樣原煤滑落質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的煤斗的傾斜角度要求越大，要求的截面收縮率越小，同時(shí)要求原煤斗在結(jié)構(gòu)上盡量減少煤流流動(dòng)存在的阻力，提高原煤滑落的動(dòng)力，然而在煤斗的實(shí)際建設(shè)中，煤斗設(shè)計(jì)往往受安裝空間與布置方式的限制，不可能將煤斗的傾斜角度設(shè)計(jì)成極限大，因此在原煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)改造中，只有消除現(xiàn)行原煤倉(cāng)線形結(jié)構(gòu)上的缺陷，能夠適應(yīng)復(fù)雜、不均勻特性的原煤顆粒的流動(dòng)性變化，才能有效防止堵煤，才能適應(yīng)原煤顆粒有效流動(dòng)與最佳流態(tài)運(yùn)行的需要。

2.1 蝦米形一體化防堵煤斗的設(shè)計(jì)原理

蝦米形一體化防堵煤斗(簡(jiǎn)稱“蝦米形煤斗”)的外形結(jié)構(gòu)曲線為蝦米曲線。蝦米曲線是一種線形優(yōu)化后的新型曲線，其線型曲線既不形成固定的焦點(diǎn)，而且曲線上的動(dòng)點(diǎn)也不與左右固定的點(diǎn)的距離差形成常數(shù)，其截面收縮率變化為一條呈下降趨勢(shì)的曲折線。

蝦米形煤斗利用流體顆粒離散與最速下降曲線原理，其根據(jù)對(duì)復(fù)雜原煤顆粒的流態(tài)、彈性、塑性、黏性、形變等級(jí)、滑動(dòng)、膨脹及流動(dòng)性變化的研究，根據(jù)水分、粘度、壓力對(duì)原煤顆粒流動(dòng)性影響的分析，通過煤流動(dòng)態(tài)安息角與煤倉(cāng)外形結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究，并結(jié)合皮帶給煤機(jī)相關(guān)參數(shù)，采用電腦模擬原煤倉(cāng)倉(cāng)壁受力及流動(dòng)動(dòng)力分解變化，將煤流棚堵轉(zhuǎn)變?yōu)榭深A(yù)見過程。

在制作過程中，蝦米曲線的煤斗采用不等高圓臺(tái)組合拼接而成，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)蝦米曲線煤斗各節(jié)段的截面收縮率、倉(cāng)壁傾角及高度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。各節(jié)段的高度、截面收縮率不等值，且倉(cāng)壁傾角的不斷變化，煤斗壁受壓點(diǎn)綜合受力方向不斷變化，原煤顆?；瑒?dòng)安息角不斷變化，這樣，煤斗越往下安息角越小，摩擦力越小，阻力越少，流動(dòng)過程中的壓力拱分布的高度越小，壓力分散，煤流向下滑動(dòng)流速越來越大；同時(shí)，倉(cāng)壁原煤顆?；瑒?dòng)動(dòng)力隨曲線延伸傾角的變化而變化，下滑動(dòng)動(dòng)力不斷增加，等效流動(dòng)性不斷增強(qiáng)，煤流的下部流速能滿足上部原煤顆粒重新排列擠壓與應(yīng)力分散的需要，煤流水平截面流速優(yōu)化，煤流流態(tài)形成整體流與管狀流混合最優(yōu)流態(tài)。

2.2 倉(cāng)壁振打氣錘

蝦米形煤斗在煤斗結(jié)拱的臨界點(diǎn)下方加裝倉(cāng)壁振打氣錘，其沖擊力大于該段煤斗區(qū)域的平衡摩擦力，能夠有效地助流、破拱、防堵、清堵。

倉(cāng)壁振打氣錘摸擬人工大錘擊打原理，采用氣動(dòng)、低振擊頻率、大振幅(1.5 m)，以及在結(jié)構(gòu)上(前進(jìn)、返回、緩沖)純氣路設(shè)計(jì)，無緩沖損耗配件，無氣體壓力損失，振擊動(dòng)量強(qiáng)(2 000 kg·m/s)，疏通效率高，且振擊頻率、振擊動(dòng)量可任意設(shè)定調(diào)整，提高了倉(cāng)壁振打氣錘的沖擊效果、有效使用壽命與安全性。通過對(duì)稱橫縱向多層錯(cuò)位安裝以及運(yùn)行時(shí)的自下而上程序動(dòng)作，使其整體產(chǎn)生旋切式面向擴(kuò)散沖擊波，清堵作用更強(qiáng)。

2.3 雙向液壓插板門(給煤機(jī)上閘板門)

在蝦米形煤斗下部設(shè)計(jì)有雙向液壓插板門替代原插板門，其采用隱形軌道、軌道槽、全通徑及雙向楔合式插板設(shè)計(jì)，行程短、推力大、開閉靈活自如、密封性能良好；門體圓形通徑與落煤斗等同，原煤不會(huì)卡阻堵塞。

2.4 插入式不銹鋼密封膨脹節(jié)

蝦米形煤斗下部出口處配置一個(gè)插入式不銹鋼密封膨脹節(jié)，膨脹時(shí)不會(huì)形成溝槽，具有良好的密封性的膨脹性能，且不漏風(fēng)、不漏粉、不藏煤。

2.5 煤流整形裝置

蝦米形煤斗出口端、給煤機(jī)皮帶上方安裝煤流整形裝置，形成一個(gè)合理的導(dǎo)料槽區(qū)域，消除出料口處裙邊檔板灑煤及煤流形態(tài)頻繁變化現(xiàn)象，使煤流動(dòng)態(tài)自然成形，煤流形態(tài)更加規(guī)則、穩(wěn)定、均稱、便于調(diào)整，符合輸送膠帶運(yùn)行煤流。

2.6 斷煤信號(hào)采集裝置

蝦米形煤斗配置一套可靠的斷煤信號(hào)采集裝置，能防水、防塵、防干擾，防沖擊，且靈敏度高，能夠及時(shí)采集并傳輸斷煤信號(hào)程序啟動(dòng)氣動(dòng)推力源振器。

2.7 人孔門及觀察孔

在蝦米形煤斗適當(dāng)位置安裝人孔門，在插板門下方安裝觀察孔，密封性能良好，門體自身不掛煤。

3 蝦米形一體化技術(shù)的實(shí)施

根據(jù)存在的問題及蝦米形一體化技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)原煤倉(cāng)及附屬系統(tǒng)進(jìn)行了改造，主要包括：

(1)將原煤斗給煤機(jī)上方約6.80 m拆除(包括插板門、煤倉(cāng)內(nèi)原煤疏松機(jī)、膨脹節(jié)及原斗上的法蘭)，將其改為不銹鋼蝦米形煤斗，其橫截面為圓形或類圓形，厚度為10±0.5 mm，約10節(jié)，為便于與上部方錐原煤倉(cāng)連接，第一節(jié)為方圓節(jié)，上口尺寸為約2 800 mm×2 600 mm，第二節(jié)以下為蝦米形煤斗，給煤機(jī)入口約Φ640 mm，焊接成形，整體安裝。

(2)將原插板門更換為新的雙向液壓插板門，并下移至給煤機(jī)上方約800 mm處。

(3)將原膨脹節(jié)更換為不堵煤的插入式不銹鋼密封膨脹，安裝在給煤機(jī)上約100 mm 。

(4)在改造后的原煤斗外部加裝8套倉(cāng)壁振打氣錘及其附屬系統(tǒng)。以解決低、中、高位蓬煤?jiǎn)栴}，振打頻率、振打動(dòng)量根據(jù)需要可由用戶自行設(shè)定(PLC模塊控制)。當(dāng)發(fā)生蓬煤時(shí)，由斷煤信號(hào)采集裝置發(fā)出指令，下、中、上氣錘程序控制自下而上振打，使原煤恢復(fù)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)無障礙疏通。

(5)安裝1套斷煤信號(hào)采集裝置，在斷煤時(shí)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)倉(cāng)壁振打氣錘，對(duì)原煤斗進(jìn)行振擊疏通。

(6)在煤斗第五節(jié)適當(dāng)位置(根據(jù)情況調(diào)整)設(shè)置檢修用人孔門。

(7)在雙向插板門上方安裝檢查孔、下方安裝觀察孔。

(8)原煤斗出口進(jìn)行煤流整形出口端優(yōu)化改造，使煤流輸出合理。

4 實(shí)施效果分析

(1)經(jīng)過兩個(gè)雨季潮濕燃煤的多次考驗(yàn)證明，蝦米形一體化技術(shù)能解決原煤斗因原煤水份大、團(tuán)聚性強(qiáng)、煤質(zhì)煤種變化大等原因造成原煤斗棚煤、粘壁、堵煤、斷流等問題。

(2)改造后，降低了原煤斗棚煤、堵塞頻率，從而降低了因?yàn)槿斯な杷蓪?dǎo)致的原煤的泄漏、降低了鍋爐廠房?jī)?nèi)的煤粉濃度，從而改善了廠房?jī)?nèi)的衛(wèi)生環(huán)境。

(3)大大提高了制粉系統(tǒng)的供煤的可靠性，保證制粉系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，尤其是降低了給煤機(jī)的停運(yùn)時(shí)間、啟動(dòng)次數(shù)，使機(jī)組的能處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，更好的適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的要求。

(4)減少了制粉系統(tǒng)的維護(hù)量，僅僅人工成本每年每臺(tái)機(jī)組可節(jié)約備檢修費(fèi)與人工費(fèi)用約18萬元(6人工：900工日，費(fèi)用：200元/工日，900×200=6萬元)。

(5)每年可節(jié)省因?yàn)閿嗝号蠲憾牡娜加图s300 t，約210萬元；減少因?yàn)橹品巯到y(tǒng)影響機(jī)組負(fù)荷的考核約500萬元。

(6)可適應(yīng)各種煤質(zhì)，通過摻燒經(jīng)濟(jì)煤種，單臺(tái)機(jī)組每年可節(jié)省燃料成本3 000～5 000萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)束語

蝦米形煤斗的蝦米曲線結(jié)構(gòu)及截面收縮率變化符合煤流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，原煤經(jīng)過蝦米彎時(shí)，原煤顆粒運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)被打破，壓力方向改變，原煤顆粒移動(dòng)，壓力分散，阻力減少，動(dòng)力增大，流速增大，煤流流態(tài)優(yōu)化，原煤顆粒等效流動(dòng)性不斷增強(qiáng)，從而達(dá)到防止堵煤棚煤目的，并能更好解決粘性大、團(tuán)聚性強(qiáng)、水份大原煤及造成棚堵現(xiàn)象，取得了較好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 董成波，張喜來，楊星利,等.電站鍋爐原煤倉(cāng)堵煤的原因分析及預(yù)防措施[J].科技資訊,2012,36:130-133.

[2] 趙海港.原煤倉(cāng)堵煤原因分析及改造.全國(guó)第八屆電站鍋爐專業(yè)技術(shù)交流年會(huì)論文集,2013.

The Application of Small Shrimp Shaped Integration Technology in Power Plant Coal Bunker

GUO Jian, LI Gong-qiang, ZHANG Ying-jie, ZHANG Wei

(Hebei Renqiu Thermoelectric Co., Ltd. Renqiu 062550, Hebei Province, China)

In this paper, combined with a 350MW supercritical units in positive pressure direct blowing pulverizing system technical characteristics and side bunker arrangement of the actual situation, of rectangular bunker is changed for shrimp integrated raw coal hoppers to solve the Peng coal blockage, can provide a reference for similar problems for the same type of coal.

Coal bunker coal; Coal plugging technology; Integration of small shrimp shaped coal hopper

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.12.007

2015-10-28

2015-11-08

郭 健，河北建投任丘熱電有限責(zé)任公司，主要從事電廠能源管理。

TK229.6

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1009-3230(2015)12-0021-03