某燃煤熱電廠皮帶給煤機(jī)清掃鏈條的運(yùn)行方式優(yōu)化淺析

曾建才

（福能龍安熱電有限公司 福建福鼎 355208）

0 引言

清掃裝置為皮帶給煤機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。清掃裝置是否穩(wěn)定運(yùn)行直接影響給煤機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。清掃裝置的作用是用于清掃皮帶給煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)的溢煤，防止溢煤堆積在給煤機(jī)底部造成給煤故障，從而保證給煤機(jī)正常運(yùn)行。清掃裝置主要是由控制系統(tǒng)、清掃電機(jī)、減速器、刮板、鏈條、刮板托架、電氣接線等組成。清掃鏈條的電機(jī)與給煤機(jī)主電機(jī)通常為一路電源，即給煤機(jī)運(yùn)行該清掃鏈條也隨之啟動(dòng)運(yùn)行，給煤機(jī)停運(yùn)，該清掃鏈條也隨之停運(yùn)［1］，在16 m 層給煤系統(tǒng)就地控制柜里可由對(duì)應(yīng)的空氣開關(guān)進(jìn)行控制。對(duì)于清掃鏈條這種長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行方式存在的問(wèn)題與優(yōu)化后能夠達(dá)到的效果進(jìn)行分析比較，為清掃裝置運(yùn)行優(yōu)化建議的可行性提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

1 設(shè)備現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

1.1 設(shè)備現(xiàn)狀

某燃煤熱電廠一期已建設(shè)投運(yùn)3 臺(tái)鍋爐由華西能源股份有限公司生產(chǎn)的HX150/13.7-Ⅱ1 型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，單臺(tái)鍋爐額定蒸發(fā)量為150 t/h，額定蒸汽溫度540 ℃，額定壓力13.7 MPa。每臺(tái)鍋爐均配備4 臺(tái)全封閉皮帶稱重式給煤機(jī)，其中1、2 號(hào)鍋爐給煤機(jī)制造廠商為沈陽(yáng)華電有限公司，3 號(hào)鍋爐給煤機(jī)制造廠商為徐州中興有限公司，相關(guān)設(shè)備規(guī)范見表1。

表1 3 臺(tái)鍋爐給煤機(jī)相關(guān)設(shè)備規(guī)范

每臺(tái)給煤機(jī)下部均配備清掃裝置，清掃裝置的相關(guān)設(shè)備規(guī)范見表2。

表2 清掃裝置的設(shè)備規(guī)范

目前清掃裝置的運(yùn)行方式較為簡(jiǎn)單：清掃電機(jī)與給煤機(jī)主電機(jī)為一路電源，給煤機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，清掃裝置也跟著啟動(dòng)運(yùn)行，清掃裝置處于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 存在問(wèn)題

（1）設(shè)備磨損。清掃裝置的簡(jiǎn)易平面圖見圖1。

圖1 清掃裝置的簡(jiǎn)易平面圖

從圖1 可知，由于清掃鏈條的結(jié)構(gòu)組成和工作方式的特點(diǎn)，使清掃裝置在運(yùn)行中存在多種摩擦磨損，包括2（刮片夾板）與3（刮板支架）的摩擦、4（鏈條）與5（齒輪軸）的接觸摩擦、刮板（刮片和刮片夾板）與給煤機(jī)底部的摩擦等，其中刮板與底部殼體磨損最為嚴(yán)重。刮板主要由刮片、刮片夾板、固定螺絲組成，當(dāng)清掃裝置在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，刮片容易磨損損耗、固定螺絲松動(dòng)、斷裂，此時(shí)刮片與給煤機(jī)底部的摩擦就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俟纹瑠A板與給煤機(jī)底部的摩擦，容易造成刮板變形損壞，給煤機(jī)底部刮擦出現(xiàn)坑洼縫隙，導(dǎo)致清掃效率降低。在該運(yùn)行方式下，清掃裝置處于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，清掃鏈條經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期磨損更容易導(dǎo)致其相關(guān)設(shè)備零部件損壞而出現(xiàn)清掃裝置故障的概率，主要出現(xiàn)鏈條斷鏈、脫鏈；刮板彎曲、斷裂等故障，還頻繁出現(xiàn)清掃鏈條電機(jī)漏油滲油的現(xiàn)象以及在運(yùn)行中驅(qū)動(dòng)端電機(jī)減速器不易固定，出現(xiàn)幅度較大的擺動(dòng)現(xiàn)象。在對(duì)清掃鏈條進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，為確保檢修人員的人身安全，往往需要執(zhí)行安措隔絕設(shè)備停運(yùn)相應(yīng)給煤機(jī)，影響了給煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并且增加了設(shè)備檢修維護(hù)的工作量。

（2）耗電。根據(jù)表2 的清掃電機(jī)的相關(guān)設(shè)備規(guī)范，將數(shù)據(jù)帶入電機(jī)實(shí)際用電量計(jì)算公式（1）中。

式中：cosα 為功率因數(shù)，0.73；t 為清掃裝置電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間（以給煤機(jī)1 a 實(shí)際運(yùn)行10 個(gè)月計(jì)算），h。

我們可以計(jì)算出3 臺(tái)鍋爐12 臺(tái)清掃裝置電機(jī)的耗電量為110 697 kWh。

然而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的設(shè)備運(yùn)行巡檢觀察發(fā)現(xiàn)，清掃裝置長(zhǎng)時(shí)間處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，即給煤機(jī)下部積煤很少，主要是由稱重式皮帶給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工作原理造成的。給煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，煤從上部煤倉(cāng)經(jīng)插板門從開口向下的立筒出來(lái)落至給煤機(jī)皮帶［2］，立筒口部距給煤機(jī)皮帶只有10 mm～20 mm 左右，避免了煤從立筒口部大量沖出，造成溢煤。入爐煤靠與皮帶的摩擦力隨皮帶向前輸送，在給煤機(jī)稱重橋架內(nèi)裝有載荷傳感器，可以檢測(cè)通過(guò)運(yùn)輸皮帶上的入爐煤質(zhì)量，產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電信號(hào)提供給計(jì)算器，速度傳感器連接在主動(dòng)滾筒上，可提供給計(jì)算器一系列的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)頻率正比于皮帶速度，計(jì)算器通過(guò)計(jì)算處理，可分別顯示出給煤機(jī)輸送入爐煤的瞬時(shí)流量和累積流量［3］。該給煤機(jī)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的功能，可以將入爐煤精確、平穩(wěn)地輸送至爐膛，所以在運(yùn)行當(dāng)中，給煤機(jī)溢煤較少，相對(duì)的清掃裝置的實(shí)際效率降低，浪費(fèi)一定的電能。

（3）產(chǎn)生噪聲。清掃裝置的鏈條工作時(shí)，靠鏈條上的刮板清掃給煤機(jī)底部積煤，在正常情況下因?yàn)楣纹奢^柔軟的材質(zhì)制成與給煤機(jī)底部不會(huì)產(chǎn)生較大噪聲。但由于給煤機(jī)的清掃鏈條較長(zhǎng)，運(yùn)行中鏈條容易上下擺動(dòng)，刮板在慣性作用力下與給煤機(jī)底部擺動(dòng)碰撞，使得刮片容易出現(xiàn)松動(dòng)損壞，金屬刮板與給煤機(jī)底板就會(huì)產(chǎn)生噪聲。通過(guò)3 號(hào)鍋爐給煤機(jī)清掃裝置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察，噪聲主要來(lái)源于刮板在回轉(zhuǎn)時(shí)與刮板金屬支架的摩擦撞擊，惡化了現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。經(jīng)過(guò)在給煤機(jī)層現(xiàn)場(chǎng)噪聲采集，撞擊摩擦的噪聲有時(shí)瞬間可達(dá)到95 dB 以上，損害聽覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)，危害作業(yè)人員身心健康。

2 措施

2.1 運(yùn)行方式的優(yōu)化

對(duì)于清掃裝置運(yùn)行方式的優(yōu)化，主要做法是減少清掃電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。是否具備減少清掃電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的條件從以下3 個(gè)方面充分考慮。

（1）在鍋爐啟動(dòng)前投加床料或點(diǎn)火升溫階段、運(yùn)行中床溫床層控制需補(bǔ)充床料，并且給煤機(jī)根據(jù)需要控制在10 t/h～15 t/h的負(fù)荷時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)給煤機(jī)沒(méi)有較大的溢煤現(xiàn)象，說(shuō)明給煤機(jī)在特殊情況下時(shí)的較大負(fù)荷仍不存在大量溢煤。

（2）為計(jì)算出給煤機(jī)在正常運(yùn)行可能達(dá)到的最大負(fù)荷，取鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量160 t/h，此時(shí)2 臺(tái)機(jī)組的高加都在解列狀態(tài)，取給水溫度160 ℃，取較低值的入爐煤低位發(fā)熱量Qar.net=1.89×104kJ/kg（入爐煤煤質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)）。（通過(guò)焓值表查得：額定蒸汽壓力、溫度下過(guò)熱器出口過(guò)熱蒸汽焓h″gq=3 437.47 kJ/kg，16 MPa/160 ℃給水的焓hgs=684.72 kJ/kg）。在理想狀態(tài)下（忽略鍋爐各項(xiàng)熱損失）鍋爐需要的燃料量計(jì)算見式（2）。

式中：Dgq為過(guò)熱蒸汽流量，kg/h；h″gq為過(guò)熱器出口過(guò)熱蒸汽焓，kJ/kg；hgs為給水的焓，kJ/kg；Qar.net為入爐煤低位發(fā)熱量，kJ/kg；ηgl為鍋爐熱效率。

由計(jì)算得出鍋爐大概需要的燃料量為23.803 t/h，每臺(tái)給煤機(jī)在鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量運(yùn)行的條件下負(fù)荷大約為6 t/h，相對(duì)于給煤機(jī)特殊情況下的負(fù)荷，給煤機(jī)在鍋爐即使?jié)M負(fù)荷的長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行或者1～2 臺(tái)給煤機(jī)故障的情況下，也不存在大量溢煤的可能。

（3）全封閉式稱重給煤機(jī)的工作原理在正常運(yùn)行中并不會(huì)造成給煤機(jī)底部大量積煤的現(xiàn)象，另外給煤機(jī)設(shè)備規(guī)范中的流量設(shè)計(jì)也留有余量，所以認(rèn)為清掃裝置具備大幅度減少運(yùn)行時(shí)間的條件，根據(jù)目前清掃裝置的啟停方式，提出2 種優(yōu)化建議：①清掃裝置電機(jī)仍與給煤機(jī)電機(jī)聯(lián)動(dòng)，通過(guò)DCS 上熱控邏輯在清掃鏈電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)定期啟停功能，即增加清掃電機(jī)周期控制邏輯指令［1］（如清掃裝置運(yùn)行30 min，停運(yùn)24 h 為1 個(gè)運(yùn)行周期），并且在DCS 中鍋爐總貌界面的給煤機(jī)圖標(biāo)旁邊添加清掃鏈電機(jī)圖標(biāo)，以便運(yùn)行監(jiān)盤人員監(jiān)視清掃鏈條定期啟停及運(yùn)行情況。②通過(guò)改進(jìn)清掃電機(jī)的電源回路［4］，并在DCS 鍋爐總貌添加清掃電機(jī)圖標(biāo)，增加控制邏輯，達(dá)到遠(yuǎn)程啟停清掃電機(jī)的功能。根據(jù)運(yùn)行需要手動(dòng)啟停清掃電機(jī)減少清掃裝置空轉(zhuǎn)時(shí)間，從而節(jié)約電能。相對(duì)于第一種方式，第二種則更加消耗監(jiān)盤人員的精力，增加工作強(qiáng)度。

2.2 技術(shù)改造

（1）通過(guò)加寬刮片的寬度或者在給刮片支架與金屬支架接觸的部位裝涂耐磨塑膠，使原本刮片金屬夾板與刮片金屬支架的摩擦撞擊轉(zhuǎn)變?yōu)楣纹蚰湍ニ苣z與刮片支架的摩擦撞擊，從而減少噪聲、金屬摩擦。

（2）除了給煤機(jī)前后的2 個(gè)窺視孔，在給煤機(jī)兩側(cè)相錯(cuò)位置增加2 個(gè)窺視孔，便于更加全面查看給煤機(jī)內(nèi)部積煤情況，也便于觀察給煤機(jī)內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行狀況。

3 效果

3.1 節(jié)能

按照將清掃裝置設(shè)置為運(yùn)行30 min、停運(yùn)24 h 的運(yùn)行方式，根據(jù)公式（1），我們可以大致得出優(yōu)化后的1 a 所有清掃電機(jī)的用電量W2為2 306 kWh，相對(duì)于清掃裝置運(yùn)行方式優(yōu)化前的用電量，每年可節(jié)約電能大約108 391 kWh。

3.2 減排

由于SO2、NOX的生產(chǎn)排放在運(yùn)行中涉及到諸多原因，波動(dòng)較大。公司的煙氣系統(tǒng)煙囪布置1#、2#排放口，1 號(hào)鍋爐、2號(hào)鍋爐凈煙氣各自進(jìn)入煙囪內(nèi)筒排入大氣，3 號(hào)鍋爐煙氣分別引入1 號(hào)鍋爐、2 號(hào)鍋爐煙囪內(nèi)筒排入大氣。根據(jù)公司運(yùn)行的排放要求，SO2的排放范圍在0mg/Nm3～30mg/Nm3，NOX的排放范圍在0 mg/Nm3～45 mg/Nm3。經(jīng)過(guò)采集各區(qū)段數(shù)據(jù)分析，得出SO2、NOX、粉塵的排放及排放口煙氣流量見表3。

表3 3 臺(tái)鍋爐污染物排放運(yùn)行采集值（均值）

根據(jù)表3 各區(qū)段內(nèi)數(shù)據(jù)，得出1 kWh 大約排放污染物的量，從而大致算出每年在節(jié)約108 391 kWh 情況下能減少排放SO2、NOX、粉塵的量，見表4。

表4 優(yōu)化后1 a 減少的各污染物排放量 單位：t

3.3 減少噪聲

通過(guò)對(duì)刮片的技術(shù)改造，減少刮片夾板與刮片支架在運(yùn)行中的金屬摩擦，可極大減少清掃裝置的噪聲產(chǎn)生。另外通過(guò)對(duì)清掃裝置的運(yùn)行優(yōu)化，大幅度縮減了清掃裝置的運(yùn)行時(shí)間，降低了清掃裝置的機(jī)械在運(yùn)行中產(chǎn)生噪聲的頻率，減少大量噪聲產(chǎn)生，改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。

3.4 降耗

（1）降低物耗。優(yōu)化運(yùn)行后的清掃裝置，相比于優(yōu)化前，由于運(yùn)行時(shí)間大大縮減，很大程度上減少了清掃機(jī)各個(gè)部件的運(yùn)行摩擦損耗，如刮片、鏈條、固定螺絲、潤(rùn)滑油等，增加機(jī)械部件使用壽命，延長(zhǎng)更換周期，減少更換成本和檢修維護(hù)的各項(xiàng)材料費(fèi)用，為公司節(jié)約一定的資金。

（2）降低人耗。清掃裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，加快導(dǎo)致部件摩擦損壞，增加檢修維護(hù)人員的工作量。清掃裝置位于給煤機(jī)下部，在檢修維護(hù)時(shí)往往需要人員強(qiáng)迫體位作業(yè)，增加檢修工作強(qiáng)度。而且由于給煤機(jī)主電機(jī)與清掃電機(jī)為一路電源，在對(duì)清掃裝置作業(yè)檢修時(shí)，往往需要執(zhí)行相關(guān)設(shè)備的安全措施，停運(yùn)相應(yīng)給煤機(jī)隔絕相關(guān)設(shè)備，確保檢修維護(hù)人員的人身安全，影響了給煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 建議

4.1 運(yùn)行周期設(shè)置

對(duì)于清掃電機(jī)周期控制邏輯指令的時(shí)間間隔設(shè)置，需要根據(jù)每臺(tái)鍋爐給煤機(jī)在運(yùn)行中的溢煤情況確定。另外，在鍋爐啟動(dòng)前后是否應(yīng)該增加清掃裝置運(yùn)行時(shí)間，再在給煤機(jī)正常運(yùn)行后減少清掃裝置運(yùn)行時(shí)間，或者在給煤機(jī)高負(fù)荷工作時(shí)縮短清掃電機(jī)運(yùn)行周期，在給煤機(jī)低負(fù)荷時(shí)延長(zhǎng)清掃電機(jī)運(yùn)行周期，都需要在優(yōu)化后的運(yùn)行中再進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，最終確定合適的時(shí)間間隔。

4.2 清掃裝置監(jiān)視

在日常巡檢中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)給煤機(jī)底部的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)運(yùn)行中有漏煤、底部積煤時(shí)，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)清掃裝置，防止大量積煤引發(fā)設(shè)備故障。因?yàn)榻o煤機(jī)內(nèi)的密封風(fēng)速較大，在給煤機(jī)輸送入爐煤時(shí)會(huì)將細(xì)小的煤粉吹起并積在給煤機(jī)底部，在給煤機(jī)兩側(cè)相錯(cuò)增加窺視孔，可以通過(guò)定期檢查，更加全面監(jiān)視給煤機(jī)的積煤情況。

5 結(jié)語(yǔ)

清掃裝置作為給煤機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行的條件是給煤機(jī)漏煤至底部并且積存到一定高度，在給煤機(jī)沒(méi)有漏煤或者積煤時(shí)，清掃裝置沒(méi)必要運(yùn)行或者連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。通過(guò)對(duì)清掃裝置運(yùn)行方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化改造，在原有的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行需要尋找更加合理適用的運(yùn)行方式，如控制邏輯系統(tǒng)的優(yōu)化、定期啟停時(shí)間間隔的調(diào)整等，以達(dá)到降低設(shè)備的使用成本和檢修維護(hù)費(fèi)用的目的，從而提高生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備的可靠性。