火力發(fā)電廠單路上煤系統(tǒng)研究

周瑞強(qiáng)

（河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,石家莊 050031）

火力發(fā)電廠單路上煤系統(tǒng)研究

周瑞強(qiáng)

（河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,石家莊 050031）

摘要：本文通過對(duì)火力發(fā)電廠上煤系統(tǒng)采用單路影響因素的分析及研究，試圖找出解決方法和措施，探討上煤系統(tǒng)單路的可能性。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；上煤系統(tǒng)；單路

目前在我國(guó)大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：由儲(chǔ)煤設(shè)施至鍋爐房的上煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)出力不應(yīng)小于對(duì)應(yīng)機(jī)組最大連續(xù)蒸發(fā)量時(shí)設(shè)計(jì)煤種與校和煤種兩個(gè)耗煤量較大值的135％。上煤系統(tǒng)均采用雙路帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，一路運(yùn)行、一路備用，并應(yīng)具備雙路同時(shí)運(yùn)行的條件。隨著我國(guó)大型火電機(jī)組寬負(fù)荷（降負(fù)荷）運(yùn)行成為新常態(tài)，研究和探討上煤系統(tǒng)單路，減少設(shè)備冗余和備用，對(duì)節(jié)約工程投資和節(jié)能降耗具有重要意義。

1　影響上煤系統(tǒng)單路的主要因素

在火力發(fā)電廠由儲(chǔ)煤設(shè)施至鍋爐房的輸送系統(tǒng)稱為上煤系統(tǒng)，影響上煤系統(tǒng)單路的主要因素如下：

（1）帶式輸送機(jī)。1）膠帶。膠帶在正常使用情況下，一般壽命可達(dá)5年以上，正常的磨損及及較小的破損可通過硫化修補(bǔ)器在2-4小時(shí)內(nèi)完成，如遇到斷帶或膠帶嚴(yán)重撕裂，則需要整條膠帶更換或增加一段新膠帶通過接頭來完成膠帶的更替。膠帶的更換或接頭所需時(shí)間與膠帶的膠帶的整卷長(zhǎng)度、帶寬、接頭位置、接頭數(shù)量、接頭工具及工人操作的熟練程度有關(guān)。通過對(duì)投產(chǎn)電廠和膠帶生產(chǎn)廠家的調(diào)研，目前帶寬1400mm的膠帶一個(gè)接頭時(shí)間需要約18h（包括從拆舊膠帶到更換完新膠帶投運(yùn)），如果增加一個(gè)接頭則需要更長(zhǎng)的時(shí)間。如果單從這些數(shù)據(jù)上看，8h之內(nèi)是無法完成膠帶接頭的，這意味著如果不采取其它措施，上煤系統(tǒng)單路是存在風(fēng)險(xiǎn)的；2）驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置一般由電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、液力偶合器、逆止器、制動(dòng)等組成，長(zhǎng)距離、大功率的帶式輸送機(jī)還設(shè)有軟啟動(dòng)器等。電機(jī)、減速機(jī)選用國(guó)際著名品牌（包括國(guó)內(nèi)合資生產(chǎn)），如果設(shè)計(jì)選型正確，一般3年之內(nèi)不需要大的檢修，對(duì)于高溫環(huán)境要采取一定措施。經(jīng)調(diào)研，電機(jī)整機(jī)更換需要4-6小時(shí)；減速機(jī)整機(jī)更換需要5-8小時(shí)；聯(lián)軸器更換需要8小時(shí)；液力耦合器更換需要5-8小時(shí)；制動(dòng)器更換需要2-3小時(shí)。如果原煤倉(cāng)儲(chǔ)煤量為高煤位或中高煤位即可滿足機(jī)組用煤5-8小時(shí)的耗煤量，在機(jī)組降負(fù)荷至40-50％的情況下，可滿足鍋爐穩(wěn)定燃燒10-16小時(shí)，上述設(shè)備均可在機(jī)組不停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行檢修維護(hù)，但是機(jī)組有降負(fù)荷運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)；3）托輥。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中托輥的使用壽命為30000h，而JRC、陸美嘉等著名品牌的托輥壽命為50000h以上，一般情況下，更換一組托輥的時(shí)間約為40分鐘；4）滾筒。傳動(dòng)滾筒、改向滾筒主要是鑄膠及軸承的的維護(hù)和更換。滾筒整臺(tái)更換的時(shí)間約為6-8小時(shí)。

（2）篩碎設(shè)備。篩碎設(shè)備大修為每?jī)赡暌淮危恍⌒逓槊磕暌淮?。大修主要是轉(zhuǎn)子部分和篩板及篦子，小修主要是更換錘頭等。碎煤機(jī)常見的缺陷為：環(huán)錘擊碎脫落、襯板脫落、篩板擊碎脫落、軸承嚴(yán)重磨損、振動(dòng)超標(biāo)等。其中碎煤機(jī)錘頭、軸承、襯板等更換均超過10小時(shí)；滾軸篩的缺陷處理相對(duì)簡(jiǎn)單，可以整個(gè)篩軸更換，包括減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、篩軸、篩片等，檢修時(shí)間較少。滾軸篩檢修時(shí)間：更換篩軸：4～8小時(shí)。所以當(dāng)碎煤機(jī)錘頭及軸承需要更換時(shí)，機(jī)組有雙機(jī)全停的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）其它輔助設(shè)備（卸料小車、犁煤器、除鐵器、采樣、計(jì)量裝置、落煤管等）維護(hù)量和維修時(shí)間較短。

2　上煤系統(tǒng)單路可行性分析

從以上影響上煤系統(tǒng)單路的影響因素看，主要集中在一是帶式輸送機(jī)膠帶更換和接頭時(shí)間，再就是篩碎設(shè)備的維修。其它一些因素基本能夠在6h或一班之內(nèi)解決掉。因此如果能夠很好解決膠帶和篩碎設(shè)備的維修問題，則單路系統(tǒng)應(yīng)是可行的。

2.1關(guān)于篩碎設(shè)備可作如下考慮

（1）上煤系統(tǒng)取消篩碎設(shè)備。篩碎設(shè)備在電廠運(yùn)煤系統(tǒng)中的作用是保證來煤粒度滿足鍋爐磨煤機(jī)對(duì)原煤粒度的要求。由于目前國(guó)華電力系統(tǒng)的電廠基本上全部燃用神華煤，不論是神華的坑口電廠燃用的原煤還是燃用通過鐵路或鐵海聯(lián)運(yùn)的電廠原煤，其原煤粒度基本都在50mm以下，電廠完全可以不設(shè)篩碎設(shè)備。從已投運(yùn)的某些電廠看，其燃煤粒度十幾年都沒有較大變化，基本上不超過50mm,遺憾的是項(xiàng)目建設(shè)單位不愿承擔(dān)責(zé)任或擔(dān)心電廠投運(yùn)后來煤粒度不保證，幾乎所有的電廠均設(shè)有篩碎設(shè)備，即便是設(shè)計(jì)院在可研或初步設(shè)計(jì)階段方案中不設(shè)篩碎設(shè)備，但在后期無一不加設(shè)了篩碎設(shè)備。從了解的情況看，幾乎所有發(fā)電集團(tuán)均存在這種情況，許多電廠投運(yùn)3年以上，打開篩碎設(shè)備其錘頭等幾乎沒有磨損，只是由于煤中的鐵塊等才造成篩碎設(shè)備的損壞。

（2）篩碎設(shè)備從上煤系統(tǒng)移至卸煤系統(tǒng)。如果電廠一定要設(shè)篩碎設(shè)備的話，建議將篩碎設(shè)備從上煤系統(tǒng)移至卸煤系統(tǒng)。好處是煤場(chǎng)之后從轉(zhuǎn)運(yùn)站可一條帶式輸送機(jī)直通主廠房，減少了許多上煤系統(tǒng)設(shè)備和轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，自然就大大提高了單路系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。這也為上煤系統(tǒng)采用管帶機(jī)或氣墊機(jī)提供了非常有利的條件。篩碎設(shè)備放在卸煤系統(tǒng)的不足之處是為了和卸煤系統(tǒng)出力一致，篩碎設(shè)備選型時(shí)出力就會(huì)加大，這樣會(huì)加大碎煤機(jī)室土建結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行耗電量的增加。

（3）如果將篩碎設(shè)備布置在上煤系統(tǒng)，從目前調(diào)研的情況看，由于國(guó)華系統(tǒng)來煤粒度基本小于50mm，篩子的篩片和碎煤機(jī)錘頭的磨損較小，一般3-5年內(nèi)基本不用更換，但由于目前國(guó)內(nèi)來煤還不能達(dá)到商品煤分級(jí)要求，來煤中的雜質(zhì)，特別是大的金屬等對(duì)篩碎設(shè)備的破壞時(shí)有發(fā)生，這樣突發(fā)事件的搶修也一般在2天以上的時(shí)間。如果在極端情況下，帶式輸送機(jī)和篩碎設(shè)備故障出現(xiàn)疊加，則所需維修時(shí)間更長(zhǎng)，這對(duì)單路的上煤系統(tǒng)來說意味著將造成停機(jī)停爐。

2.2關(guān)于帶式輸送機(jī)

帶式輸送機(jī)主要由膠帶、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、上下托輥、拉緊裝置、各類支架、漏斗、導(dǎo)料槽、清掃器、卸料器及其它部件組成。帶式輸送機(jī)大修為每3年一次，小修為每年一次。

膠帶主要有以下幾種，從膠帶帶芯材質(zhì)上分主要有尼龍膠帶、聚酯膠帶、鋼繩芯膠帶和近來新興的芳綸膠帶；從膠帶的一些特性上分，主要由阻燃膠帶、耐寒膠帶、耐磨膠帶、節(jié)能膠帶、防撕裂膠帶以及智能防撕裂膠帶。目前在國(guó)內(nèi)大中型電廠中廣泛使用的是聚酯膠帶和鋼繩芯膠帶。

（1）如果上煤系統(tǒng)采用單路，因輸送帶運(yùn)行中的故障（尤其是輸送帶的縱向撕裂故障）主動(dòng)報(bào)警和控制就十分重要。為此，建議采用智能型防撕裂輸送帶。因?yàn)椋悄苄头浪毫演斔蛶Ь哂校嚎v向撕裂檢測(cè)、報(bào)警和緊急制動(dòng)功能；輸送帶跑偏檢測(cè)、報(bào)警和緊急制動(dòng)功能；輸送物料堵塞檢測(cè)、報(bào)警和緊急制動(dòng)功能。這樣，輸送帶運(yùn)行中一旦發(fā)生異常故障，就可以做到主動(dòng)報(bào)警和控制。

（2）因?yàn)閱温愤\(yùn)行，允許的搶修時(shí)間短，所以提升輸送帶膠接頭工作效率就尤其重要。建議采取如下措施：第一，要求輸送帶在做膠接頭時(shí)，表面覆蓋膠剝離后以及帆布各層間剝開后，帆布的每個(gè)面必須仍然完全附著著芯膠層（不能有缺膠現(xiàn)象），這樣剝頭后只要用高速砂輪機(jī)將帆布層表面橡膠輕輕打磨平整并將打磨后的膠粉用吸塵器清理干凈就可以了，從而可以大大縮短打磨時(shí)間；第二，盡量不要或盡可能少刷膠漿，可以直接鋪設(shè)芯膠，這樣就大大縮短了刷膠漿和干燥膠漿的時(shí)間；要說明的是，以上操作還可以大幅提高膠接頭強(qiáng)度。第三，由于不刷膠漿，對(duì)膠接頭硫化后的冷卻要求就可以適當(dāng)降低（100—120℃就可以開模），從而大大縮短了冷卻時(shí)間；第四，選用先進(jìn)的膠接頭工具和裝備，提高工作效率和降低工作強(qiáng)度；第五，做好搶修預(yù)案，縮短搶修準(zhǔn)備時(shí)間。

（3）由于單路運(yùn)行，適當(dāng)提高輸送帶技術(shù)要求是必要的。主要是輸送帶表面覆蓋層橡膠性能的提高，建議橡膠拉伸強(qiáng)度由15Mpa提高為18Mpa，磨耗指標(biāo)由200mm3提高為120mm3。

通過以上措施力爭(zhēng)使膠帶維護(hù)量和斷帶降到最低，膠帶生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)不包括前期準(zhǔn)備時(shí)間，從做接頭開始則需要6h（這個(gè)時(shí)間是由最專業(yè)和熟練的技工人員來完成的）。所以平時(shí)要有充足的備件和準(zhǔn)備預(yù)案，力爭(zhēng)在8小時(shí)內(nèi)完成粘接。

2.3電廠降負(fù)荷運(yùn)行

在鍋爐穩(wěn)燃的基礎(chǔ)上，降負(fù)荷運(yùn)行將為單路的上煤系統(tǒng)贏得維修時(shí)間。

3　建議及初步結(jié)論

（1）采用上煤?jiǎn)温废到y(tǒng)時(shí)，上煤系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)提高配置標(biāo)準(zhǔn)，以提高上煤系統(tǒng)的安全性和可靠性，特別是一些關(guān)鍵設(shè)備的零部件。建議設(shè)備招標(biāo)文件編制時(shí)做出規(guī)定。

（2）上煤系統(tǒng)采用單路系統(tǒng)，其系統(tǒng)中各設(shè)備的零部件應(yīng)有充足的備品備件，有的部件可成套成組備用如驅(qū)動(dòng)裝置等。

（3）項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位應(yīng)解放思想、改變?cè)O(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、優(yōu)化布置，在滿足功能的前提下，簡(jiǎn)化布置，充分利用新技術(shù)、新設(shè)備，條件合適時(shí)取消篩碎設(shè)備或?qū)⒑Y碎設(shè)備移至卸煤系統(tǒng)，上煤系統(tǒng)盡可能不設(shè)混煤設(shè)施，取消目前廣泛使用的入爐煤采制樣裝置改為在線分析儀等。

（4）控制來煤質(zhì)量。每個(gè)工程的鍋爐是按照設(shè)計(jì)煤種設(shè)計(jì)的，一旦建成鍋爐不可能適應(yīng)所有的煤種，運(yùn)煤系統(tǒng)也一樣，建議應(yīng)控制來煤質(zhì)量，盡可能使來煤使用最初選定的設(shè)計(jì)煤種或校核煤種，包括來煤的物理和化學(xué)特性，特別是燃煤的顆粒、煤中的大鐵塊大石塊等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)備破壞力很大。此外建議應(yīng)在卸煤系統(tǒng)和上煤系統(tǒng)增加一級(jí)或兩級(jí)除鐵和除雜設(shè)備，同時(shí)改進(jìn)設(shè)備內(nèi)襯板材質(zhì)和安裝固定方式，嚴(yán)防襯板脫落而造成膠帶撕裂和斷帶以及造成篩碎設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。

（5）由于運(yùn)煤系統(tǒng)戰(zhàn)線長(zhǎng)、轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)多、設(shè)備多，電廠調(diào)試和投運(yùn)初期設(shè)備故障率高，因此建議項(xiàng)目建設(shè)時(shí)運(yùn)煤系統(tǒng)應(yīng)早于主廠房鍋爐等設(shè)施的建設(shè)和調(diào)試，留出較充裕的調(diào)試和消缺時(shí)間。

（6）新建項(xiàng)目要考慮設(shè)應(yīng)急上煤措施。

（7）上煤系統(tǒng)采用單路系統(tǒng)不單是設(shè)計(jì)單位和項(xiàng)目建設(shè)單位改變觀念，電廠的管理、運(yùn)行和維修人員等均應(yīng)改變觀念。電廠應(yīng)提高管理水平，加強(qiáng)相關(guān)人員的責(zé)任心和技術(shù)水平的培訓(xùn)，沒有一支高素質(zhì)的隊(duì)伍，上煤系統(tǒng)采用單路也是難以實(shí)現(xiàn)的。

上煤系統(tǒng)采用單路系統(tǒng)是一種創(chuàng)新思維，其設(shè)計(jì)理念已突破現(xiàn)有國(guó)標(biāo)中大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位一定要摒棄傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，優(yōu)化上煤系統(tǒng)方案，努力減少系統(tǒng)環(huán)節(jié)，積極采用新技術(shù)，提高設(shè)備性能，為上煤系統(tǒng)單路提供基礎(chǔ)保證。項(xiàng)目建設(shè)單位和電廠管理和運(yùn)行人員也要積極改變現(xiàn)有的管理模式和管理體制，努力適應(yīng)上煤系統(tǒng)單路的新理念和運(yùn)行模式。通過幾方面的努力，如設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)化上煤系統(tǒng)，取消篩碎設(shè)備或?qū)⒑Y碎設(shè)備移至卸煤系統(tǒng)，提高設(shè)備性能等措施以及電廠控制來煤質(zhì)量，加強(qiáng)管理和建設(shè)一支高素質(zhì)高技術(shù)水平的隊(duì)伍等，上煤系統(tǒng)單路應(yīng)是有可能實(shí)現(xiàn)的。由于目前國(guó)內(nèi)還沒有一家采用上煤?jiǎn)温废到y(tǒng)的電廠，有些數(shù)據(jù)和采用的方案和措施還有待進(jìn)一步落實(shí)和研究。從目前對(duì)現(xiàn)有投運(yùn)電廠調(diào)研和搜集到的數(shù)據(jù)看尚不支持上煤系統(tǒng)采用單路，建議選擇某個(gè)已投運(yùn)的電廠進(jìn)行上煤系統(tǒng)單路實(shí)驗(yàn)，為上煤系統(tǒng)采用單路方案積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。