入廠煤機(jī)械化采樣裝置的改造優(yōu)化＊

徐建華，許國平，王 磊

（浙江浙能長興發(fā)電有限公司，浙江 長興313000）

浙江浙能長興發(fā)電有限公司（以下簡稱長電公司）是一家擁有4＊300MW 裝機(jī)容量的內(nèi)陸燃煤電廠（即將通過改造變成4＊330 MW 裝機(jī)容量），其一年消耗的煤炭總量在250萬噸以上，燃煤成本占燃煤電廠發(fā)電總成本的70%.

隨著長電公司燃煤精細(xì)化管理的推進(jìn)，保證燃煤驗(yàn)收環(huán)節(jié)100%檢斤檢質(zhì)是其中重要的目標(biāo).集團(tuán)公司關(guān)于節(jié)能指標(biāo)嚴(yán)格執(zhí)行《火電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法》（DL/T 904－2004）標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定長電公司到廠煤結(jié)算約定全水分參與計(jì)量，到廠煤結(jié)算＝計(jì)量煤量＊（100－實(shí)際水分）/（100－合同規(guī)定水分）［1］.燃煤實(shí)際水分對到廠煤結(jié)算造成的影響非常大，燃煤供應(yīng)方強(qiáng)烈要求用于入廠煤水分化驗(yàn)的煤樣必須采用機(jī)械化自動采樣.基于這些要求，提高入廠煤機(jī)械化采樣裝置投用率，確保采樣具有代表性和裝置運(yùn)行可靠性更是燃煤精細(xì)化管理中的重要任務(wù).

1 長電公司入廠煤機(jī)械化采樣裝置概況

長電公司安裝的2套入廠煤機(jī)械化采樣裝置均為皮帶中部取樣，分別安裝于＃1A、＃1B 皮帶機(jī)上中部（對稱布置）.根據(jù)設(shè)定的時間間隔（定時采樣）實(shí)行全自動機(jī)械采制樣，采集的子樣經(jīng)一次破碎，一級定比縮分后進(jìn)行自動罐裝，收集水分和成分分析的通用大樣.余煤分別返回＃1A、＃1B 皮帶機(jī)上.可根據(jù)鐵路來煤或水路來煤重量確定，每批量約在180～3 200t之間，可根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定最小子樣數(shù)目及采樣的時間間隔；采樣的預(yù)定時間間隔可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整.采樣系統(tǒng)在煤流變化情況下，能精確均勻地采取煤樣.整個取樣系統(tǒng)包括采樣裝置、破碎機(jī)、給料機(jī)、縮分器、樣品收集器、余煤返回裝置、電控系統(tǒng)及系統(tǒng)內(nèi)的全部取樣裝置，該系統(tǒng)能在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)與供料皮帶機(jī)聯(lián)鎖工作，并具備了“遠(yuǎn)方控制”和“就地控制”兩種控制模式.

長電公司1A、1B入廠煤采樣裝置2007年底投入運(yùn)行，兩套采樣裝置的合格證書于2012年1月份到期.

2 入廠煤機(jī)械化采樣裝置投用率存在的問題及原因分析

2.1 存在的問題

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2011年入廠煤采制樣系統(tǒng)電控缺陷有69條，采制樣系統(tǒng)機(jī)務(wù)缺陷統(tǒng)計(jì)有77條，占當(dāng)年燃料系統(tǒng)缺陷近10%，嚴(yán)重影響了入廠煤機(jī)械化采制樣裝置系統(tǒng)的投用率.另外，根據(jù)燃煤管理連續(xù)一個月的跟蹤對比采樣分析，機(jī)械采樣水分均比人工采樣水分低0.4%，呈單向偏差，嚴(yán)重?fù)p害了公司利益.

1A、1B入廠煤采樣裝置存在的問題主要表現(xiàn)為：①一次給料機(jī)出口和落煤管堵煤現(xiàn)象頻繁，破碎機(jī)堵塞嚴(yán)重；②采樣頭偏寬，引起取樣量大，容易造成落煤管和破碎機(jī)堵塞；③集樣桶數(shù)量多，面積大，水分增發(fā)相對大，導(dǎo)致煤樣的代表性差，對公司的經(jīng)濟(jì)帶來不必要的損失；④破碎機(jī)縮分器最為突出的問題是易堵煤、難清理.

2.2 原因分析

采樣裝置最為突出的問題主要有：機(jī)械裝置不能長期可靠運(yùn)行、采樣代表性差.在投運(yùn)過程中主要表現(xiàn)為煤樣難以達(dá)到采樣標(biāo)準(zhǔn)要求、設(shè)備易堵煤、機(jī)械和電氣故障多等現(xiàn)象.經(jīng)過現(xiàn)場觀察和查看分析，采樣裝置主要由于裝置結(jié)構(gòu)原因造成以上問題.

（1）采樣頭部位造成的原因.電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T567.2－95規(guī)定：刮板式的皮帶機(jī)械采樣頭，其活動臂的長度要與輸煤皮帶相吻合，在動作時既不能損傷皮帶，又能刮出全部子樣.長電公司機(jī)械采樣裝置的刮板在動作后難以達(dá)到不留“底煤”這一標(biāo)準(zhǔn)，采集的煤樣往往只是皮帶表層煤.另外，采樣頭端口煤樣料斗開口不夠?qū)挘谶\(yùn)行中經(jīng)常有樣煤濺落在地，導(dǎo)致采樣難以符合標(biāo)準(zhǔn)，煤樣缺乏代表性.長電公司實(shí)際使用的刮板式采樣頭設(shè)計(jì)偏寬（350mm），且兩側(cè)無擋板，導(dǎo)致取樣量大，容易造成落煤管和破碎機(jī)堵塞.

（2）落煤管部位造成的原因.當(dāng)煤總水分較大時，其粘滯性相應(yīng)增加.實(shí)際運(yùn)行情況表明：當(dāng)入爐煤水分大于10%時，入廠煤機(jī)械采樣裝置的落煤管會經(jīng)常發(fā)生堵煤現(xiàn)象，輕者導(dǎo)致設(shè)備缺乏取樣代表性，重者設(shè)備不能正常運(yùn)行.目前使用的一次給料機(jī)太短僅為1m，工作距離只有400mm，落煤管位置布置靠前.煤樣集中在給料機(jī)前側(cè)，無法均勻輸送至破碎機(jī)，引起落煤管與一次給料機(jī)前端堵塞，如圖1所示.

（8）小蛇苔 Conocephalum japonicum （Thunb.）Grolle. 項(xiàng) 俊 等 （2006，2007，2008）； 熊 源 新 等（2006）；楊志平（2006）；趙文浪等（2002）；李粉霞等（2011）；余夏君等（2018）

圖1 改造前采樣落煤管狀況Fig.1 Status of the coal drop pipe before improvement

（3）采樣頭下部皮帶托輥安裝不合理，托輥少兩組且不對稱，引起采樣斷面不清晰，輸送帶表面煤樣刮不干凈.

（4）破碎機(jī)部位.入廠煤采樣裝置破碎機(jī)因采樣時刮斗每次切斷煤流的時間很短，物料短時間內(nèi)全部進(jìn)入破碎機(jī)，使超過破碎機(jī)的不易破碎成分常在破碎機(jī)內(nèi)跳動，破碎時間較長，破碎機(jī)篩條間隙偏小，目前僅為10mm，破碎顆粒≤為3mm，小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn).這些問題的存在一方面影響了煤樣的破碎粒度，另一方面增加了采樣設(shè)備的維護(hù)工作量，設(shè)備難以做到長期穩(wěn)定運(yùn)行.

（5）樣桶.原樣桶共有6只不銹鋼制作的樣桶，采用對口接樣.由于6只金屬桶其表面積大，水分容易蒸發(fā)，特別是夏天受現(xiàn)場高溫環(huán)境的影響，水分蒸發(fā)尤為嚴(yán)重.再由于樣桶接口采用的是非接觸式對口，也是水分蒸發(fā)的原因之一.

（6）縮分器部位.破碎機(jī)縮分器最為突出的問題是易堵煤、難清理.按設(shè)計(jì)要求采用A3鋼材質(zhì)，經(jīng)長期使用后，受煤濕度的影響，其內(nèi)表面銹蝕粗糙，當(dāng)煤水分高及樣桶滿煤時易發(fā)生堵煤故障.由于縮分器上端開口較窄，一旦發(fā)生堵煤故障，難以用工具清理，為了方便疏通，運(yùn)行人員常常敲擊縮分器，從而導(dǎo)致鋼板變形，縮分器通道進(jìn)一步縮小，堵煤現(xiàn)象步入惡性循環(huán).

3 改造優(yōu)化

3.1 改造優(yōu)化目的

（1）在實(shí)施改造優(yōu)化項(xiàng)目后，能通過2年一次的采樣裝置性能測驗(yàn)，取得電力工業(yè)華東發(fā)電用煤質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所發(fā)的合格證，將入廠煤采樣裝置作為到廠煤貿(mào)易決算的依據(jù)，有效維護(hù)公司利益，同時為切實(shí)保障機(jī)組燃煤的經(jīng)濟(jì)供給提供準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù).

（2）通過對破碎機(jī)的篩板更換和調(diào)整，將煤樣的破碎粒度控制在6～13mm 之間，避免破碎顆粒偏小而引起水分損失.

（3）通過對采樣器、落煤管、一次給料機(jī)、破碎機(jī)、縮分器等改造，降低入廠煤采樣裝置的堵塞率，增加設(shè)備的投用率.

3.2 改造內(nèi)容及實(shí)施

為了規(guī)范入廠煤機(jī)械化采樣工作，使所取煤樣更具代表性、公正性，并減少取樣工人的勞動強(qiáng)度，有效維護(hù)企業(yè)利益，提高公司燃煤精細(xì)化管理水平，制定詳細(xì)的具有針對性的改造方案加以實(shí)施.

3.2.1 改造優(yōu)化的內(nèi)容

（1）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，改造優(yōu)化采樣器尺寸.按規(guī)定無論何種采樣器，其開口尺寸應(yīng)不小于火電廠發(fā)電用煤最大粒度的3倍.在分析了國外機(jī)械采制煤樣裝置后，決定按煤最大粒度為80 mm，將該采樣頭調(diào)整至250mm，采樣頭的結(jié)構(gòu)形式采用在刮板兩側(cè)加上側(cè)板成箕斗形，并在刮板上加裝一塊硬橡皮，使其與膠帶面接觸，以獲得完整的煤流斷面，不存在分流和溢出現(xiàn)象，以保證不留底煤，達(dá)到最好的采樣代表性.

（2）在采樣頭下部皮帶安裝三組托輥，使其對稱，解決采樣斷面不清晰、輸送帶表面煤樣刮不干凈的問題.

（3）縮分皮帶機(jī)原拉姆齊采用的是底部敞開式皮帶縮分器，樣品容易混樣且水分損失大，粉塵也相當(dāng)多，由密閉式皮帶縮分器來取代.將縮分器換成不銹鋼材質(zhì)，減少磨擦系數(shù).同時在其側(cè)面開一小口，裝上帶有插銷的小門，一旦發(fā)生賭煤，便于運(yùn)行人員清理.

（4）將一次給料機(jī)皮帶延長（采用密閉式皮帶機(jī)），落煤管反向朝后，使落煤點(diǎn)在皮帶的后部（如圖2所示），可起緩沖作用，把煤均勻地傳送給破碎機(jī)，并可克服組分分離現(xiàn)象，提高縮分精密度.

圖2 落煤管改造后示意圖Fig.2 Diagrammatic sketch of the drop pipe after improvement

（5）一次給料機(jī)皮帶與落煤管的接口采用無縫連接，同時對一、二次給料機(jī)的周圍和側(cè)密封進(jìn)行改進(jìn)，將所有可能與外界接觸的部位進(jìn)行隔離，避免子樣與外界接觸減少水分損失，如圖3所示.

圖3 落煤管改造后示意料機(jī)周圍和側(cè)面密23造示意Fig.3 Diagrammatic sketch of the seal renovation surrounding thesampling primary and secondary feeder

（6）破碎機(jī)部位.調(diào)整改造破碎機(jī)篩條間隙，將間隙擴(kuò)大至20～25mm.一方面解決了煤樣的破碎粒度（控制在6～13mm）［1］，將破碎粒度穩(wěn)定至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可以將水分的揮發(fā)控制在最??；另一方面減少采樣設(shè)備的維護(hù)工作量，使設(shè)備做到長期穩(wěn)定運(yùn)行.破碎機(jī)被動輪改大，將轉(zhuǎn)動速度調(diào)整在800轉(zhuǎn)/min，減低鼓風(fēng)量.為減少破碎過程的水分損失，在破碎機(jī)的進(jìn)料口和出料漏斗間加裝1根空氣壓力平衡管，即環(huán)流風(fēng)管，讓帶水分的空氣在破碎機(jī)內(nèi)部循環(huán)，使水分損失控制在允許的范圍之內(nèi).

（7）集樣器.因受機(jī)械采樣裝置安裝環(huán)境溫度高、樣桶不能完全密封等因素的影響，經(jīng)過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備很難用水分修正來確定樣品的代表性.將集樣瓶改為單個，由于火車來煤最大為3 200T，經(jīng)兩級縮分，單個集樣瓶可裝40kg煤樣，將樣桶接口改為快速密封接頭（實(shí)現(xiàn)無縫連接）.集樣瓶采用工程塑料制造，易清洗，不變形，不粘煤，集樣瓶下部安放在不銹鋼制作的手推平板車上.

3.2.2 改造優(yōu)化的實(shí)施

在確定改造優(yōu)化內(nèi)容后，于2011年底和2012年初花近20天時間對1A、1B 入廠煤機(jī)械化采樣裝置進(jìn)行了改造實(shí)施，并于2012年2月進(jìn)行了機(jī)械化自動采制樣裝置性能檢測試驗(yàn)，包括最大水分適應(yīng)性及整機(jī)水分損失率檢驗(yàn)、破碎機(jī)出料粒度檢驗(yàn)、整機(jī)采樣精密度檢驗(yàn)、縮分機(jī)縮分比及調(diào)節(jié)范圍檢驗(yàn)、縮分機(jī)縮分偏倚檢驗(yàn)、采樣機(jī)采樣偏倚檢驗(yàn)（與人工采樣對比檢驗(yàn)），通過檢測取得了檢測合格證書，入廠煤機(jī)械化采樣裝置取得燃料供應(yīng)方、第三方煤樣化驗(yàn)單位、燃煤管理、設(shè)備管理等各方的認(rèn)可，并投入使用.

3.3 改造優(yōu)化效果

通過對入廠煤機(jī)械化采樣裝置的采樣器、一次給料機(jī)、破碎機(jī)、設(shè)備的密封、縮分器、集樣器、樣桶等七方面的改造，并通過性能試驗(yàn)并取得合格證書投入使用后，取得了較好的效果.根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年入廠煤采樣裝置系統(tǒng)缺陷、入廠煤采樣裝置缺陷出現(xiàn)較少，機(jī)務(wù)及電控方面缺陷只發(fā)生36條，占2011年整個入廠煤采樣裝置146條缺陷的25%，入廠煤采樣設(shè)備投用率到目前平均為97%以上，有效的保證了公司燃煤精細(xì)化管理驗(yàn)收環(huán)節(jié)的檢質(zhì)設(shè)備可靠性.

4 結(jié)語

為了更好的鞏固和提高入廠煤采樣裝置投用率，需要對入廠煤采樣裝置的檢修和維護(hù)管理制度化，進(jìn)行有計(jì)劃的合理檢修和及時消除缺陷，以提高到廠煤結(jié)算中驗(yàn)收環(huán)節(jié)檢質(zhì)設(shè)備的可靠性，維護(hù)長電公司到廠煤結(jié)算的經(jīng)濟(jì)利益，促進(jìn)長電公司燃煤精細(xì)化管理.

［1］DL/T 904－2004，火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法［S］.

［2］劉煒，樊麗華.淺談燃料采制化對電廠熱值差的影響［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012（4）：95.