堵煤開關(guān)在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

莊東方 錢鵬 劉勇

（華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

堵煤開關(guān)在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

莊東方 錢鵬 劉勇

（華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

本文針對落煤管堵煤而造成的燃煤輸送非正常中斷問題，結(jié)合堵煤開關(guān)安裝成本以及后期設(shè)備維護(hù)量，對堵煤開關(guān)的選擇及安裝方式進(jìn)行研究，有效解決了輸煤系統(tǒng)的堵煤故障。實(shí)際運(yùn)行表明改造之后的堵煤保護(hù)檢測可靠，維護(hù)方便。

堵煤開關(guān)；安裝；電控

2013年下半年，華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組順利實(shí)現(xiàn)雙投，是目前國內(nèi)單機(jī)等級最高、效率最優(yōu)的發(fā)電機(jī)組，熱效率高，可靠性好，各類參數(shù)均達(dá)國內(nèi)領(lǐng)先水平。

對于火力發(fā)電廠而言，輸煤系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系電廠鍋爐以及機(jī)組的可靠運(yùn)行［1-3］。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，我國對于電量的使用日益增加，如何提高產(chǎn)電量已經(jīng)成了電廠最關(guān)注的問題［4］。因而，現(xiàn)階段對于堵煤的研究也具有重大意義。分析華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠投產(chǎn)以來輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)落煤管堵煤是造成輸煤運(yùn)行事故的主要原因之一［5］。句容發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)采用了輸煤程序控制，通過分布在現(xiàn)場的各主要監(jiān)視點(diǎn)實(shí)現(xiàn)程控運(yùn)行。但由于監(jiān)視技術(shù)限制，當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)站落煤管發(fā)生堵煤時(shí)，無法直觀地通過現(xiàn)場設(shè)置的攝像頭及時(shí)檢測發(fā)現(xiàn)，造成燃料輸送過程的非正常中斷，需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行清理，堵煤嚴(yán)重時(shí)不但會對輸煤設(shè)備造成損壞，對機(jī)組的安全運(yùn)行形成威脅，并且會加大勞動強(qiáng)度，存在嚴(yán)重的安全隱患［6］。

輸煤過程中，需要運(yùn)用輸煤皮帶來進(jìn)行運(yùn)輸，而堵煤開關(guān)是電廠輸煤皮帶設(shè)備上的一個(gè)重要保護(hù)元件［7，8］，用來對輸煤系統(tǒng)在落煤管處出現(xiàn)煤流不暢、堵塞情況時(shí)的安全保護(hù)，是用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)煤自動化的必需品。堵煤開關(guān)類型有很多種，現(xiàn)階段使用在電廠的堵煤開關(guān)大致有以下幾種：射頻導(dǎo)納式堵煤開關(guān)，機(jī)械限位開關(guān)，感應(yīng)式開關(guān)，磁控堵煤開關(guān)等。堵煤開關(guān)選擇以及安裝方式直接影響堵煤開關(guān)的可靠使用，進(jìn)而影響整套設(shè)備的安全運(yùn)行。

1 堵煤開關(guān)的選擇

1.1 堵煤開關(guān)的工作原理

堵煤開關(guān)的種類有多種，主要由探頭和電子線路兩部分組成，其中探頭由探測傳感器及其保護(hù)結(jié)構(gòu)組成，電子線路主要由檢測線路、輸出線路和高頻振蕩器三部分組成。電子線路和探頭之間以及與接地容器相互絕緣，當(dāng)高頻振蕩器提供的電流傳給傳感器上，當(dāng)煤炭碰到傳感器，輸出不同的電流，再經(jīng)過一系列處理，最終反映到電腦上。

1.2 射頻導(dǎo)納式堵煤開關(guān)

句容發(fā)電廠燃料輸煤系統(tǒng)堵煤檢測裝置起初采用射頻導(dǎo)納開關(guān)，這種開關(guān)有先進(jìn)的抗粘附電路設(shè)計(jì)，存在保護(hù)電極，檢測電路會將檢測電極和保護(hù)電極的信號進(jìn)行比較，因此可以消除物料的粘附而產(chǎn)生虛假錯(cuò)誤信號，不怕粘料、掛料。相對于其他同類產(chǎn)品，具有更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，受溫度、壓力、密度、濕度的影響較小。盡管如此，句容發(fā)電廠起初采用的射頻導(dǎo)納開關(guān)在未達(dá)到理想使用年限時(shí)就出現(xiàn)了較大的問題。原因是開關(guān)前部探桿長達(dá)40cm，當(dāng)落煤中摻雜顆粒較大的煤塊時(shí)，由于重力作用對前部探桿形成較大的沖擊，將探桿砸彎，探頭砸壞，導(dǎo)致射頻導(dǎo)納開關(guān)嚴(yán)重?fù)p壞，造成落煤管嚴(yán)重堵煤，輸煤系統(tǒng)癱瘓。并且射頻導(dǎo)納開關(guān)價(jià)格偏貴，批量采購費(fèi)用較大，不利于節(jié)約成本。

1.3 阻旋式堵煤開關(guān)

此次堵煤改造計(jì)劃采用阻旋式料位開關(guān)取代射頻導(dǎo)納料位開關(guān)，如圖1所示。

圖1 阻旋式料位開關(guān)簡圖

阻旋式堵煤開關(guān)的工作原理較為簡單：利用電機(jī)帶動葉片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)煤堵塞時(shí)，葉片受煤的阻擋停止轉(zhuǎn)動，阻力矩推動內(nèi)部機(jī)構(gòu)動作，發(fā)出動作信號，并切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)物料下降，煤離開葉片時(shí)，在彈簧作用下，葉片恢復(fù)原位繼續(xù)轉(zhuǎn)動。通過調(diào)節(jié)開關(guān)內(nèi)部的扭力彈簧可以調(diào)整轉(zhuǎn)軸的輸出扭力，安裝時(shí)根據(jù)煤的比重大小調(diào)節(jié)彈簧就可以改變?nèi)~片的靈敏度，達(dá)到精確監(jiān)控落煤管堵煤情況的目的。

2 堵煤開關(guān)的安裝

為實(shí)現(xiàn)堵煤開關(guān)的穩(wěn)定使用，安裝時(shí)必須遵循三個(gè)理念。

①根據(jù)不同高度的落煤管布置堵煤開關(guān)的位置。

②安裝位置盡量避開落煤沖擊的點(diǎn)。句容發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站高度偏高，落煤管長度大多較長，因此皮帶運(yùn)行時(shí)煤塊的沖擊力較大。在安裝堵煤開關(guān)時(shí)要盡量避開煤流的掉落位置，這樣一方面可以防止堵煤開關(guān)誤動作，造成輸煤停滯，另一方面也形成了對堵煤開關(guān)本體的保護(hù)。

③安裝時(shí)必須加強(qiáng)對開關(guān)裝置本身的防護(hù)。由于落煤管存在較大的高度差，下落時(shí)受重力作用煤流具有較大的動能，如果煤流中夾雜著體積較大的煤塊，頻繁的撞擊容易對堵煤開關(guān)本體造成嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致設(shè)備損壞。除了安裝時(shí)要避開落煤的沖擊之外，還要在開關(guān)本體外部加裝一個(gè)防護(hù)罩，并在防護(hù)罩外側(cè)用耐磨500鋼板包裹，厚度為6mm。防護(hù)罩如圖2所示。

圖2 阻旋式料位開關(guān)三視圖

3 實(shí)現(xiàn)方式

結(jié)合句容發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)落煤管實(shí)際情況，對堵煤開關(guān)的安裝作進(jìn)一步分析。

3.1 高落差

以T3轉(zhuǎn)運(yùn)站C03、C04帶落煤管為例，如圖3所示。

圖3 C03、C04帶落煤管簡圖

根據(jù)基建時(shí)的設(shè)計(jì)要求，輸煤系統(tǒng)T3轉(zhuǎn)運(yùn)站的高度較高，將近40m，而CO3頭部與C04尾部的垂直高度差也達(dá)到了20m，因此兩條皮帶之間的落煤管極長，一旦落煤管內(nèi)部發(fā)生堵煤，對輸煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成的影響是毀滅性的。

通過討論以及試驗(yàn)，決定將堵煤開關(guān)安裝在途中A、B位置，即電動三通下部兩側(cè)位置。這種安裝方法有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：①由于煤流流向的單向性，若發(fā)生堵煤必定是從下往上，較低的安裝位置有利于更早地檢測到堵煤，及時(shí)中斷皮帶運(yùn)行，避免堵煤更加嚴(yán)重；②伸入三通內(nèi)部的檢測頭能較為準(zhǔn)確地檢測到實(shí)際的堵煤量，方便運(yùn)行檢修人員判斷堵煤情況；③由于煤塊煤粉自身的重力作用，煤流經(jīng)三通落下時(shí)，由于分岔口兩邊各有30°的拐角，因此如果煤流中煤塊較小，成分以為煤粉為主，則會靠中軸線落下，而堵煤開關(guān)安裝在外側(cè)鋼板上，避免被煤流直接沖擊導(dǎo)致開關(guān)損壞。

但由于落煤管高度差太大，煤流受重力作用的動能也很大，加上如果煤流中夾雜的煤塊體積也超過普通煤塊體積，在落入三通時(shí)在內(nèi)外側(cè)擋板之間發(fā)生劇烈跳動，則很有可能砸壞裝置本體。

3.2 低落差

對于落差較低的落煤管，則選擇如圖4的安裝位置。

這一種安裝方式顯著的特點(diǎn)就是安裝位置C很高，略高于落煤口，有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢：①由于開關(guān)安裝位置高，煤流基本接觸不到設(shè)備開關(guān)本體，因此不會對其產(chǎn)生撞擊，可最大程度地保護(hù)裝置，延長使用壽命，直接降低維護(hù)量；②一旦發(fā)生堵煤，開關(guān)也可以可靠動作，及時(shí)中斷運(yùn)行。

由于落煤口空間較大，當(dāng)開關(guān)動作時(shí)，相比較其他安裝位置，實(shí)際堵煤量也相應(yīng)較大，對恢復(fù)生產(chǎn)運(yùn)行而言是較大的障礙。實(shí)踐證明，盡管這種安裝方案略有瑕疵，但由于落煤管長度偏短，后期處理恢復(fù)生產(chǎn)的困難也容易克服，加上可以絕對保護(hù)裝置本體，節(jié)省成本降低維護(hù)量，在條件許可的情況下建議盡量使用本方案。

3.3 復(fù)雜落煤管

句容發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中T4轉(zhuǎn)運(yùn)站的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含C04A、C04B、C05、C06、C07、C08、C09A和C09B共8條皮帶，并且是卸煤和上煤的中轉(zhuǎn)站，因此其中落煤管情況更為復(fù)雜。首先，對T4轉(zhuǎn)運(yùn)站煤流走向簡單介紹：煤流經(jīng)C04A、C04B帶進(jìn)入T4轉(zhuǎn)運(yùn)站，其中C04B帶的煤流直接流向C05帶進(jìn)入#1煤場。C04A帶的煤流則經(jīng)C04A電動三通，一邊流入C06帶進(jìn)入#2煤場，為了生產(chǎn)需要，有時(shí)要將剛從來船卸下的煤直接送至原煤倉，而不會流入兩個(gè)煤場儲備，所以通過C04A電動三通可以將C04A帶的煤流從三通另一側(cè)流下，通過C04A緩沖滾筒進(jìn)入C08B帶頭部，通過C08B電動三通直接落到C09A、C09B帶。C07帶也可從#1煤場取煤經(jīng)C07電動三通落入C09帶，C08從#2煤場取煤，經(jīng)C08B電動三通送至C09A、C09B。

鑒于T4轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)行的特殊性，安裝位置一方面要確保堵煤裝置不易損壞，另一方面要盡可能減少堵煤量。對于C04A至C09A、C09B加倉段，類似于上文第一種高落差落煤管，兩條皮帶之間垂直高度差達(dá)到將近30m，一旦發(fā)生堵煤，后果不堪設(shè)想，甚至?xí)?dǎo)致整套輸煤系統(tǒng)癱瘓很長一段時(shí)間。因此，必須在落煤管上方和下方都安裝堵煤開關(guān)，保證能及時(shí)檢測到堵煤。參考高落差落煤管堵煤開關(guān)的安裝，安裝位置選擇在C04A電動三通以及C08B電動三通外端兩側(cè)的鋼板上。在三通外端兩側(cè)鋼板上開孔，將堵煤開關(guān)配合保護(hù)罩殼伸入三通內(nèi)并封死，一方面保護(hù)裝置本體不被煤流砸壞，較低的安裝位置又可以保證開關(guān)及時(shí)動作，因此堵煤量不會過大，便于故障排除。C07至C09A、C09B段之間為C07電動三通，也可以參考上述方法安裝開關(guān)。

3.4 電控的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)輸煤系統(tǒng)某處落煤管發(fā)生堵煤時(shí)，阻旋式堵煤裝置的前端葉片被積煤卡住停止旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部機(jī)構(gòu)動作，向外發(fā)出開關(guān)動作信號，瞬時(shí)切斷上級皮帶電機(jī)電源，皮帶機(jī)立即跳閘，避免堵煤情況更加嚴(yán)重。同時(shí)立即啟動落煤管振打裝置，對落煤管內(nèi)部的積煤進(jìn)行振打處理。待清掃處理完畢，物料下降，積煤離開前端葉片，在裝置內(nèi)部彈簧的作用下，開關(guān)復(fù)位，才能允許再次啟動皮帶機(jī)。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國對電的使用也日趨增加，同時(shí)，由于環(huán)境污染的嚴(yán)重，對火力發(fā)電廠提出了更高的要求。如何能夠無污染地提供更多的電力成了現(xiàn)代火力發(fā)電廠共同研究的課題，而如何解決堵煤問題成了其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。句容發(fā)電廠對堵煤系統(tǒng)的升級，由原來的射頻導(dǎo)納式堵煤開關(guān)更新為現(xiàn)在阻旋式堵煤開關(guān)，滿足句容發(fā)電廠的實(shí)際情況，能夠更好地解決落煤堵煤問題，為電廠更高效、更安全地生產(chǎn)提供了保障。

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［3］蘇成斌.輸煤程控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.大慶：大慶石油學(xué)院，2003.

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［5］劉小川，邱代林.燃煤火力發(fā)電廠原煤斗堵煤問題的分析及對策［J］.能源與節(jié)能，2013（12）：65-66.

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Research on Application of Coal Blocking Protection in Coal Handling System

Zhuang DongfangQian PengLiu Yong
（Jurong Power Plant,Huadian Jiangsu Energy Co.,Ltd.，Zhenjiang Jiangsu 212000）

Combined with the installation cost and the maintenance of the late coal,the problem of abnormal coal transportation caused by coal caving and the selection of coal blocking switch are analyzed in this paper,the utility model effectively solvedthe problem of coal blockage in the coal conveying system.The actual operation shows that the coal blocking protection after the reform is reliable and easy to maintain.

coal blocking switch；installation position；electronic control

TK124

A

1003-5168（2017）08-0142-03

2017-07-03

莊東方（1971-），男，大專，助理工程師，研究方向：電廠輸煤系統(tǒng)電控檢修；錢鵬（1993-），男，本科，助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠燃料電控檢修；劉勇（1992-），男，本科，助理工程師，研究方向：火電廠燃料電控檢修。