2×135MW循環(huán)硫化床機組輸煤系統(tǒng)加裝篩分裝置改造方案的實施及探討

劉世飛

摘 要：對2×135MW循環(huán)硫化床機組輸煤系統(tǒng)加裝篩分裝置的方案及實施進行了詳細的介紹，并對其存在的問題進行了分析，對現(xiàn)有正在運行的循環(huán)硫化床機組輸煤系統(tǒng)增加篩分裝置的效果進行了有益的探討。

關(guān)鍵詞：振動式滾軸篩；篩分裝置；防堵防卡；實施效果

中圖分類號：X77 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0074-03

Abstract： This paper introduces in detail the scheme and implementation of adding screening device to the coal conveying system of 2×135 MW circulating vulcanization bed unit， and analyzes its existing problems. The effect of increasing screening unit in the coal conveying system of circulating vulcanized bed unit is discussed in this paper.

Keywords： vibrating roller screen； screening device； blocking and blocking； effect of implementation

1 概述

神華神東電力店塔發(fā)電有限公司煤矸石發(fā)電機組采用2×135MW空冷凝氣式汽輪發(fā)電機組，配480t/h超高壓循環(huán)硫化床鍋爐，雙機運行時，日耗煤量平均為3900T，輸煤系統(tǒng)由#1甲、#2甲、#3甲、#4甲、#5甲及#1乙、#2乙、#3乙、#4乙、#5乙十條皮帶組成二條上煤輸送系統(tǒng)，碎煤機采用物料全通過的二級破碎機布置形式，其中第一級為環(huán)錘式碎煤機，進料粒度≤350mm，出料粒度≤25mm，出力400t/h，第二級采用進口錘擊式細碎機，進料粒度≤50mm，出料粒度≤10mm，出力350t/h，整個碎煤機布置在#3皮帶與#4皮帶之間的2號轉(zhuǎn)運站樓上。在細碎機進料處設有緩沖勻料裝置。電廠所需工程煤全部采用汽車運輸方式進廠，由縫隙式汽車卸煤溝與汽車卸煤溝并列布置的地下煤斗接卸來煤，并在#2甲乙皮帶與#3甲乙皮帶之間設置三個直徑為φ18mm的儲煤筒倉，儲存來煤，在儲煤筒倉下設有葉輪給煤機給#3甲、乙皮帶輸煤，輸煤系統(tǒng)皮帶B=800mm，V=2.0m/s，Q=300t/h，均為雙路布置。

2 輸煤系統(tǒng)運行時存在的問題及改造目的

電廠的來煤主要由矸石、煤泥、煤炭三部分組成，其比例為矸石30%，煤泥25%，煤炭45%，其中煤炭的發(fā)熱量在4300～5300大卡之間，且雜質(zhì)較多，水分較大，由于含有煤泥，故煤中粘性度較高，三部分來煤以一定比例混摻后，通過葉輪給煤機進入#3皮帶、粗碎機、細碎機、#4皮帶、#5皮帶，再通過犁煤器進入原煤倉待燃燒，經(jīng)實際測量，混摻后的來煤粒度>13mm約占27%，8～13mm的約占17%，<8mm約占56%。在運行中存在的主要問題為：（1）入爐煤過破碎問題，由于來煤全部經(jīng)過二級碎煤機系統(tǒng)，其中<8mm粒度的煤炭有很大一部分滿足鍋爐燃燒要求又經(jīng)過二級破碎后，會出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象，直接影響了燃煤在鍋爐中的燃燒效率。（2）碎煤機的堵塞問題，由于來煤中有大量的粉煤及25%左右的煤泥，且煤中雜質(zhì)較多，水分較高，粘性較大，同時細碎機的篩分效率較低，故在實際運行中，經(jīng)常出現(xiàn)細碎機堵煤現(xiàn)象，尤其是在每年的夏季多雨時節(jié)，幾乎每天都發(fā)生堵煤現(xiàn)象，清理起來難度極大，嚴重影響了輸煤的正常運行，給機組正常運行帶來極大的隱患。（3）碎煤機錘頭磨損嚴重，需要頻繁更換錘頭，由于來煤中矸石含量較大，且全部來煤經(jīng)過細碎機造成碎煤機錘頭和破碎板磨損加劇，錘頭使用壽命大大低于正常使用周期，導致經(jīng)常性更換錘頭及碎煤板，同時還造成細碎機主軸軸瓦溫度過高，主軸運轉(zhuǎn)時跳動過大，需要經(jīng)常停機檢修，嚴重影響輸煤的正常運行。同時加重了碎煤機設備的維修量。（4）由于碎煤機存在上述問題，嚴重影響輸煤系統(tǒng)的正常運行，故二臺機組帶滿負荷運行時，長期采用雙路同時上煤，而其中如果有一路輸煤設備出現(xiàn)故障，則另一路輸煤設備幾乎不停機運行，才能滿足二臺機組運行要求，因此目前這種輸煤方式存在巨大的安全隱患。故2×135MW循環(huán)硫化床機組輸煤系統(tǒng)增加篩分裝置的目的是通過在#2轉(zhuǎn)運站#3皮帶與#4皮帶之間增加二套篩分裝置及配套的落煤管、斗、犁煤器、緩沖床設備，使得滿足鍋爐燃燒條件粒度的原煤直接經(jīng)過篩分設備后進入原煤料倉，大大減少來煤中通過碎煤機的數(shù)量，即解決原煤的過粉碎現(xiàn)象，也減輕來煤通過碎煤機的流量，從而徹底解決碎煤機易堵，錘頭易損需要經(jīng)常更換的弊端，并在完善輸煤系統(tǒng)相關(guān)設備的條件下，進一步實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)單路運行。

3 改造方案

3.1 設備選型

神華神東電力店塔發(fā)電有限公司2×135MW煤矸石發(fā)電廠二臺機組分別于2005年及2006年建成投產(chǎn)，在當時因為沒有成熟的篩分設備可選，故設計了二級破碎機系統(tǒng)來完成對來煤的破碎。而這次加裝篩分裝置對輸煤系統(tǒng)而言，屬于投產(chǎn)后的改造項目，篩分設備的選型受到現(xiàn)有安裝條件的限制，在設備的選型上具有較大的局限性，象如今在循環(huán)硫化床機組輸煤系統(tǒng)上常用的篩分設備如雙轉(zhuǎn)式篩煤機及高幅振動式篩煤機，在#2轉(zhuǎn)運站現(xiàn)有的土建條件下無法滿足其安裝要求。因此在經(jīng)過一定程度上的調(diào)研和向西北電力設計院咨詢后，根據(jù)電廠#2轉(zhuǎn)運站現(xiàn)有的安裝條件，并經(jīng)過對其土建平臺進行建筑校核后，選擇的篩分裝置設備是經(jīng)過改進的帶有振動功能的滾軸篩。該篩分裝置的篩軸及篩片其材料采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti材料制作，形狀及形式采用特殊方式處理以滿足篩下物粒度≤10mm以下的要求，同時提高每根軸上驅(qū)動電機的功率，軸徑和篩片間的形狀及間距做適當調(diào)整，在篩軸的下方設計了高強度的動態(tài)自動清掃系統(tǒng)，可以自動清掃篩片及篩軸上的積煤，破壞煤粉包軸造成滾軸篩堵煤的成因。endprint

3.2 篩分裝置的分布形式

2×135機組原輸煤系統(tǒng)組成方式如下：

在上述輸煤系統(tǒng)中，二級碎煤機與#3甲乙?guī)膊浚?4甲乙?guī)ь^部均安裝在#2轉(zhuǎn)運站內(nèi)，具體位置是#3甲乙?guī)膊堪惭b在#2轉(zhuǎn)運站三層，粗碎機甲粗碎機乙安裝在二層，細碎機甲細碎機乙安裝在一層，而#4甲乙?guī)膊堪惭b在地下一層。形成甲乙二路輸煤系統(tǒng)向機組供煤。根據(jù)#2轉(zhuǎn)運站的土建結(jié)構(gòu)、承重能力及現(xiàn)有輸煤設備的安裝位置，確定新增加的篩分裝置及落煤管、落煤斗等安裝在#2轉(zhuǎn)運站的二層，具體安裝分布方式是在#3甲乙?guī)虏扛餮b一臺。其中在#3皮帶甲帶對應粗碎機乙的位置設置一套單邊犁式卸料器，在卸料器下方設置一套15軸振動式滾軸篩，該滾軸篩與#3皮帶呈垂直分布，其篩下物通過落煤管直接進入#4乙皮帶。篩上物接入#3皮帶乙下方粗碎機乙，再通過細碎煤機乙后進入#4乙皮帶。當來煤無需篩分時，也可走原輸煤方式通過粗、細碎煤機甲直接進入#4甲帶式輸送機。而#3皮帶乙?guī)C頭傳動滾筒將向前移動3290mm，再在其下安裝19軸振動式滾軸篩，其篩下物通過落煤管直接進入#4甲皮帶。篩上物接入#3皮帶甲機頭下部的粗碎機甲，再通過細碎機甲后進入#4皮帶甲。同時在#3皮帶乙?guī)г新涿嚎谏习惭b雙邊犁式卸料器，保留原有乙?guī)У妮斆悍绞?。當來煤無需篩分時也可走原輸煤方式通過雙側(cè)犁式卸料器直接進入粗、細碎煤機乙后再進入#4乙?guī)捷斔蜋C。振動式滾軸篩進料粒度大于350mm，出料粒度≤10mm，通過滾軸篩的篩分后，篩下物≤10mm的煤粉通過落煤管直接進入#4甲乙兩條皮帶上。篩上物通過落煤管進入粗細二級碎煤機破碎后，再進入#4甲乙?guī)А?/p>

3.3 解決篩分裝置堵煤的技術(shù)措施

（1）采用振動式篩軸，即將承載滾軸篩篩軸的軸承座，電機減速機座獨立的設置在可以往復式振動的機架平臺上，使之在篩軸旋轉(zhuǎn)工作的過程中，每根篩軸既有滾動的篩分效果，又有相對獨立的振動。每根軸在獨立的振動過程中，可自動清理相互篩片上的積煤，從根本上破壞積煤成因。滾軸篩篩軸的振動是通過設置在軸承座下及電機減速機座下的阻尼式橡膠彈性塊來完成的。該橡膠彈性塊由金屬外套與優(yōu)質(zhì)橡膠整體壓鑄成型，具有很好的強度及良好的彈性功能，且使用壽命達三年以上。同時其提供的振幅在0.5-1.5mm之間。振動軸于機殼兩端的密封，采用復合材料的迷宮式的密封方式，既留有單根軸振幅的空間，又可以防止煤粉的泄露。（2）同時設計安裝了一套高強度的自動清掃器，自動清掃葉片上的積煤，通過此方法破壞煤粉包軸的成因。使其在初始階段即不能粘住篩軸篩片。（3）為了進一步的提高防粘煤效果，采用了1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料來制作篩軸及篩片，并采用氬弧焊工藝，使篩軸與篩片表面光潔平滑，并對其進行拋光處理，利用其不銹鋼材料特性來進一步減少煤粉在篩軸篩片上的粘積。（4）振動式滾軸篩的篩片分布形式采用鑲嵌式分布，每個篩軸上面的篩片與前后篩軸上的篩片產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)動，既解決了篩片上的積煤，又解決了矸石造成篩軸卡跳的問題，實現(xiàn)其防堵防卡功能。（5）由于#3甲乙皮帶下滾軸篩甲、滾軸篩乙分別為15軸及19軸，其篩面面積足夠大，可以很充分的篩下煤粉。（6）為了便于檢修更換環(huán)形破碎機的部件和轉(zhuǎn)子，滾軸篩靠近環(huán)形破碎機的一端，將六根軸設計成可拆卸的一個整體。在整體設備安裝完畢后，拆下連接螺栓，完整的吊出六根軸的整體部件和所有連接體，便可以讓出檢修更換破碎機部件的通道與空間。經(jīng)試驗采用上述方法可以充分減少篩軸篩片的積煤程度，有利于粉煤的篩分。同時解決篩軸易卡跳的弊端。同時與篩分裝置配套的落煤管、落煤斗采用δ=10mm的鋼板制作，在所有的受煤面上采用δ=10mm的NM400材料做耐磨板，耐磨板和落煤管、落煤斗采用螺紋連接。同時#2轉(zhuǎn)運站二層與地下一層因為落差較大，在#4皮帶落煤口處安裝了緩沖床，以減小煤流對輸煤皮帶的沖擊。同時為了減少因落差高度較大下落煤造成的粉塵，在#4皮帶甲乙?guī)肓峡谔幐髟O置一個鎖氣器。所有圍繞著滾軸篩所需的安裝用工作平臺用型鋼在現(xiàn)場按圖制作而成。

4 改造實施過程

此次2×135MW機組新增篩分裝置的具體內(nèi)容為二套振動式滾軸篩，二套落煤管、二套落煤斗、二套緩沖床、二套犁煤器、二套電氣控制系統(tǒng)及新增篩分設備輸煤程控的改造。在篩分設備及配套的落煤管、落煤斗、緩沖床、鎖氣器等設備的安裝過程中，移動了#3乙?guī)У念^部驅(qū)動裝置，在#2轉(zhuǎn)運站二層采用型鋼材料制作了一個安裝篩分設備的安裝平臺，從廠配電中心到#2轉(zhuǎn)運站放置了動力電纜，安裝了二套振動式滾軸篩的電氣控制柜，并專門編制了新增的篩分裝置進入輸煤程序控制的軟件。在施工過程中遇到犁煤器犁不盡帶有尾煤，轉(zhuǎn)運站三層輸煤系統(tǒng)粉塵較大等問題，經(jīng)過更換犁煤器、加裝除塵器的方式分別加以解決。

5 實施效果

5.1 實施效果

從上述加裝篩分設備的改造及試運行情況看來，通過加裝篩分設備，使得大量粒度≤10mm的原煤經(jīng)過篩分后直接進入#4、#5皮帶，避免了這部分原煤過破碎現(xiàn)象，同時由于進入碎煤機的煤量大大減少，減輕了碎煤機的負荷，實現(xiàn)了分流原煤，也減少了原系統(tǒng)中原煤被過渡破碎的弊端，對改善碎煤機的工作狀態(tài)起到了很大的作用，較好的達到了改造設計中要求的增加篩分裝置分流煤量，改善原輸煤系統(tǒng)條件，降低整個3#-5#皮帶輸煤系統(tǒng)的能耗，減少粗碎機、細碎機的錘頭磨損，減少該設備的維修周期，延長使用壽命，提高整個輸煤系統(tǒng)的可靠性運行程度的目的，同時，又保留了原輸煤方式，不影響原輸煤系統(tǒng)的正常運行。經(jīng)過一個月時間的帶煤運行試驗，運行條件為200t/h煤流量。煤炭粒度≤10mm煤經(jīng)過篩分直接落入#4皮帶，未見阻煤或堵煤現(xiàn)象發(fā)生，振動式滾軸篩運行穩(wěn)定，過煤暢通，犁煤器分流效果良好，基本不帶尾煤，對保證后續(xù)生產(chǎn)設備的安全運行，起到了十分有效的作用，達到了改造項目中提出的設計要求。

5.2 篩分裝置篩下物粒度測量

在試運行期間，經(jīng)過對篩分裝置的出煤粒度進行觀察，截段取樣、測量、稱重、計算等方式，對經(jīng)過篩分裝置的出煤粒度進行了分析計算，其方法是在#5甲帶及乙?guī)想S機截取二段1m長及2m長的煤段，對截取的煤段橫截面用卷尺測量長度及高度，采用數(shù)值累積方式計算出皮帶上煤的橫截面積，再乘上截煤段的長度，通過煤的密度求出截取煤段上煤的總重量，再將截取煤段中粒度>10mm以上的塊煤取出、稱重，計算出>10mm塊煤的重量百分比。采用上述方法在#5甲帶及乙?guī)辖厝￠L度分別為2米及1米長煤段，經(jīng)用卷尺測量，其在皮帶上的截面長度及高度分別為0.45m、0.04m及0.47m、0.04m，采用數(shù)值累積方式計算出皮帶上煤的截面積為0.0135m2及0.0141m2，再乘上截取煤段長度2m及1m，二段截煤長度的體積分別為0.027m3及0.0141m3，取煤的密度為1.4t/m3，則二段截取煤段中煤的重量分別為37.8kg及19.74kg，從長度2m截取的煤段中，取出粒度>10mm的塊煤經(jīng)稱重為2.54kg，則該煤段中粒度>10mm的塊煤重量百分比為2.54/37.8=6.72%，從長度為1m截取的煤段中，取出粒度>10mm的塊煤經(jīng)稱重為1.64kg，則該煤段中粒度>10mm的塊煤重量百分比為1.64/19.74=8.30%。結(jié)論：輸煤系統(tǒng)經(jīng)篩分裝置篩分后出煤的粒度范圍<10mm以下占91.7～93.28%。10mm以上粒度約占6.72～8.3%。從上述數(shù)據(jù)分析，以及試運行過程中煤燃燒后出渣情況觀察，經(jīng)過篩分裝置后的煤炭粒度基本滿足2×135MW機組的運行要求。endprint

5.3 輸煤系統(tǒng)節(jié)能可行性分析

在未使用篩分裝置輸煤時，每天輸煤系統(tǒng)雙路運行12-13小時，才能完成3900噸的上煤量，滿足2×135MW機組運行的要求。但在采用篩分設備上煤后，75%以上的原煤經(jīng)滾軸篩篩出，避免了原煤的過破碎現(xiàn)象，同時碎煤機實際工作量大大下降，基本杜絕了碎煤機的堵塞，其環(huán)錘的損壞周期也會大大降低。設備的維修周期也迅速降低，整個輸煤系統(tǒng)正常運行的穩(wěn)定性，可靠性大幅度提高。故在完善了輸煤系統(tǒng)相關(guān)設備的功能后，按300噸/小時流量上煤，即可實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)的單路運行，經(jīng)計算一條單路上煤系統(tǒng)#3皮帶，粗碎機、細碎機、勻料器、#4帶、#5帶驅(qū)動電機功率合計為974.5kW，若能實現(xiàn)單線運行，則與原運行方式相比，按每天運行12小時計算，節(jié)省電能為974.5kW×12=11694度，若按運行100天計算，則可節(jié)省電能1169400度，可見其節(jié)能效果十分顯著。同時也使得2×135MW機組上煤的可靠性大大提高。

6 改造后對實施方案的探討

（1）由于電廠來煤品質(zhì)波動較大，其矸石煤泥比例及煤炭的熱值都在一定范圍內(nèi)變化，煤中所含雜質(zhì)、水分、粘性也在一定范圍內(nèi)變化，因此仔細區(qū)分不同煤種之間的變化因素，對篩分裝置運行的影響是很重要的，即篩分裝置的設計一定要有具體的針對性。（2）可以近一步減小篩片與篩片之間的間距，以便進一步減少篩下物煤的粒度，由于采取了有力的防堵措施，也由于矸石的自清功能，可以在原設計的基礎上近一步縮小篩片之間的間距，此舉可以使得篩下物煤的粒度近一步減小。而不用擔心滾軸篩的篩片被煤粉堵住，影響煤粉的通過。（3）如果轉(zhuǎn)運站的土建安裝條件許可，滾軸篩的篩面應盡量設計成一個斜面，斜面的角度應在15-25°之間。（4）篩分裝置下設的落煤管中段若有安裝條件，則應盡可能設計一套落煤緩沖裝置來進一步降低煤流的下落速度，減少因落差高度造成的粉塵污染。（5）在滾軸篩的上部，落煤斗的側(cè)面及落煤管容易造成積煤的部位，應盡可能開一些清理檢修門，以便上煤運行結(jié)束后方便打掃及清理。（6）由于篩分裝置安裝在#2轉(zhuǎn)運站二層，煤流通過篩分設備后，直接落入#4皮帶，其間的距離較長，落差較大，故在#4皮帶尾部導料槽及#3皮帶落煤口處煤塵較大，因此在#4皮帶落料處安裝了緩沖床，緩沖床上端又安裝了鎖氣器，同時在#4皮帶尾部導料槽上安裝了一套無動力除塵系統(tǒng)，在#3皮帶落煤口處安裝了二臺脈沖式布袋除塵器，通過上述方法，較好的解決了因落料高度過大造成的粉塵污染。（7）在#3皮帶甲帶安裝了一臺單側(cè)犁煤器，最初選型時，選擇的是不銹鋼材料制作的犁頭，在運行時對輸煤膠帶造成的磨損較大，且犁不干凈，常有尾煤進入機頭下落煤斗，后經(jīng)改進加裝耐磨橡膠刮板材料制作的犁頭，既解決了對輸煤膠帶造成的磨損問題，又犁干凈了尾煤，取得了較好的分流來煤的效果。

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