輸煤棧橋落煤管存在的問題和解決措施分析

石玉軍 馮智勇 孫濤 歐陽峰

摘 要：寶清電廠輸煤系統(tǒng)在轉運燃煤資源過程中，時常會因落煤點位不正而出現(xiàn)皮帶跑偏的問題，截面積較大是既有落煤管的主要特征，其對煤流對準受料皮帶機中心線過程起到一定限制作用，進而產生側向力，導致皮帶不按照預計軌道運轉。歷經系統(tǒng)的測算分析后，采用短縮落煤管截面及調整其出口形狀的方式，能明顯的轉運煤流狀態(tài)，進而從源頭上處理輸煤皮帶跑偏的這一現(xiàn)實問題。還解讀了輸煤系統(tǒng)落煤管時常發(fā)生堵塞問題的成因，探究相應的處理方法，以供同行借鑒。

關鍵詞：輸煤系統(tǒng);棧橋落煤管;問題分析;解決措施

引言

當下寶清電廠建立了2臺600MW發(fā)電機組，總裝機1200MW，#1機組已經在2020年年初正式投產發(fā)電。本電廠主要燃煤是露天煤礦出產的褐煤，其煤質有含水量較高、黏度大、揮發(fā)分大、發(fā)熱量偏低、容易自燃等特征，在運輸燃煤過程中，在卸車、儲存、破碎等多種工藝要求及廠區(qū)布置條件等約束下，需要歷經數(shù)次轉運后，方能把合格的燃煤資源輸送至原煤斗中。落煤管是皮帶機的重要部件之一，在運煤系統(tǒng)運行階段發(fā)揮核心作用，如果落煤管設計、布設欠缺合理性，則會增加皮帶運轉跑偏、撒煤、嚴重的粉塵污染等不良情況發(fā)生率，本文分析總結相應的解決方法。

1 問題分析

1.1皮帶跑偏問題

在行業(yè)內，輸煤皮帶機跑偏被定義成皮帶機運轉過程中，皮帶中心線和皮帶機中心線相脫離，偏向一側。皮帶跑偏情況如果長期不被解除，可能會導致皮帶邊界和托輥相互脫離，嚴重時還會和機架產生碰撞、摩擦，短縮皮帶的使用壽命，造成部分燃煤運輸中散落，降低生產效率，甚至帶來一些安全隱患問題。引起皮帶跑偏的因素主要包括如下幾點[1]：

（1）設備生產問題，比如在加工制造皮帶階段，皮帶中心線不是一條筆直的直線、帶芯受力狀態(tài)不均衡等，以上均可能成為引起皮帶機跑偏情況的因素。如果能有針對性地改進、調整皮帶加工技術，提升技術方案完善性，則以上問題大體上能迎刃而解。

（2）安裝調試階段中，托輥與各個滾筒軸線以及皮帶機中心線無法始終維持90°，造成皮帶轉動階段承受較大的橫向推力;皮帶機內架并不是單條直線;粘接皮帶接頭過程中，存在著粘接不端正的問題。

（3）皮帶機正常運轉階段，清掃器清掃的潔凈度不高，導致部分煤粉粘結在滾筒表層，導致滾筒各位置的半徑不均等，在這樣的工況下皮帶受力不均衡，引起皮帶發(fā)生跑偏問題。

（4）電廠輸煤系統(tǒng)在運轉階段，在工藝要求及廠區(qū)地形條件等諸多因素的約束下，布置了多條處于垂直相交狀態(tài)下運轉的皮帶，外加落煤管設計、布設等欠缺合理性，造成煤流偏向單側，由側向對皮帶形成較大沖擊力，造成皮帶受力狀態(tài)不均衡，實質上就是我們日常所說的落煤點不正，這是造成皮帶機跑偏問題的主要原因之一。如果皮帶跑偏問題十分嚴重時，很多燃煤便會沿著運輸路徑灑落在地，導致電廠環(huán)境內煤塵飛揚，明顯增加了運行人員清煤，沖洗工作壓力，甚至由于運煤批量過大而堵塞排污泵局部，不利于電廠實現(xiàn)安全、文明生產目標。

輸煤系統(tǒng)運作階段，難免會發(fā)生皮帶機相交垂直運轉的情況，短縮既有的落煤管管徑和垂直相交受料的皮帶機前側的落煤管形狀，是否能使初始運轉的煤流盡早的聚集在集中于皮帶中心線上，是業(yè)內人員應持續(xù)探究的一個共同問題[2]。

1.2落煤管堵塞問題

寶清電廠輸煤系統(tǒng)在運行階段，將堵煤開關與相應的振打器安裝在皮帶落煤管內，當運輸?shù)娜济禾貏e是全水含量、潮濕度及粘性高的煤種，有煤流對落煤管內壁側形成沖刷作用時，在落煤管管壁上吸附、聚集的濕煤量會不斷提高，厚度也有提高，如果皮帶瞬時煤量在落煤管自身的通流面積時，則便會在剎那間發(fā)生落煤管堵煤事件，若此時有關堵煤保護裝置、過流保護設備等沒有發(fā)揮自身效力，則非常容易造成輸煤皮帶發(fā)生大量堵煤情況，最后陷入到堵轉的工況下，也可能會因堵煤對皮帶作業(yè)面形成較大磨損，而造成皮帶被拉斷。

2 處理皮帶跑偏問題——科學選用落煤管截面尺寸

（1）電廠的落煤管采用6mm熱軋普通鋼板和角鋼焊接制得的，皮帶機帶寬達65㎝，方形落煤管邊長60㎝，橫截面0.36㎡。

（2）可以采用如下公式測算落煤管斷面積（F）[3]：F=Q/3600×V0×R0×φ。上式內，Q—皮帶機本體的輸送量（t/h）;V0—煤管內燃煤的流動速度，大概2m/s;R0—燃煤的堆積密度（t/m?）;φ—充滿系數(shù)，大概0.3～0.5。

現(xiàn)有規(guī)范內明確定義了帶寬（B）、帶速（V）和輸送能力（Iv）三者之間的關聯(lián)性（表1），并參照當下設計推薦應用的各種帶寬相對應的帶速，帶寬達650mm，建議設計V是2.0m/s，Iv是318m?/h。

（3）燃煤自身的流量、粒度、散料屬性均是影響落煤管管徑的主要因素。在符合流量指標要求的基礎上，也應認真分析到煤粒度形成的影響。當下，寶清電廠為規(guī)避發(fā)生有大塊型燃煤落入輸煤系統(tǒng)中的情況，并確保給料、受料裝置運行過程的常態(tài)性，決定在煤場中布置煤篦，煤篦孔規(guī)格300×250mm。

鑒于輸煤系統(tǒng)出力工程與同時存有3個大塊煤處于同個截面上不堵卡的情況，順利通行落煤管，現(xiàn)有的落煤管截面積均較好的滿足現(xiàn)實運行要求，但均較大[4]。在研究各類規(guī)格皮帶機以后，建議應用帶速與輸送量峰值，分析充滿系數(shù)和不充滿系數(shù)各自對應的工況條件，據此測算出落煤管斷面積和初有設計應用的落煤管斷面積做對比，并考察煤粒徑因素形成的影響，依照現(xiàn)行設計調配了落煤管減縮一個檔級的通流面積，以上方法是有較高可執(zhí)行性。

寶清電廠燃煤系統(tǒng)在運行階段，由早期篩分至實現(xiàn)破碎一定要經過四條皮帶，破碎以后煤粒內徑才<30mm，這也就意味著落煤管的通流面積和流量之間存在明確相關性，在這樣的工況下，無需顧及大塊燃煤在落煤管中可能出現(xiàn)的堵卡問題。而經篩分破碎處理后的燃煤，利用既有設計方案的運作落煤管，明顯拓展了流通面積，弱化了落煤管中煤流的約束力。因為煤流初速度與落差均形成了一定沖擊力，并且此時有相對較大的落煤管截面，誘導煤流在下跌階段趨于皮帶機中心的概率會顯著降低，進而形成了作用于受煤皮帶的側向沖擊力，實質上就是我們日常經常提到的落煤點不正，最后造成皮帶機出現(xiàn)跑偏情況。

在輸煤系統(tǒng)設計實踐中，為了能更全面的了解落煤管流通面積與皮帶機輸送能力抵達峰值時所需求的實際流通面積兩者關系，應在理論層面上測算出充滿系數(shù)所需的流通面積值，而后再和既有設計應用的落煤管通流面積值做對比分析，獲得的計算結果是[5]：考慮充滿系數(shù)0.16㎡，既有設計應用0.36㎡，不考慮充滿系數(shù)時是0.049㎡。結合以上計算所得結果，設計時應用到的落煤管流通截面積要大于現(xiàn)實所需，形成較大的富余量。而在不顧及充滿系數(shù)下測算出的流通面積、輸送能力，其均高于設計值。在以上這種條件下，既有設計應用到的落煤管流通截面積和不顧及充滿系數(shù)下的現(xiàn)實流通截面積相比較，要高出4-7倍。從中可以探查到，輸煤系統(tǒng)燃煤歷經篩分、破碎處理后運輸所需的落煤管裝置，和既有設計應用的落煤管斷面積大小相比較，縮小了兩個檔級。

3 防控堵煤事件的方法

整體分析本電廠內輸煤系統(tǒng)的調配與堵煤開關組裝欠缺合理性的現(xiàn)狀，燃煤運行管理人員從運行控制方面著手，編制并實施了相應的制度或者控制計劃，在運行控制措施的實施方面，主要采用接班檢查、落實清掃工作、運轉中檢查、控制煤量、單一路徑取用濕煤、管控煤量、集中強化監(jiān)視、加設皮帶電流增速保護裝置等運行方法，進而實現(xiàn)減少輸煤系統(tǒng)發(fā)生堵煤、撒煤等不良情況[6]。

但是在執(zhí)行運動控制方案或者相關制度時，不能從根源上處理輸煤皮帶落煤管堵煤問題，這主要是由于系統(tǒng)堵煤開關本體安裝欠缺合理性，這在很大程度上弱化了自身的保護作用。為改善以上情況，在設備技術方面應盡早進行改造，歷經系統(tǒng)的調查、分析、考察以后，編制技術改造方案時決定選擇使用葉片旋轉式堵煤開關設施，將其組裝在皮帶落煤管頭部，實質上就是皮帶頭部驅動滾筒下部的側面。這種堵煤開關的工作原理可以做出如下表述：選用微型馬達作為驅動裝置，利用螺栓連接傳動軸與離合器連接，其能在較長時間內能維持持續(xù)、穩(wěn)定的運轉狀態(tài)如果落煤管沒有出現(xiàn)堵煤情況時，旋轉葉片沒有觸及物料或者沒有被局部被燃煤遮擋時，馬達能夠驅動葉片實現(xiàn)正常轉動，表明此時沒有出現(xiàn)堵煤;如果落煤管頭部出現(xiàn)了堵煤情況時，部分燃煤便會壓埋或阻擋旋轉葉片，在阻力作用下，馬達被迫停運，堵煤開關發(fā)生動作，聯(lián)鎖跳停皮帶，借此方式起到防控因堵煤事件而對輸煤設備造成損害的情況。以上過程中，為規(guī)避旋轉式葉片自身發(fā)生誤動作、誤跳停皮帶等情況，本裝置通過調控彈簧拉力大小或旋轉式葉片大小的方式去實現(xiàn)，當下葉片的尺寸是90×30（W×H），能夠較有效的防控部分煤粉進入葉片槽內，造成堵轉情況，以致停皮帶出現(xiàn)誤跳。日常運維、定時檢查過程中，應全面清理掉輕微積煤或積粉，這是提升堵煤開關運行過程安全性、穩(wěn)定性的有效方法之一[7]。

當然，電廠也應加大對智能巡檢機器人系統(tǒng)的開發(fā)應用力度，要求控制系統(tǒng)能把生產現(xiàn)場中可見光照片、視頻、紅外熱成像、激光雷達、溫度等諸多信號傳送反饋至后臺，達到對煤粉堆積量、煤粉溫度異常情況的報警，動態(tài)分析皮帶拍片、撕裂等故障問題及對CO、H2S等有害氣體及PN10等粉塵超標預警，防控堵煤問題。該系統(tǒng)還具備巡檢計劃功能，具體是便捷巡檢任務書、巡檢計劃及下達常規(guī)巡檢任務的功能，其主要由任務部署與任務編輯兩大部分構成，確保了皮帶跑偏、堵煤及撒煤等問題處理的有效性與時效性。

4 結束語

分析當下寶清電廠輸煤系統(tǒng)內置落煤管的設計情況，發(fā)現(xiàn)流通面積較大是其最明顯的特點，可能會成為皮帶跑偏、堵煤甚至是撒煤等問題的誘因。故而在后期設計、技術改造過程中，可以采用減小落煤管截面積規(guī)格大小的方式去應對，進而使煤流盡量和受料皮帶中心盡量對準，將輸煤異常事件的發(fā)生率降到最低。

參考文獻：

[1]胡斌.基于EDEM仿真技術對運煤系統(tǒng)落煤管的磨損分析[J].吉林電力，2019，47（03）：5-8.

[2]謝志明，楊同飛.CFB鍋爐給煤系統(tǒng)技術改造及效果[J].齊魯石油化工，2019，47（02）：139-141.

[3]王海燕，楊永剛.曲線落煤管輸煤系統(tǒng)轉運站除塵抽風量計算[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（05）：237+239.

[4]成志紅，李德波，李建波，等.制粉系統(tǒng)防堵煤綜合治理改造技術研究及工程實踐[J].熱能動力工程，2017，32（11）：109-112+135.

[5]李春亮，華歲喜，盧艷峰.淺析輸煤系統(tǒng)落煤管設計存在的問題和解決對策的研究[J].山東工業(yè)技術，2017（18）：78+76.

[6]郭建平， 一種循環(huán)流化床鍋爐落煤管防磨裝置. 四川省，東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司，2016-08-31.

[7]何遵祥，張晶華.碼頭工程輸煤皮帶機落煤管系統(tǒng)布置形式分析[J].港口裝卸，2016（03）：38-40.

（1.神華國能寶清煤電化有限公司，黑龍江 雙鴨山 155625;2.深圳昱拓智能有限公司，廣東 深圳 518109）