新型給煤機防堵裝置的設(shè)計與應(yīng)用

張興龍，蔡 勇，孫金龍

（華電國際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277100）

0 引言

隨著國家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，火力發(fā)電面臨著更多的生存挑戰(zhàn)，發(fā)電利潤受煤價的影響很大。為有效降低發(fā)電成本，越來越多的電廠選擇燃煤摻燒的方式來控制發(fā)電成本。但是劣質(zhì)煤的摻燒，因煤中含有泥和水分較大，極易堵塞給煤機落煤管，造成給煤機斷煤，迫使汽機降低負(fù)荷。不僅造成鍋爐的燃燒效率下降，嚴(yán)重影響機組的安全經(jīng)濟運行，還加劇了鍋爐各受熱面的磨損，減少了機組使用壽命，同時也會增加運行人員的勞動強度，使運行人員的身心健康和人身安全受到影響［1-3］。

目前對于給煤機堵煤的疏通措施主要有人工使用鐵鏟疏通、空氣炮振打和壓縮空氣吹掃等方式［4-6］。針對給煤機頻繁堵煤的情況，在使用上述疏通措施效果不明顯以后，為持續(xù)而有效治理因摻燒劣質(zhì)煤而造成給煤機堵煤問題，設(shè)計了新型給煤機防堵裝置，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試投運以后，明顯降低了給煤機堵煤的次數(shù)，有效治理給煤機堵煤的問題。

1 給煤機堵煤的影響因素

當(dāng)給煤機落煤管堵煤時，首先分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS)發(fā)出給煤機斷煤信號，同時給煤機煤量迅速下降，此外會出現(xiàn)爐膛負(fù)壓增大，煙氣含氧量升高，主汽溫度下降，過熱度迅速下降等現(xiàn)象［1-2］。

給煤機落煤管堵煤主要原因：煤質(zhì)問題，原煤中的水分含量較大時，造成煤質(zhì)黏性增強，容易引起結(jié)焦，成為堵煤的主要原因；若原煤的篩分不合理，造成細(xì)度大的原煤占比較大，使得原煤的流動性變差，容易黏滯在落煤管壁上，引起給煤機堵煤；由于播煤風(fēng)風(fēng)壓不足，且落煤口處于密相區(qū)，造成大量的原煤在落煤口湍流，阻礙原煤的流入，引發(fā)落煤管堵塞［3-8］。

圖1 制粉系統(tǒng)監(jiān)視畫面

機組制粉系統(tǒng)DCS 監(jiān)視畫面如圖1 所示，在DCS 畫面中設(shè)置了給煤機堵煤和斷煤報警，同時設(shè)置了空氣炮振打裝置的遠(yuǎn)控操作按鈕，在“型”煤摻煤過程中，常常發(fā)生給煤機斷煤的現(xiàn)象，在空氣炮振打無效時，需要運行人員就地疏通，如圖2 所示，給煤機斷煤現(xiàn)場照片，可以看出煤質(zhì)明顯濕黏，而且顆粒度小，容易附著在落煤管壁上。

圖2 給煤機斷煤現(xiàn)場照片

2 給煤機防堵裝置設(shè)計

2.1 給煤機壓縮空氣疏通裝置的設(shè)計

給煤機常用的疏通措施主要有人工使用鐵鏟疏通、空氣炮振打和壓縮空氣吹掃等方式。給煤機空氣炮主要用來解決給煤機落煤管堵煤，有效防止給煤機斷煤的主要輔助設(shè)備，主要以空氣作為工作介質(zhì)，由差壓和自動控制裝置實現(xiàn)快速排氣，將空氣壓力勢能快速變成空氣射流動能，以此產(chǎn)生強大沖擊力，克服原煤與落煤管之間的靜摩擦力，使原煤重新流動起來［6-8］。

為有效治理給煤機堵煤的問題，盡量減少制粉系統(tǒng)的改造，對現(xiàn)場給煤機堵煤的原因進(jìn)行分析：型煤摻燒過程中，原煤中含有的水分較多，原煤在落煤管下落的過程中，由于重力的作用容易黏附在落煤管上，隨著濕煤逐漸增多造成落煤管堵塞。為此，根據(jù)落煤管堵煤形成原因，設(shè)計如圖3 所示給煤機壓縮空氣疏通裝置。裝置由壓縮空氣儲存罐、三層環(huán)形壓縮空氣母管、多支進(jìn)氣噴嘴及供氣管道和控制閥門等組成。儲氣罐引出壓縮空氣送至給煤機上部的原煤料斗，分別在給煤機入口插板門上層布置兩層、下部布置一層環(huán)形母管，壓縮空氣由環(huán)形母管通過金屬軟管送至焊接在料斗上的噴嘴接口，噴嘴出口緊貼煤斗內(nèi)壁，高壓空氣通過每層布置的6只噴嘴送入煤斗內(nèi)部。依靠壓縮空氣噴嘴形成高壓空氣，疏化原煤間的間隙，同時減少煤流與管內(nèi)壁的接觸面積，起到懸浮吹掃的作用，避免原煤懸浮下落時黏附在落煤管壁上，從而降低堵煤發(fā)生概率[9-10]。

圖3 給煤機壓縮空氣疏通裝置

2.2 給煤機壓縮空氣疏通裝置投運要求

為防止噴嘴堵塞，減少對制粉系統(tǒng)影響，起到穿透、活化作用，正常投運期間將進(jìn)氣壓力（儲氣罐壓力） 保持在0.3～0.4 MPa，三層進(jìn)氣門微開保持10%～20%左右即可。

當(dāng)來煤出現(xiàn)濕粘和板結(jié)等變化或發(fā)生斷煤時，可適當(dāng)提高進(jìn)氣壓力至0.5 MPa 左右，根據(jù)不同的蓬煤位置，靈活開啟開大相應(yīng)層的進(jìn)氣門開度，增強其疏通效果。

當(dāng)兩套系統(tǒng)同時需要投運時，應(yīng)注意壓縮空氣系統(tǒng)母管壓力的監(jiān)視，若下降過快或變化幅度大時，應(yīng)逐臺給煤機進(jìn)行疏通、投運，防止因用氣量過大影響壓縮空氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

根據(jù)需要對任一套系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時，尤其是投用最下層疏通壓縮空氣時，應(yīng)注意對給煤機電流波動影響的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)明顯升高時，應(yīng)調(diào)整調(diào)整或關(guān)小進(jìn)氣手動門。

當(dāng)機組處于備用或檢修狀態(tài)時，磨煤機需要停運，此時應(yīng)及時關(guān)閉各層進(jìn)氣手動門。

3 防堵裝置應(yīng)用

3.1 給煤機壓縮空氣疏通裝置試驗

給煤機壓縮空氣疏通裝置現(xiàn)場安裝效果如圖4 所示，為進(jìn)一步全面掌握該機組B 給煤機壓縮空氣活化防堵裝置，在不同方式下的工作效果和產(chǎn)生的相關(guān)影響，尋求最佳工作方式，不斷完善調(diào)節(jié)方案，進(jìn)行投運試驗，該試驗內(nèi)容主要包括單層獨立試驗和多層聯(lián)合試驗，對不同進(jìn)氣壓力（0.3～0.7 MPa 5 個等級）、不同進(jìn)氣門開度（10%、25%、50%、75%、100%共5 個開度）累計進(jìn)行了35 個（15+20）工況的試驗，每個工況選取5 種不同進(jìn)氣閥門開度分別進(jìn)行試驗。

圖4 給煤機壓縮空氣疏通裝置現(xiàn)場安裝

在整個試驗過程中，對應(yīng)不同的試驗工況，壓縮空氣系統(tǒng)壓力基本沒有產(chǎn)生影響，壓力能夠保持穩(wěn)定在0.68 MPa 左右，得益于系統(tǒng)中設(shè)置的儲氣罐緩沖作用。

單層獨立試驗和多層聯(lián)合試驗時給煤機電流變化趨勢如圖5、圖6 所示。不考慮試驗期間煤質(zhì)變化的影響，單層試驗時，隨著壓力升高，當(dāng)壓力大于0.5 MPa 時，投運中、上層時無影響，投運最下層會影響給煤機電流稍有升高；多層組合試驗方式下，隨著試驗壓力的升高、進(jìn)氣量增大，對給煤機電流影響較為明顯，在0.6 MPa 壓力、三層全開方式下，對電流影響開始明顯顯現(xiàn)，在最高試驗壓力為0.7 MPa、三層全開時，電流可達(dá)4.3 A（正常電流約為3.3 A，額定電流為6.5 A），但沒有達(dá)到額定電流。給煤機電流略微升高的原因，由于疏通壓縮空氣壓力和流量的增加，增大了下煤的速度，增大給煤機皮帶上煤塊的線密度，進(jìn)而增加了給煤機皮帶上重量，加大給煤機電機負(fù)荷，因此給煤機電流略微升高。

圖5 單層獨立試驗時給煤機電流

圖6 多層聯(lián)合試驗時給煤機電流

單層獨立試驗和多層聯(lián)合試驗時給煤機內(nèi)溫度變化趨勢如圖7、圖8 所示，單層試驗時，較低壓力、較小的進(jìn)氣門開度下，進(jìn)氣量小溫度幾乎沒有變化；當(dāng)進(jìn)氣壓力的升高達(dá)0.7 MPa 時，進(jìn)氣門開度最小與最大時影響溫度降低約4 ℃；投運下層與上層時影響整體溫度降低約6 ℃，對給煤機正常運行不會產(chǎn)生不利影響。

圖7 單層獨立試驗時給煤機內(nèi)部溫度

整個試驗過程，每個實驗工況下磨煤機通風(fēng)量均沒有發(fā)生明顯影響變化。

單層獨立試驗和多層聯(lián)合試驗時磨煤機入口綜合溫度變化趨勢如圖9、圖10 所示，通過對相關(guān)試驗數(shù)據(jù)分析看出，溫度變化不大，沒有明顯規(guī)律性，即有某些工況升高，也有些工況下出現(xiàn)降低現(xiàn)象，因此，影響并不明顯?？赡艿挠绊懸蛩厥且蚶滹L(fēng)的摻入影響溫度降低，影響通風(fēng)量的升高，進(jìn)而自動關(guān)小熱風(fēng)調(diào)門，會出現(xiàn)因通風(fēng)量和出口溫度變化改變冷熱風(fēng)調(diào)門開度，頻繁交替作用，直至影響變小時達(dá)到暫態(tài)平衡。

圖8 多層聯(lián)合試驗時給煤機內(nèi)部溫度

圖9 單層獨立試驗時磨煤機入口綜合溫度

各實驗工況下對冷、熱風(fēng)調(diào)門開度影響變化不明顯，在較高的試驗壓力下（0.7 MPa）會有影響開度增大也有關(guān)小現(xiàn)象。原因同樣是因冷風(fēng)的摻入影響溫度降低，熱風(fēng)調(diào)門和冷風(fēng)調(diào)門頻繁自動調(diào)節(jié)，直至達(dá)到暫態(tài)的平衡。

圖10 多層聯(lián)合試驗時磨煤機入口溫度

3.2 給煤機壓縮空氣疏通裝置應(yīng)用效果

給煤機壓縮空氣疏通裝置自2020 年3 月20 日安裝完畢后，至今運行正常，在摻燒煤質(zhì)濕度和黏度基本相同的條件下，該給煤機斷煤現(xiàn)象明顯減少，最近一次斷煤情況如圖11 所示，進(jìn)行就地檢查，發(fā)現(xiàn)給煤機因板結(jié)的煤塊堵在皮帶與落煤口處，導(dǎo)致斷煤。

圖11 給煤機斷煤情況

給煤機壓縮空氣疏通裝置投運后，曾出現(xiàn)影響給煤機電流升高的問題，經(jīng)現(xiàn)場實驗、排查后，確定為投運下層吹掃壓縮空氣影響，將儲氣罐進(jìn)氣手動門全開且保持進(jìn)氣壓力為0.69 MPa，調(diào)整運行方式，微開中上層、停運下層后恢復(fù)正常電流。

綜合目前給煤機壓縮空氣疏通裝置投運后出現(xiàn)的斷煤情況，在出現(xiàn)斷煤后，三層壓縮空氣全開，提高壓縮空氣壓力，仍會出現(xiàn)不下煤的情況，在停止磨煤機運行后打開給煤機觀察孔，發(fā)現(xiàn)積煤堵在下層壓縮空氣和皮帶落煤口之間，壓縮空氣吹不動，雖然加裝壓縮空氣清堵裝置后，斷煤情況有很大改善，但對特別黏的煤效果不明顯，需要從源頭上改進(jìn)燃煤摻配帶來的影響，不能單純依賴清堵裝置。

4 結(jié)語

面對火電機組經(jīng)營的困境，燃煤摻燒已經(jīng)成為火電機組生產(chǎn)運行的必由之路，給煤機堵煤對于直吹式磨煤機來說，斷煤對負(fù)荷、機組安全運行等影響很大。采用給煤機壓縮空氣疏通裝置，能夠有效解決給煤機落煤管堵煤問題，避免給煤機落煤管堵煤造成的機組大幅降低負(fù)荷，減小對機組安全穩(wěn)定運行的影響，大大降低了工人疏通堵煤勞動強度，同時有效降低飛灰可燃物含碳量，節(jié)約發(fā)電煤耗，減少環(huán)境污染。