火力發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和節(jié)能降耗

唐德強(qiáng)

（秦能齊源電力工程設(shè)計(jì)有限公司濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250101）

1 火力發(fā)電廠(chǎng)的節(jié)能與降耗

火力發(fā)電廠(chǎng)的節(jié)能降耗是優(yōu)化我國(guó)經(jīng)濟(jì)資源和戰(zhàn)略資源的重要舉措，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能的核心?；鹆Πl(fā)電廠(chǎng)的節(jié)能應(yīng)該成為能源節(jié)能的核心。燃煤電廠(chǎng)節(jié)能的關(guān)鍵是降低能源消耗。煤炭作為電廠(chǎng)的“燃料”，約占電廠(chǎng)總成本的70%。這是發(fā)電企業(yè)效率高低的關(guān)鍵，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的關(guān)鍵。同時(shí)，運(yùn)煤系統(tǒng)占地面積大、加工設(shè)備多、總功率高。因此，煤炭輸送系統(tǒng)是電廠(chǎng)節(jié)能的關(guān)鍵之一。

火力發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容是電站規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和生產(chǎn)管理。設(shè)計(jì)是工程的基石，節(jié)能是運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家政策和規(guī)定。在節(jié)能方面，以能源經(jīng)濟(jì)為主體，學(xué)習(xí)世界上的先進(jìn)創(chuàng)新理念，并對(duì)發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行綜合分析。

2 火力發(fā)電廠(chǎng)燃煤運(yùn)煤系統(tǒng)概述

火電廠(chǎng)燃煤運(yùn)煤系統(tǒng)是將煤從卸料場(chǎng)運(yùn)到煤場(chǎng)，從煤場(chǎng)運(yùn)到鍋爐煤倉(cāng)的輸送系統(tǒng)。煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)通常包括拖車(chē)、滑輪、煤帶式輸送機(jī)和粉碎機(jī)等。一般情況下，運(yùn)煤系統(tǒng)可以自動(dòng)完成整個(gè)運(yùn)煤過(guò)程，為火力發(fā)電廠(chǎng)提供大量的優(yōu)質(zhì)煤炭資源，確保發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)行。運(yùn)煤系統(tǒng)是電廠(chǎng)的重要組成部分，因此，電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，是決定發(fā)電系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。因此，對(duì)電廠(chǎng)的煤炭運(yùn)輸、設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和設(shè)備維護(hù)都有很高要求。近年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電廠(chǎng)燃煤輸送設(shè)備和系統(tǒng)正逐步走向自動(dòng)化、科技化和智能化。電廠(chǎng)自動(dòng)化的整體水平得到了提高。

3 電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)存在的問(wèn)題

3.1 輸送帶問(wèn)題

如果輸送帶很窄，運(yùn)煤系統(tǒng)將無(wú)法正常工作，這主要由以下原因造成：①設(shè)計(jì)不合理，當(dāng)物料進(jìn)入運(yùn)煤系統(tǒng)輸送帶時(shí)，會(huì)發(fā)生碰撞；②安裝托輥時(shí)皮帶兩側(cè)張力不同；③由于卸料裝置安裝不當(dāng)，導(dǎo)致皮帶兩側(cè)強(qiáng)度不一致。此外，滑脫也是常見(jiàn)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致輸煤系統(tǒng)磨損，甚至引起火災(zāi)。

3.2 人為因素造成的問(wèn)題

由于電廠(chǎng)燃煤輸送系統(tǒng)的特殊性，操作人員和技術(shù)人員必須具有較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但是實(shí)際情況，燃料電廠(chǎng)工作人員的整體質(zhì)量和安全意識(shí)都很低，經(jīng)常忽視相關(guān)的規(guī)章制度和業(yè)務(wù)規(guī)則，大大增加了燃煤電廠(chǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 區(qū)域控制問(wèn)題

電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，如果這種情況得不到控制，會(huì)嚴(yán)重威脅工人健康，引發(fā)其他危險(xiǎn)。煤粉極易燃，如果空氣中煤粉含量過(guò)高，可能會(huì)引起火災(zāi)或爆炸，給企業(yè)造成不可估量的損失。在粉塵環(huán)境中，很多設(shè)備的使用壽命也受到影響。

3.4 煤炭特性

燃煤發(fā)電廠(chǎng)中，如果煤炭較潮濕，在原煤運(yùn)輸過(guò)程中輸送帶可能會(huì)發(fā)生堵塞，影響正常運(yùn)煤。此外，部分煤炭長(zhǎng)期存儲(chǔ)后，增加了自燃的可能性和發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 環(huán)境因素引起的問(wèn)題

電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，完全暴露在外部環(huán)境，受到外部環(huán)境嚴(yán)重影響，無(wú)法正常運(yùn)行。如果有冰雹，剩余的煤很可能會(huì)坍塌；干旱和霜凍也可能影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，使煤炭無(wú)法正常運(yùn)輸，對(duì)電廠(chǎng)正常發(fā)電產(chǎn)生不利影響。

4 電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為優(yōu)化運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重視節(jié)能要求，煤炭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，符合建設(shè)節(jié)能社會(huì)的要求，符合環(huán)保要求，創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)。

輸煤系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)工藝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。輸煤系統(tǒng)主要包括卸煤設(shè)備、皮帶機(jī)械、煤過(guò)濾器和磨煤機(jī)等配套設(shè)備。煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)備分布廣泛，系統(tǒng)運(yùn)行引發(fā)諸多問(wèn)題，工作環(huán)境復(fù)雜，流程困難。因此，電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)需要綜合優(yōu)化。煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的主要過(guò)程是將煤炭運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)設(shè)施中，然后將其運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存地點(diǎn)。煤場(chǎng)中的煤由帶式破碎機(jī)輸送到格柵破碎機(jī)，然后由格柵破碎機(jī)輸送到前部破碎機(jī)。電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是煤場(chǎng)自燃造成的損失、篩分裝置效率低，以及運(yùn)輸過(guò)程中煤粉過(guò)多。因此，有必要分析這一過(guò)程存在的問(wèn)題，提出具體措施。

4.1 盡量減少煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸鏈

每次運(yùn)煤都存在粉塵、磨損、堵煤等問(wèn)題。如果系統(tǒng)工作不正常，功耗將會(huì)增加。因此，煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工廠(chǎng)的實(shí)際情況盡可能簡(jiǎn)單化。降低運(yùn)煤系統(tǒng)的故障率和能耗。

4.2 嚴(yán)格管控煤場(chǎng)煤的儲(chǔ)存量

一般來(lái)說(shuō)，鍋爐中儲(chǔ)存的煤的最大數(shù)量是20 d，使用揮發(fā)性褐煤時(shí)，儲(chǔ)存時(shí)間不得超過(guò)15 d，產(chǎn)能過(guò)?？赡軐?dǎo)致煤炭自燃。

4.3 運(yùn)煤系統(tǒng)過(guò)程中的篩煤機(jī)

篩煤機(jī)選型必須準(zhǔn)確，設(shè)備必須適應(yīng)系統(tǒng)使用。許多煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)在篩分和研磨系統(tǒng)中存在缺陷。因此，為提高運(yùn)煤系統(tǒng)效率，需要一種適合實(shí)際煤質(zhì)的篩分裝置。

4.4 運(yùn)煤系統(tǒng)

我國(guó)傳統(tǒng)的運(yùn)煤系統(tǒng)主要采用人工控制或部分集中控制。目前，可以充分利用PLC 系統(tǒng)來(lái)提高運(yùn)行的連續(xù)性和效率。

上述方式極大優(yōu)化了運(yùn)煤系統(tǒng)，形成高效、靈活和自動(dòng)化的運(yùn)煤系統(tǒng)。

5 發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)的節(jié)能降耗

中國(guó)資源豐富，然而，由于人口眾多，人均資源利用率低，節(jié)能難度很大。燃煤發(fā)電站是發(fā)電和能源消費(fèi)的重要組成部分，節(jié)能勢(shì)在必行。

5.1 減少運(yùn)煤系統(tǒng)的電力損耗

5.1.1 節(jié)能降耗的意義

（1）降低發(fā)電成本，具有可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）電站運(yùn)煤系統(tǒng)還可以節(jié)約能源和資源。

（3）響應(yīng)國(guó)家低碳生活和節(jié)能號(hào)召。

5.1.2 電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)能耗分析

目前，我國(guó)煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的能源消耗主要包括煤炭運(yùn)輸設(shè)備的消耗和電力消耗的修正。在各種用電方式中，設(shè)備運(yùn)行能耗最高。

5.1.3 電廠(chǎng)燃煤處理系統(tǒng)中的浪費(fèi)

在電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中，電能浪費(fèi)是非常重要的問(wèn)題。

（1）運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。這種情況往往是由整體設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、設(shè)備選擇不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻摹Ｔ谄髽I(yè)管理和規(guī)劃中，存在很多問(wèn)題，如煤炭的裝載、煤炭的儲(chǔ)運(yùn)暴露、煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)不合理等，導(dǎo)致運(yùn)煤系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備不能在正常負(fù)荷下運(yùn)行，造成電力浪費(fèi)。

（2）缺乏經(jīng)濟(jì)性。在電廠(chǎng)煤炭運(yùn)送系統(tǒng)中，部分人員缺乏節(jié)約意識(shí)，導(dǎo)致資源和能源巨大浪費(fèi)。

5.2 節(jié)能措施

（1）合理設(shè)計(jì)運(yùn)煤系統(tǒng)。本文的主要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約能源，即電廠(chǎng)在設(shè)計(jì)運(yùn)煤系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選擇合適的設(shè)備設(shè)施，減少通道切換造成的長(zhǎng)期不平衡。煤炭管理系統(tǒng)的操作安排在同一時(shí)間，減少設(shè)備操作和煤炭系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間，降低設(shè)備的操作時(shí)間。根據(jù)實(shí)際需要和操作模式，減少能源消耗，盡可能簡(jiǎn)化工作流程。

（2）節(jié)約理念。發(fā)電本身是一項(xiàng)非常昂貴的活動(dòng)，電廠(chǎng)必須堅(jiān)持節(jié)能理念。只有培養(yǎng)員工的節(jié)約意識(shí)，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，營(yíng)造效率最大化的工作氛圍，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約。

（3）提高操作人員的技能。為了提高培訓(xùn)的質(zhì)量和效果，不僅要注重理論，而且要關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、操作員培訓(xùn)、業(yè)務(wù)原則和方法訓(xùn)練。在火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備操作實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，熟悉各種設(shè)備的使用方法，縮短設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。

（4）完善照明系統(tǒng)的電源管理。照明的安全性和成本效益是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，許多發(fā)電廠(chǎng)的照明設(shè)施必須持續(xù)運(yùn)作。然而在某些情況下，受設(shè)備工作時(shí)間和照明的要求，前燈必須關(guān)閉。

（5）加強(qiáng)除塵設(shè)備管理。除塵設(shè)備應(yīng)與照明設(shè)備相同。使用后立即停止電源，直到下一次啟動(dòng)。這可以降低除塵設(shè)備的能源消耗，是一項(xiàng)重要節(jié)能措施。

5.3 煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的節(jié)能

在運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能采用可靠的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，提高系統(tǒng)的機(jī)械化水平和自動(dòng)化水平，提高運(yùn)煤系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時(shí)，應(yīng)研究性能檢測(cè)設(shè)備的特點(diǎn)，積極采用新技術(shù)，選用最先進(jìn)的輔助設(shè)備，優(yōu)化節(jié)能。新技術(shù)、新設(shè)備和新應(yīng)用材料應(yīng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上加以證明。在運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了一系列節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

（1）起重機(jī)設(shè)備的耗電量是電廠(chǎng)總耗電量的重要組成部分。利用變頻技術(shù)調(diào)整供電車(chē)輛和旋轉(zhuǎn)設(shè)備的頻率變化，提高啟動(dòng)和制動(dòng)性能，是最有效的節(jié)能降耗方法。

（2）輸送帶采用Y 系列電機(jī)，提高電機(jī)效率。通過(guò)降低啟動(dòng)電流，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率的正常值，可以縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇范圍，也可以反復(fù)增加功率，節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)消耗。

（3）永磁體的優(yōu)點(diǎn)是采用稀土材料，永磁體無(wú)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，具有節(jié)能、磁場(chǎng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和重量輕等特點(diǎn)。在相同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，與電磁鐵相比，永磁體具有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。運(yùn)煤系統(tǒng)采用永磁消除器，設(shè)備配置減少約100 kW，年節(jié)能80 萬(wàn)千瓦。電網(wǎng)電價(jià)為0.27 元/（kW·h），每年可節(jié)省21.6 萬(wàn)元。

5.4 燃料管理和控制裝置的設(shè)計(jì)和改進(jìn)

節(jié)能的最后一步是對(duì)生產(chǎn)鏈的控制和管理。除上述系統(tǒng)外，運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還應(yīng)明確監(jiān)測(cè)設(shè)施和生產(chǎn)管理，以方便燃煤電廠(chǎng)的管理、供應(yīng)和需求，以及運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行，節(jié)省能源。

（1）改進(jìn)燃料管理和控制設(shè)計(jì)。監(jiān)測(cè)設(shè)施的建立和完善，以及創(chuàng)新管理模式的創(chuàng)建，可以有效管理和運(yùn)營(yíng)燃料發(fā)電廠(chǎng)，了解煤炭分布，設(shè)計(jì)最好的燃料采購(gòu)計(jì)劃，減少能源消耗。

（2）制定設(shè)計(jì)規(guī)范，增加設(shè)備使用，節(jié)約能源。運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)明確煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，相應(yīng)的運(yùn)行要求和運(yùn)煤生產(chǎn)方式，為控制煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗提供評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)及其運(yùn)行方式不合理，都不能保證能源的有效利用。在運(yùn)煤系統(tǒng)正常、安全生產(chǎn)過(guò)程中，避免停機(jī)故障對(duì)人員和設(shè)備的損害，節(jié)約能源。

6 結(jié)語(yǔ)

煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是為了節(jié)約能源。對(duì)電廠(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化，做好工藝優(yōu)化、設(shè)備配置、輸煤系統(tǒng)設(shè)備選型等。大力推進(jìn)智能系統(tǒng)建設(shè)，為煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)使用創(chuàng)造條件，大量節(jié)約能源。