新型智能氣動(dòng)防堵清堵系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

李 鵬

（大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠設(shè)備部，河北 張家口 075133）

1 鍋爐概況

大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠1～8 號(hào)機(jī)組鍋爐均為東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、全懸吊、平衡通風(fēng)、燃煤汽包鍋爐，其中1、2 號(hào)鍋爐 型 號(hào) 為DG1025/177-2，3～8 號(hào) 鍋 爐 型 號(hào) 為DG1025/18.2-Ⅱ4。鍋爐制粉系統(tǒng)均采用冷一次風(fēng)正壓直吹式，配有6 個(gè)原煤倉(cāng)和6 臺(tái)中速磨煤機(jī)，正常運(yùn)行4 臺(tái)磨能帶額定負(fù)荷，1 臺(tái)備用，1 臺(tái)檢修。

2 鍋爐原煤倉(cāng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)狀

大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠鍋爐原煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)為雙曲線鋼斗結(jié)構(gòu)，上部接口直徑為5 600 mm，下部接口直徑為1 000 mm，高度為5 280 mm；圓形鋼斗內(nèi)壁涂抹30 mm 厚鐵鋼砂漿耐磨層，雙曲線煤斗內(nèi)鋪設(shè)有耐磨鑄石板。由于燃料價(jià)格成本的不斷攀升，火電企業(yè)面臨著前所未有的經(jīng)營(yíng)壓力，為降低燃料成本對(duì)企業(yè)的影響，配煤摻燒工作是降低燃料成本的重要手段。在火電企業(yè)大面積開展配煤摻燒工作的大背景下，配煤摻燒工作力度不斷加大，煤質(zhì)劣化趨勢(shì)明顯。由于劣質(zhì)煤物料表面粒度較小，粉面比例較多，總水分較大，黏度較高，以及原煤在輸煤系統(tǒng)中運(yùn)輸不暢時(shí)，需用大量水沖洗，致使原煤中含有大量水分等原因，原煤倉(cāng)底部及下料口部位產(chǎn)生了煤粘壁的現(xiàn)象，淤積了大量的煤泥，使料倉(cāng)容積減小，尤其在冬季，含水較高的煤形成凍塊，嚴(yán)重影響了下料順暢，造成原煤倉(cāng)結(jié)拱嚴(yán)重，導(dǎo)致給煤機(jī)經(jīng)常斷煤，需人工疏通才能保證設(shè)備正常運(yùn)行。不但影響機(jī)組出力、污染環(huán)境，同時(shí)還存在很大的安全隱患。

3 原煤倉(cāng)堵塞的形式及部位分析

原煤倉(cāng)結(jié)拱根據(jù)部位、形狀的不同，基本可分為圖1 的4 種形式，大致分為拱狀、拋物線狀，盲拱狀等。堵塞的部位，大多數(shù)在原煤倉(cāng)下部落煤管閘板門上方1.5～4 m 以內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)某處開始黏結(jié)薄層物料，黏結(jié)后原煤倉(cāng)內(nèi)壁摩擦力增大，然后沿軸向與徑向方向不斷延伸，逐步造成粘結(jié)物料厚度增加，最終形成不同形狀而堵塞，從而造成鍋爐制粉系統(tǒng)斷流。原煤倉(cāng)中部雙曲線凸起位置搭拱為蓬煤：在煤炭含水量較大，原煤倉(cāng)停用時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，易造成煤面沿煤倉(cāng)內(nèi)壁的板結(jié)硬化而蓬煤，使原煤倉(cāng)中部或上部搭拱堵塞。

圖1 原煤倉(cāng)結(jié)拱形式

4 常規(guī)疏通方式的局限性分析

4.1 原煤倉(cāng)堵煤的傳統(tǒng)常規(guī)疏通方式

原煤倉(cāng)堵煤的傳統(tǒng)常規(guī)疏通方式主要有以下幾種方式：

1）液壓疏通機(jī)；

2）外部機(jī)械振打；

3）空氣炮；

4）內(nèi)設(shè)置機(jī)械搗棒或機(jī)械攪拌裝置；

5）敷設(shè)橡膠板。

另外還有加裝高分子板、在落煤管易閉塞處開設(shè)人孔或手孔、放炮，爆炸破拱等措施。

4.2 常規(guī)疏通方式的局限性分析

1）液壓疏通機(jī)：設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)工作量大，對(duì)原煤倉(cāng)的形狀有特殊要求。

2）外部機(jī)械振打：原煤倉(cāng)內(nèi)部粘煤板結(jié)時(shí)，效果較差，無法滿足清堵要求。

3）空氣炮：空氣氣流沖擊軌跡單一，只能向一個(gè)方向噴射氣流。

4）內(nèi)設(shè)置機(jī)械搗棒或機(jī)械攪拌裝置：清堵工作區(qū)域相對(duì)較小，對(duì)于處在原煤倉(cāng)高處的結(jié)拱堵煤現(xiàn)象效果較差。

5）敷設(shè)橡膠板：橡膠板耐磨性差，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損后，仍然出現(xiàn)結(jié)拱堵煤現(xiàn)象。

另外還有加裝高分子板、在落煤管易閉塞處開設(shè)人孔或手孔、放炮、爆炸破拱等措施，但堵煤現(xiàn)象一直沒有得到根治。

目前現(xiàn)有的原煤倉(cāng)結(jié)拱清堵疏通技術(shù)只是堵煤后的一種處理方式，不論是哪種技術(shù)，都不能保證煤不黏結(jié)在煤倉(cāng)和落煤管內(nèi)壁上。即使是高分子襯板，雖然摩擦系數(shù)很小，但畢竟有摩擦系數(shù)，在很多環(huán)境或工況下也不能滿足運(yùn)行要求，尤其是在應(yīng)用一段時(shí)間磨出痕跡后，就失去了防堵的作用，導(dǎo)致原煤倉(cāng)斷煤影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行的問題一直存在。

5 新型智能氣動(dòng)防堵清堵系統(tǒng)介紹

5.1 防堵清堵理念

解決堵煤?jiǎn)栴}首先要做到的是預(yù)防，一味的清堵永遠(yuǎn)被動(dòng)的。因此，制粉系統(tǒng)迫切需要一種能夠預(yù)防性主動(dòng)防堵的設(shè)備徹底解決原煤倉(cāng)堵煤的問題。

5.2 智能氣動(dòng)防堵系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）解決潮濕、黏結(jié)、油膩等物料的卸料堵塞問題；

2）預(yù)防性主動(dòng)防堵；

3）閥體采用不銹鋼材料，無堵塞設(shè)計(jì)；

4）沖擊頭和伸縮彈簧的壽命近100 000 次來回，硬度（HRC）達(dá)到28～32；

5）低空氣消耗，單一氣噴器耗氣小于0.09 m3/每脈沖；

6）可安裝在金屬，混凝土，玻璃纖維等材料上，安裝簡(jiǎn)單，對(duì)容器不造成傷害；

7）使用溫度最高可達(dá)260 ℃（華氏500℉）。

智能氣動(dòng)防堵系統(tǒng)投入運(yùn)行后，設(shè)備可處于7×24 h 長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作狀態(tài)。在沖擊頭的作用下，提前預(yù)防堵煤現(xiàn)象的發(fā)生。確保煤倉(cāng)下料順暢，避免每年多次的人工清堵工作，節(jié)省人力成本，達(dá)到節(jié)能降耗及安全運(yùn)行的目的。

5.3 智能氣動(dòng)防堵設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成

一套典型的智能氣動(dòng)防堵設(shè)備的系統(tǒng)里包括若干個(gè)重要位置的氣噴器、高速卸氣電磁閥門、電氣控制儀和空氣儲(chǔ)罐（如圖2 所示）。整個(gè)系統(tǒng)可以獨(dú)立操作，也可輕易和其他設(shè)備或自動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合使用。根據(jù)卸料要求不同，系統(tǒng)可按順序從容器壁噴出高速氣流，強(qiáng)勁的空氣沖力使其脫離料倉(cāng)內(nèi)壁，物料自然的落在排料口處，即使是8 m 直徑的物料，也可以在每次氣波沖擊下排出，而且是均勻排出。

圖2 智能氣動(dòng)防堵設(shè)備簡(jiǎn)圖

5.4 氣噴器的工作原理介紹

新型智能氣動(dòng)防堵清堵系統(tǒng)的核心部件為氣噴器，氣噴器的工作原理是利用高壓氣體和金屬?zèng)_擊頭組合對(duì)落料倉(cāng)壁進(jìn)行沖擊和360°圓形高壓氣掃，能夠有效避免物料貼壁、結(jié)拱、

鼠洞等現(xiàn)象的出現(xiàn)，是由高壓氣體、金屬?zèng)_擊頭、高速卸氣電磁閥等組成的預(yù)防性主動(dòng)防堵系統(tǒng)，系統(tǒng)工作由PLC 控制，在0～500 ms 的時(shí)間內(nèi)將沖擊頭迅速打開，氣體噴出并在物料和倉(cāng)壁間形成圓形清掃面（直徑500～1 000 mm），使得濕粘的物料沒有機(jī)會(huì)掛在倉(cāng)壁上（如圖3 所示）。

圖3 氣噴器的工作原理

6 原煤倉(cāng)智能氣動(dòng)防堵系統(tǒng)改造方案

6.1 智能氣動(dòng)防堵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自給煤機(jī)落煤筒直管向上，空間高度從雙曲線煤斗的下錐口開始起往上0.5 m 處，按間隔1 m，自下而上安裝四層氣噴器，每圈均布安裝的數(shù)量為3、3、4、5。在圓形鋼斗距過渡錐斗上部0.3 m 高處均布一層，安裝5 個(gè)氣噴器，共計(jì)20 個(gè)（如下頁(yè)圖4 所示）。

圖4 氣噴器安裝布置示意圖

由于本防堵系統(tǒng)創(chuàng)新理念是：設(shè)備工作于7×24 h 預(yù)防性主動(dòng)防堵的工作狀態(tài)。所以，只要保證雙曲線煤斗部分不發(fā)生堵煤，其它地方的堵煤就會(huì)迎刃而解。

6.2 安裝步驟

1）根據(jù)具體型號(hào)，在原煤倉(cāng)壁上預(yù)先開好孔，安裝時(shí)首先在外壁上開孔位置固定焊接好法蘭（內(nèi)螺紋）。

2）測(cè)量好沖擊頭進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)的距離后把有螺紋的沖擊頭本體旋進(jìn)去再鎖緊緊固螺栓（如圖5 所示）。

圖5 氣噴器安裝示意圖