火電企業(yè)給煤機(jī)電動(dòng)插板門防磨技術(shù)應(yīng)用

張建彪

(寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750403)

在燃煤機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中，由于給煤機(jī)系統(tǒng)的落煤管經(jīng)常發(fā)生磨穿情況，導(dǎo)致煤粉的泄漏頻發(fā)，這除了影響維護(hù)人員的身心健康外，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)保事件發(fā)生，同時(shí)也致使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重下降。本文以寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司給煤機(jī)下電動(dòng)插板門改造為例，分析給煤機(jī)電動(dòng)插板門下方位置缺陷發(fā)生的原因，并介紹相應(yīng)的處理方案及所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，為火電廠制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供改造參考。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱京能寧東公司)一期為2臺(tái)660 MW火電機(jī)組，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行，螺旋管圈加垂直管直流爐，單爐膛，一次中間再熱，采用四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，中速磨煤機(jī)配正壓直吹制粉系統(tǒng)。磨煤機(jī)為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGM113G-Ⅱ型中速磨煤機(jī)。每臺(tái)鍋爐配6臺(tái)HD-BSC26 型稱重式計(jì)量給煤機(jī)。

HD-BSC26 型稱重式計(jì)量給煤機(jī)是用于燃煤火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)的主要給煤設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、均勻給煤[1]，并在給煤過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確的稱重計(jì)算，而且能夠根據(jù)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)需要，自動(dòng)調(diào)節(jié)給煤量，使實(shí)際給煤量和鍋爐負(fù)荷相匹配。給煤機(jī)設(shè)備主要有殼體、托輥、滾筒、膠帶、清掃鏈裝置等部分，驅(qū)動(dòng)滾筒裝置、稱重傳感器、測(cè)速傳感器、軸承、進(jìn)出口電動(dòng)插板門、堵煤監(jiān)測(cè)裝置、跑偏監(jiān)測(cè)裝置等主要部件組成控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部分。

HD-BSC26型稱重式計(jì)量給煤機(jī)工作時(shí)，煤從儲(chǔ)煤倉(cāng)通過(guò)進(jìn)煤電動(dòng)插板門進(jìn)入給煤機(jī)，由計(jì)量輸送膠帶送到給煤機(jī)出煤口[2]，經(jīng)出煤口電動(dòng)插板門進(jìn)入磨煤機(jī)制粉后，直接由粉管送入鍋爐爐膛進(jìn)行燃燒。

2 制粉系統(tǒng)存在問(wèn)題

安全和環(huán)保是電力生產(chǎn)企業(yè)不可逾越的紅線，關(guān)系到廣大員工的生命安全和企業(yè)財(cái)產(chǎn)。制粉系統(tǒng)是火力發(fā)電廠必不可少的設(shè)備。由于燃煤品質(zhì)發(fā)生變化，制粉系統(tǒng)中給煤機(jī)系統(tǒng)的落煤管經(jīng)常發(fā)生磨穿情況，導(dǎo)致煤粉的泄漏缺陷頻發(fā)，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)安全的生產(chǎn)和環(huán)保造成較大影響，主要有以下3點(diǎn)。

1) 制粉系統(tǒng)必須停運(yùn)處理，機(jī)組必須降負(fù)荷運(yùn)行，影響公司全面電量目標(biāo)。

2) 泄漏的煤粉容易堆積在磨煤機(jī)分離器上部，該區(qū)域溫度較高，如果積粉未被及時(shí)清理，則容易發(fā)生煤粉自燃，造成火災(zāi)。這除了給企業(yè)安全運(yùn)行留下巨大隱患，還增加了運(yùn)行人員巡檢的工作量。

3) 泄漏的煤粉細(xì)顆粒彌漫在空氣中，由于廠房是封閉管理，煤粉顆粒長(zhǎng)時(shí)間處于漂浮狀態(tài)，磨煤機(jī)間的環(huán)境粉塵量大，作業(yè)人員的工作環(huán)境非常惡劣。檢修人員必須佩戴防護(hù)口罩才能正常開展檢修作業(yè)，嚴(yán)重危害檢修人員的人身健康。此外還增加了不必要的清潔工作，導(dǎo)致保潔人員工作量和工作強(qiáng)度變大，也增加了個(gè)人防護(hù)裝備(PPE)的費(fèi)用支出。

所以，正是給煤機(jī)出料口經(jīng)常出現(xiàn)的原煤泄露故障，造成給煤機(jī)、磨煤機(jī)系統(tǒng)被迫退備，這極大地影響了機(jī)組的負(fù)荷和安全生產(chǎn)。

HD-BSC26 型稱重式給煤機(jī)出口落料經(jīng)過(guò)下電動(dòng)插板門后，直接經(jīng)直徑為610 mm的落煤管進(jìn)入磨煤機(jī)室。由于從給煤機(jī)出口到下電動(dòng)插板門有將近1 m的落差，原煤長(zhǎng)時(shí)間的沖擊與磨損，導(dǎo)致給煤機(jī)出口下插板門與落料管連接天圓地方部位管道外漏，造成原煤大量泄漏，嚴(yán)重影響給煤機(jī)與磨煤機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。沖擊磨損區(qū)域見圖1。

圖1 給煤機(jī)下電動(dòng)插板門示意圖

給煤機(jī)下插板電動(dòng)門天圓地方部位發(fā)生泄露，處理起來(lái)十分困難，該設(shè)備安裝位置介于給煤機(jī)與磨煤機(jī)之間的半空中，對(duì)該部位的操作屬于高空作業(yè)，因此作業(yè)前需要提前搭設(shè)腳手架，處理時(shí)還必須停運(yùn)該磨煤機(jī)、給煤機(jī)。制粉設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，泄露量越大、泄露頻率越高，大量的原煤外漏到磨煤機(jī)煤粉動(dòng)態(tài)分離器頂部，不但會(huì)污染現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，而且由于環(huán)境溫度高，原煤非常容易發(fā)生自燃現(xiàn)象，因此存在嚴(yán)重的安全隱患。

3 設(shè)備缺陷狀況分析

HD-BSC26型稱重式計(jì)量給煤機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)煤粒粒徑≤50 mm，而實(shí)際上，在多種因素的影響下，有較多粒徑>50 mm的原煤通過(guò)原煤倉(cāng)進(jìn)入給煤機(jī)，這也是給煤機(jī)出口電動(dòng)插板門天圓地方部位出現(xiàn)沖擊磨損的另一主要原因?，F(xiàn)場(chǎng)給煤機(jī)出口落料部位在設(shè)計(jì)安裝之初雖然已采取防磨貼瓷的措施，但是因?yàn)闆_擊力極大，天圓地方部位仍有大面積的脫瓷區(qū)域，此處最終因陶瓷脫落、沖刷磨損嚴(yán)重而出現(xiàn)穿孔，致使原煤大量外泄。

對(duì)給煤機(jī)下插板門天圓地方陶瓷脫落、磨損的位置和原本采取的防護(hù)措施進(jìn)行分析，可知原煤泄露主要有以下4個(gè)因素。

1) 給煤機(jī)出料口到下電動(dòng)插板門天圓部位有1 m多高的落差，5～88 t/h的原煤的自重會(huì)給此處帶來(lái)沖擊和磨損[3]。

2) 原煤里有一定量的超粒徑(粒徑>50 mm)石塊、雜物及硬物，其所產(chǎn)生的勢(shì)能會(huì)對(duì)天圓地方造成砸擊，嚴(yán)重影響此處平面粘接陶瓷片的粘貼效果，陶瓷脫落后長(zhǎng)時(shí)間的沖刷磨損致使原煤泄露。

3) 給煤機(jī)下電動(dòng)插板門通過(guò)下部天圓地方連接落料管，此處結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部凸出、緩沖落料、避免堵料的特點(diǎn)，但從結(jié)構(gòu)和材料上忽略了天圓地方防砸、防磨、減震的需求[4]。

4) 給煤機(jī)落料口、下電動(dòng)插板門的內(nèi)部后續(xù)都采用平面粘接陶瓷的方式來(lái)防磨防漏，但下插板門天圓地方部位的防磨防漏效果很差，經(jīng)常出現(xiàn)陶瓷脫落殼體磨穿的問(wèn)題。

4 解決方案

針對(duì)給煤機(jī)下插板門天圓地方因沖擊、磨損，而出現(xiàn)的泄露問(wèn)題，組織專題研究分析，得出3個(gè)解決方案。

1)把原有的煤粉管道擴(kuò)充，然后把方形電動(dòng)插板門改為圓形插板門，考慮到給煤機(jī)最大出力量，直徑擴(kuò)大后受磨煤機(jī)4根直徑為680 mm的煤粉管道空間位置影響無(wú)法安裝。

2)給煤機(jī)下電動(dòng)插板門型號(hào)為HD-BSC26.5，由沈陽(yáng)華電配套生產(chǎn)，天圓地方整體材料為不銹鋼材質(zhì)，總質(zhì)量達(dá)到640 kg，長(zhǎng)1.8 m，寬1.1 m，高0.6 m，整體更換造價(jià)高，施工作業(yè)難度大[5]。

3)依據(jù)給煤機(jī)下插板門現(xiàn)場(chǎng)的安裝位置，進(jìn)行下插板連接部天圓地方的更換，并對(duì)防磨進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。該方案最利于解決當(dāng)前泄露問(wèn)題。

原有的天圓地方基材采用不銹鋼材質(zhì)，后續(xù)泄露是沖擊磨損導(dǎo)致，采取了內(nèi)部平面貼瓷后，雖然能起到一定的延緩作用，但陶瓷脫落導(dǎo)致防磨功能喪失，因此出現(xiàn)了內(nèi)部沖擊磨損泄露的問(wèn)題。對(duì)天圓地方的位置特點(diǎn)及材質(zhì)進(jìn)行研究后，制作一種略大于原尺寸的天圓地方，保證上部插板門接口尺寸不變，下部落料管接口尺寸不變，給煤機(jī)落料及出力不變，基材仍采用不銹鋼。將4個(gè)斜平面分別分成3段倉(cāng)格，每段采用支撐筋板分割。在每個(gè)倉(cāng)格內(nèi)部表面采用10 mm厚陶瓷片立式鑲嵌，在天圓地方收口處采用臺(tái)階式收口，如圖2所示。陶瓷片之間、粘接面之間都涂有高分子有機(jī)粘接膠，高分子有機(jī)粘接膠固化后粘接牢固，柔韌性好，使整個(gè)天圓地方內(nèi)表面形成一個(gè)抗沖擊、減震又耐磨的“陶瓷張力網(wǎng)”。最終解決沖擊、砸擊、磨損引起的原煤泄露問(wèn)題。

圖2 新式天圓地方結(jié)構(gòu)示意圖

5 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

1#、2#鍋爐給煤機(jī)下電動(dòng)插板安裝新型陶瓷立式鑲嵌防磨天圓地方后，制粉系統(tǒng)從2018年試運(yùn)行至今，再未發(fā)生天圓地方設(shè)備和落料管處磨穿而導(dǎo)致原煤泄漏的問(wèn)題，運(yùn)行效果良好。2臺(tái)鍋爐給煤機(jī)下電動(dòng)插板天圓地方改造后產(chǎn)生的效益如下所示。

1)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用：日常處理給煤機(jī)下電動(dòng)插板門天圓地方漏點(diǎn)、腳手架搭設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)安裝補(bǔ)焊約產(chǎn)生費(fèi)用1 100元，改造前每臺(tái)鍋爐(12臺(tái))每4個(gè)月由機(jī)務(wù)進(jìn)行檢修，每個(gè)周期內(nèi)先后3次對(duì)電動(dòng)插板門天圓地方采取補(bǔ)焊處理措施，一年下來(lái)每臺(tái)爐共補(bǔ)焊處理9次電動(dòng)插板門天圓地方，一年2臺(tái)鍋爐的維護(hù)費(fèi)用為1 100×9×2=19 800元；改造前1臺(tái)鍋爐平均每年進(jìn)行6臺(tái)給煤機(jī)下電動(dòng)插板門天圓地方平面貼瓷，每臺(tái)鍋爐施工加陶瓷費(fèi)用為3 000×6=18 000元，一年2臺(tái)鍋爐的維護(hù)費(fèi)用3 000×6×2=36 000元，改造后一年內(nèi)機(jī)務(wù)檢修、外圍防磨施工再未處理，共節(jié)省費(fèi)用19 800+36 000=55 800元。

2)設(shè)備維修更換費(fèi)用：給煤機(jī)下電動(dòng)插板陶瓷立式鑲嵌防磨天圓地方1臺(tái)為12 000元，加上腳手架及安裝費(fèi)1 200元，共14 000元，采購(gòu)1臺(tái)套給煤機(jī)下電動(dòng)插板門的費(fèi)用為56 000元，2臺(tái)鍋爐共56 000×6×2=672 000，按照2臺(tái)鍋爐更換給煤機(jī)下電動(dòng)插板門費(fèi)用來(lái)算，共節(jié)省費(fèi)用672 000+1 200×12(安裝費(fèi))-14 000×12=518 400元。

3) 機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的效益：由于給煤機(jī)下電動(dòng)插板門天圓地方漏原煤，需停運(yùn)磨煤機(jī)及給煤機(jī)進(jìn)行檢查、補(bǔ)焊處理。停運(yùn)1臺(tái)磨煤機(jī)每小時(shí)損失10萬(wàn)kW·h電量，處理電動(dòng)插板門天圓地方缺陷用時(shí)4 h，每年2臺(tái)機(jī)組因下電動(dòng)插板門天圓地方需停運(yùn)磨煤機(jī)18次左右，上網(wǎng)電價(jià)按照0.23元/(kW·h)計(jì)算，損失的經(jīng)濟(jì)效益為0.23×100 000×4×18=414 000元。改造后的下電動(dòng)插板陶瓷立式鑲嵌防磨天圓地方基本不需要停運(yùn)檢查、補(bǔ)焊。故改造后較改造前每年達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益為414 000元。

在對(duì)給煤機(jī)下電動(dòng)插板門天圓地方泄露缺陷進(jìn)行處理時(shí)，作業(yè)屬于高空動(dòng)火類型，既需要搭設(shè)腳手架，還要進(jìn)行電火焊處理。在操作過(guò)程中需要圍蔽施工，需要防火渣掉落處理，以避免出現(xiàn)高處落高溫焊渣導(dǎo)致煤粉自燃的安全事故[5]。

對(duì)給煤機(jī)下電動(dòng)插板陶瓷立式鑲嵌防磨天圓地方的改造，在提高設(shè)備的可靠性及使用壽命的同時(shí)，也減少了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還降低了漏粉對(duì)維護(hù)及保潔人員身體健康的危害程度，節(jié)約了大量不必要PPE的使用和投入費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本支出，讓企業(yè)的節(jié)支增效取得了良好的成效。

6 結(jié)語(yǔ)

燃煤機(jī)組中制粉系統(tǒng)是保障燃料的重要輔機(jī)設(shè)備。對(duì)給煤機(jī)下電動(dòng)插板門天圓地方進(jìn)行改造，通過(guò)兩年時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行證明了改造使設(shè)備的可靠性得到了大幅提升，也切實(shí)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為所有燃煤機(jī)組同類型設(shè)備提供了可行的參考改造方案。