國能太倉電廠輸煤系統(tǒng)火災(zāi)隱患綜合治理改造

國能太倉發(fā)電有限公司 趙 桐

1 設(shè)備的現(xiàn)狀分析

國能太倉發(fā)電有限公司成立于2005年1月26日，是一家混合所有制發(fā)電企業(yè)，股東方為北京國電電力有限公司和協(xié)鑫眾能電力（蘇州）有限公司。公司總裝機容量1260MW，兩臺630MW 機組分別為國內(nèi)引進國外技術(shù)制造的超臨界機組，于2005年11月8日和2006年1月20日陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電。共有1C、2C、3C 帶式輸送機、進入廠區(qū)經(jīng)4C、5C、6C、6D 帶式輸送機運到煤場，斗輪機進行煤場儲存或分流輸送到筒倉或原煤倉。卸儲系統(tǒng)帶式輸送機按單路布置，帶寬1800mm，帶速3.5m/s，額定出力3000T/H，最大出力3600T/H，1C～5C 單路布置，6CD 雙路布置。

公司共計4臺機組上煤系統(tǒng)，由6CD、7C、8CD、9CD、10CD、11CD、12CD、13CD、14CD 帶式輸送機和滾軸篩、環(huán)式碎煤機、筒倉、葉輪給煤機等組成；煤場至原煤倉的皮帶除7C 皮帶輸送機外均為雙路布置，帶寬1400mm，帶速2.0m/s，設(shè)計出力1500T/H。

2 設(shè)備現(xiàn)場存在的原因

目前輸煤部分區(qū)域粉塵揚塵超標，存在積煤、積粉火災(zāi)隱患。計劃對現(xiàn)有噴淋設(shè)施、落料管、導(dǎo)料槽以及清掃器進行降塵、抑塵改造，提升系統(tǒng)安全可靠運行及環(huán)保降塵、抑塵性能。

3 改造目標和方案

通過本次輸煤系統(tǒng)火災(zāi)隱患綜合治理改造項目，可以取得以下預(yù)期效果。第一，通過改造后保證轉(zhuǎn)運站粉塵污染大大降低，達到國家環(huán)保濃度要求。第二，保證改造的部位物料不堵煤，工作人員的工作強度得到了降低。第三，燃煤運行下落的落料不跑偏，提高膠帶的輸送效率，保證改造后不會產(chǎn)生重載跑偏情況，達到膠帶設(shè)計輸送能力[1]。第四，設(shè)備使用壽命較目前大大提高，有效降低轉(zhuǎn)運站各項設(shè)備的維護工作量，保證輸煤設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。改造方案包括3-DEM曲線溜槽改造、雙密封導(dǎo)料槽改造、干霧抑塵改造。

4 改造說明

4.1 3-DEM 曲線溜槽技術(shù)介紹

這種技術(shù)是以離散元法為基礎(chǔ)，建模時采取的是SolidWorks 三維立體設(shè)計技術(shù)，使用先進的仿真軟件分析散狀物料輸送時，其顆粒的運行軌道，并對此進行模擬。通過真實地模擬，設(shè)計人員可以更好地設(shè)計、測試并優(yōu)化散狀物料的處理設(shè)計。機頭位置有弧形導(dǎo)流裝置，這樣料流與導(dǎo)流擋板漸變接觸，沖擊的角度理論上不超過30°，可很好地減少物料對擋板所造成的沖擊。本體為弧形的流線型結(jié)構(gòu)，多為圓形或“U”形截面。出口使用的是向前擴容變截面的結(jié)構(gòu)，可以進入導(dǎo)料槽的深部，距離膠帶底部在350mm 左右。這項技術(shù)通過匯集的物料，可以實現(xiàn)不規(guī)律散狀物料的控制化，防止溜槽堵塞的情況，而且還可以起到降低沖擊等作用。

4.2 EDEM 仿真分析

使用仿真物理模型的有兩類：一是顆粒間相互作用模型，如傳統(tǒng)動力模型，以及對含水物料作用力進行研究的黏結(jié)模型；二是顆粒和幾何體間的作用模型，包括傳統(tǒng)動力模型、輸送帶傳動模型，以及含水物料及幾何體間進行研究的黏結(jié)模型，如圖1所示。

圖1 顆粒形狀及填充效果圖

圖2 仿真物料匯集

物料顆粒通過EDEM 軟件，內(nèi)容顆粒工廠并隨機而成，為確保計算的結(jié)果是準確的，進行仿真前要擬定仿真參數(shù)，并確定這個參數(shù)是和實際情況基本一致。只有這樣才能確保對膠帶輸送量、帶速等進行精確的測試處理。

4.3 3-DEM 曲線溜槽的定義

曲線溜槽的設(shè)計就是結(jié)合不同轉(zhuǎn)運站布局形式而完成的有針對性的非標設(shè)計；通過溜槽的流動弧度和設(shè)備形狀設(shè)計保證物料匯集流動；物料在溜槽中運動過程中和溜槽任何部位的沖擊角度不大于30°；確保物料在離開上一級膠帶后在溜槽中運行至下一級膠帶過程中不能直接沖擊到下一級膠帶上，保證物料可以通過溜槽直接滑動并進入膠帶。要求保證物料進入下一級膠帶必須對中，并盡量減少物料進入下一級膠帶時對膠帶的沖擊，一般要求物料在溜槽末端速度大于帶速0.5～1.5m/s。

4.4 3-DEM 轉(zhuǎn)運點設(shè)計方案—粉塵治理技術(shù)之一：物料匯集[2]

膠帶漏斗處根據(jù)不同帶速、物料特點，設(shè)計好頭部滾筒、皮帶機傾角的大小，同時還需要安裝好導(dǎo)流裝置，確保物料可以更好地匯集并下落，且是在頭部進行集流的，減小物料與頭部漏斗設(shè)備的沖擊，減少由于物料沖擊而造成的分散，且物料在運行時，還可更好地抑制誘導(dǎo)風(fēng)。落料管的機構(gòu)形式采用多邊形結(jié)構(gòu)形式，讓物料在過流面通過多邊形結(jié)構(gòu)保持良好的匯聚效果。確保物料匯集輸送，可以降低下落的速度，通過流線型落料管的設(shè)計保證物料在落料管內(nèi)運行角度均在安息角范圍內(nèi)，從而減少死角發(fā)生，降低掛料，堵料的風(fēng)險，物料轉(zhuǎn)向方向，可確保同落料管的管壁接觸，物料之間沖擊減少了，同時還可以減少粉塵產(chǎn)生。輸煤溜槽出口結(jié)合不同落差，包括根據(jù)物料特點，選擇不同出口的角度進行有效設(shè)計，確保物料溜槽尾部充分可以匯集，通過不同角度進行有效的設(shè)定，這樣能更好地降低物料進入到下一級膠帶的速度，同時也可以減少粉塵的產(chǎn)生，并且更好地削弱對膠帶的沖擊，避免物料傳輸中由于落實不正而降低輸送率。

4.5 3-DEM 轉(zhuǎn)運點設(shè)計方案—粉塵治理技術(shù)之二：物料角度控制

通過控制物料方向保證物料通三通溜槽等設(shè)備沖擊接觸角度不大于30°。

通過分散物料匯集技術(shù)設(shè)計保證物料在通過轉(zhuǎn)運站溜槽時同三通擋板，溜槽等設(shè)備沖擊接觸的角度在30°以內(nèi)，可以從根本上減小沖擊性堵煤發(fā)生的概率，同時提高落料管使用壽命。增加預(yù)防報警設(shè)備，如在落料管2/3處增加堵煤檢測儀，當(dāng)落料管中物料堵至落料管2/3處即可報警，同時停止皮帶的運行，防止堵料蔓延至上級皮帶，造成大規(guī)模撒料。

4.6 3-DEM 轉(zhuǎn)運站設(shè)計方案—導(dǎo)料槽優(yōu)化設(shè)計

雙密封導(dǎo)料槽系統(tǒng)介紹：物料在落料管中運動產(chǎn)生誘導(dǎo)風(fēng)一部分通過S 形風(fēng)道及阻風(fēng)簾進入循環(huán)區(qū)，另一部分通過循環(huán)泄壓裝置進行風(fēng)壓的釋放同時一部分風(fēng)壓通過通道改變風(fēng)向，在出風(fēng)以及進風(fēng)口處，形成對沖以此將風(fēng)速減弱，如圖3所示。

圖3 導(dǎo)料槽布置圖

防溢裙板更利于觀察和維護；皮帶支撐改為托板/托輥交替支撐，減小系統(tǒng)摩擦力和對皮帶的磨損；增加多級緩沖泄壓裝置；獨有的迷宮降塵：無動力除塵利用治理沙塵暴的原理，通過多道迷宮設(shè)計（類似種樹、類似三北防護林）使導(dǎo)料槽內(nèi)抑制誘導(dǎo)風(fēng)，降低誘導(dǎo)風(fēng)速，加速粉塵沉降，能有效抑制風(fēng)速和粉塵。

5 微米級干霧抑塵裝置

5.1 抑塵原理

該系統(tǒng)主要是通過高壓把水氣化，讓水變成了水霧顆粒（φ=1～10μm），此時，對于φ=5μm 的可吸入顆粒而言，有著明確的吸附作用，當(dāng)粉塵和水霧顆粒結(jié)合后，受到策略的影響，會發(fā)生下沉，從而達到抑制粉塵在空氣中飄浮的作用。

通過水霧顆粒，粉塵會受黏結(jié)而不斷增大，但細小粉塵卻不會產(chǎn)生這種效果。只有水滴極小或是加入一些表面活性劑的化學(xué)劑之后，水表面的張力減小后才會聚結(jié)成團。水霧顆粒越小其聚結(jié)概率才會變大，且粉塵團也才會變大、變重，才能使水霧顆粒形成含有粉塵的水珠降落。水霧對于粉塵就會形成一種捕捉作用。

5.2 系統(tǒng)組成

干霧抑塵系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 干霧抑塵系統(tǒng)組成

微米級干霧抑塵裝置采用模組化設(shè)計技術(shù)。主要有以下幾個部件組成：微米級干霧主機、水氣分配箱、高壓儲氣罐、萬向節(jié)總成、水管線、壓縮空氣管線、空壓機（帶容調(diào)閥）、全自動反沖洗過濾器、增壓泵、全自動控制系統(tǒng)等組成。

一是由螺桿式空氣壓縮機為微米級干霧抑塵系統(tǒng)提供穩(wěn)定的標準氣源，由儲氣罐存儲氣體，保證輸出氣體壓力。它采用微機智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以隨時查詢壓縮機的運行狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)壓縮機手動和自動運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

二是由微米級干霧抑塵主機將氣、水通過過濾器過濾后，以設(shè)定的氣壓、水壓、氣流量、水流量按開關(guān)程序控制閥打開或關(guān)閉，經(jīng)水、氣管道輸送到設(shè)備末端萬向節(jié)中去，實現(xiàn)噴霧抑塵。

三是由水蒸氣分配器（或干霧箱控制器）來實現(xiàn)水、氣的消耗和壓力，以及電力干線與萬向節(jié)總成（或干霧箱總成）之間的連接，并根據(jù)現(xiàn)場情況通過PLC控制分別對每個萬向節(jié)總組件（或干霧盒總成）進行噴灑。萬向節(jié)總成（或干霧箱總成）萬向節(jié)噴霧總成通過接收干霧機輸送的空氣和水，將其轉(zhuǎn)化為直徑為1～10μm 的干霧，并根據(jù)干霧機的控制命令將其噴灑到抑塵點。其中萬向節(jié)調(diào)節(jié)器使用鋁合金或不銹鋼316材料。噴嘴應(yīng)能防止堵塞，噴流角度大于60°。

水氣連接管線則是各模組件之間通過不同的管徑的硬管按現(xiàn)場實際要求進行連接。

干霧抑塵系統(tǒng)的泄空、防凍。干霧抑塵系統(tǒng)應(yīng)采取相應(yīng)措施，在需要泄空時，可用壓縮空氣將水管道系統(tǒng)的水吹干凈。微米級干霧抑塵系統(tǒng)設(shè)有冬季排空防凍措施，保證各個功能系統(tǒng)以及所有的水、氣管道安全運行，確保冬季正常使用。

電控系統(tǒng)是微米級干霧抑塵系統(tǒng)的控制中心，可實現(xiàn)就地手動和遠程自動兩種控制模式。在遠程自動操作模式時，干霧抑塵裝置通過可編程邏輯控制器（PLC）根據(jù)接收到的輸煤系統(tǒng)的有效噴霧信號（輸煤系統(tǒng)設(shè)備運行且有物料信號），可實現(xiàn)自動控制噴霧。在就地手動操作模式時，現(xiàn)場人員可通過按壓就地文本顯示器上設(shè)置的按鈕進行啟停控制。

6 結(jié)語

此次對國能太倉輸煤系統(tǒng)的綜合治理，制訂了有針對性的解決方案，提高了系統(tǒng)輸送效率，保證了電廠輸煤系統(tǒng)穩(wěn)定安全地運行，從而取得更好的經(jīng)濟效益和社會效益。