張 晴，常瑞麗

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013)

0 引言

我國是煤炭資源和使用大國，無煙煤、貧煤、煙煤等儲量占煤炭儲量的主體，是火力發(fā)電的主要燃料，隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，近年來在內(nèi)蒙、東北、新疆等地區(qū)建設了一批以褐煤為燃料的電廠。 同時，東南亞國家(如印尼)作為我國電力設備出口的主要地區(qū)的煤炭也以褐煤為主，可以預見今后一定時期內(nèi)，以褐煤為燃料的發(fā)電廠項目將越來越多。

相對于無煙煤、貧煤、煙煤等煤種，褐煤的成煤年代短，具有發(fā)熱量低、水分高、揮發(fā)分高等特點，易于風化、碎裂和氧化自燃，因此，燃用褐煤的火電機組在輸煤系統(tǒng)的設計中應充分考慮其燃料特點，使設計方案和設備選型適應燃料特性，才能保證輸煤系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

1 褐煤特性及其對燃料輸送系統(tǒng)的影響

1.1 褐煤特性

褐煤依據(jù)其碳化程度的不同，分為老年褐煤和年輕褐煤。老年褐煤碳化程度較深、組織結(jié)構(gòu)較為致密、外觀程黑褐色。 我國內(nèi)蒙古和東北地區(qū)的褐煤屬老年褐煤。 年輕褐煤的碳化程度較淺，外觀程褐色、松散狀，含有木質(zhì)纖維(變質(zhì)石棉)。一般水分和揮發(fā)分均比老年褐煤要高，但發(fā)熱量較低。我國云南地區(qū)褐煤屬于年輕褐煤［1］。

總的來講，與普通電煤相比褐煤的共同特點是：煤種年輕，變質(zhì)程度較低，因此其碳含量相對較低，揮發(fā)份高(35%～50%)；其次褐煤的硬度小，空隙裂隙大，從而褐煤的含水量較高(30%～50%)，這也導致其熱值相對較低；另外，褐煤氧含量較高，著火點較低，煤質(zhì)疏松且易碎，易于揚塵和自燃。表1給出了褐煤和普通電煤的主要特性的對比。

表1 褐煤和普通電煤的主要特性對比表

1.2 褐煤特性對燃料輸送系統(tǒng)的影響

褐煤中所含水分較大，在輸煤過程中會產(chǎn)生自流，給上煤造成困難，嚴重時會造成堵塞，中斷上煤，影響生產(chǎn)。因為燃煤的水分增加，原煤的松散性逐漸惡化，造成篩分、破碎困難，各種故障率增加，易引起設備粘煤、堵煤，落煤管積煤、皮帶跑偏、過載、打滑等現(xiàn)象。

褐煤揮發(fā)份較高，燃點較低，極容易自燃。運行中，煤的揮發(fā)份和硫分大量增加時，應特別注意防爆和煤的自燃［2］。據(jù)觀察和統(tǒng)計標明，揮發(fā)份高的褐煤，即使是同樣條件下的露天存貯，發(fā)生自燃的幾率也要比普通低揮發(fā)份煤種大一倍。

褐煤的煤質(zhì)疏松，在運輸過程中煤粒收到?jīng)_擊、摩擦、剪切和擠壓作用，從而產(chǎn)生變形與碎裂。在來煤的接卸和轉(zhuǎn)運過程中，煤的水分蒸發(fā)后不可避免的會產(chǎn)生大量粉塵，成為火電廠較大的污染源。粉塵不僅破壞工作環(huán)境、影響職工身體健康，還會帶來安全隱患，嚴重影響正常生產(chǎn)。

2 褐煤輸送系統(tǒng)設計要點及設備選型

2.1 卸煤設施

涉外工程中(印尼、印度、菲律賓等地)一般作為坑口電廠或港口電廠燃料，卸煤設施一般以皮帶來煤或者碼頭卸煤為主要方案。國內(nèi)工程 (我國新疆、內(nèi)蒙等地)也有公路或者鐵路來煤的個例。燃用褐煤的卸煤設施，在設計上要分地域按實際情況考慮。在東南亞高溫、多降雨、濕度大的地區(qū)，應充分考慮粘煤和設備堵塞的問題；而在我國新疆、內(nèi)蒙等干旱地區(qū)，褐煤經(jīng)過長途運輸后比較容易風化和粉碎，在卸煤過程中極易揚塵，應充分考慮煤塵防治的問題。

在雨季來煤較濕情況下，煤粒間的黏附力增大，流動性變差，翻卸時容易引起設備粘結(jié)，嚴重時可能導致停機；為了防止堵煤，在采用翻車機或者汽車卸煤溝卸煤時，應盡量在卸煤斗和煤溝側(cè)壁采用摩擦阻力小、不吸水的高分子塑料板或不銹鋼襯板以減小煤粉粘結(jié)，同時盡量減小煤的落差，降低轉(zhuǎn)運高度［3］。

為了防止煤塵飛揚，應在卸煤斗和卸煤溝等揚塵點設噴霧抑塵設施，以降低煤塵污染。圖1為噴霧噴頭抑塵的使用情況。

2.2 貯煤設施

儲煤場的容量和貯存設施，應根據(jù)運輸方式、運距及氣象條件、褐煤特性等因素統(tǒng)一考慮。由于褐煤屬于高揮發(fā)份煤種，基于風損大、易自燃等原因，根據(jù)規(guī)程規(guī)定一般貯存褐煤的煤場不宜大于全廠10天耗煤量。而且應設置防爆、通風、溫度監(jiān)測和噴水降溫設施，并嚴格控制存煤時間。

圖1 卸煤系統(tǒng)噴霧抑塵設施

褐煤水分較高容易引起、粘煤現(xiàn)象，特別對于循環(huán)流化床鍋爐，其原煤斗內(nèi)煤粒較小，濕度大時則難以下料。已投產(chǎn)的大中小CFB鍋爐運行情況都證實，濕煤進入CFB鍋爐的輸送導致系統(tǒng)堵煤已成為嚴重制約鍋爐連續(xù)、安全、經(jīng)濟運行的主要因素［4］，防止輸煤系統(tǒng)堵煤的有效措施是設置干煤棚。

大部分電廠為了更好的實現(xiàn)翻燒以及有效控制褐煤的存放時間，在儲煤場內(nèi)均設干煤棚，干煤棚的容量滿足供機組燃用7天或者根據(jù)業(yè)主要求確定。當來煤水分較高時，如果不采取措施會影響鍋爐燃燒熱效率。此時褐煤不宜直接送入爐膛，而是將先存入干煤棚，待已風干后再運輸至主廠房。

煤場機械一般選用懸臂式斗輪堆取料機，采用推煤機和裝載機作為輔助設備。在國外工程中，為了更好地實現(xiàn)堆、取料作業(yè)同時進行，褐煤煤場多采用獨立的懸臂堆料機和斗輪取料機，在來煤較濕的情況下，堆料機將煤堆卸至干煤棚內(nèi)以便于晾干水分，同時取料機把干煤棚內(nèi)存放的已經(jīng)風干后的煤運輸至主廠房。 為了靈活地實現(xiàn)堆料、取料方式，有些業(yè)主要求增加煤場旁路系統(tǒng)，即增設一條循環(huán)皮帶，將煤場取煤的帶式輸送機與上主廠房的帶式輸送機相連，形成一個回路。

2.3 篩碎系統(tǒng)

輸煤系統(tǒng)設置煤篩可以降低破碎機的出力，減少進入破碎機的細煤量，但是遇到濕煤時極易造成堵煤，因此有些電廠在篩分破碎系統(tǒng)中取消篩機。

燃用褐煤的篩碎系統(tǒng)一般選用篩分性能較好的振動篩，當篩孔堵塞時，此煤篩能夠起到振動給煤機的作用，以保證來煤能順暢的進入碎煤機。

褐煤水分高容易造成碎煤機篩板孔粘煤現(xiàn)象，篩孔通流面積下降，破碎效率降低。因此碎煤機的選型一般不宜采用帶底篦的破碎機，不帶底篦的可逆雙向錘擊式碎煤機和雙齒輥式細碎破碎機比較適用［5］。

可逆錘擊式破碎機在設計上放棄了出口易導致堵塞的篩板，即無底篩設計，靠調(diào)整錘頭和破碎板間隙來控制粒度，能夠有效防止堵煤、粘煤。雙齒輥式破碎機通過調(diào)整齒輥的間距來控制物料粒度，不易產(chǎn)生過破碎，并且對濕煤不敏感，對滿足鍋爐燃煤粒度級配要求較為方便?？赡驽N擊式破碎機和雙齒輥式破碎機分別如圖2、圖3所示。

圖2 可逆錘擊式破碎機

圖3 雙齒輥式破碎機

2.4 廠內(nèi)輸送系統(tǒng)

燃用褐煤的帶式輸送機系統(tǒng)中輸送帶應采用難燃膠帶，并采取相應的消防措施。燃用褐煤時，從貯煤設施取煤的第一條膠帶機上應設置明火煤監(jiān)測裝置。

褐煤輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)運站設計應盡量減小層高和落差，落煤斗、落煤管的內(nèi)襯應采用不燃燒材料。必要時可以增加非標落煤管的數(shù)量；在落煤斗和導料槽的連接處應做成喇叭口狀，防止積煤和堵煤。

輸煤系統(tǒng)出力除應滿足鍋爐BMCR工況并符合碼頭卸煤工作方式外，還應考慮保證鍋爐原煤斗容量。 由于褐煤特性原煤斗容積受限，為保證機組供煤可靠性，褐煤輸煤系統(tǒng)運行與主機一樣按照三班制設計。

3 褐煤輸送系統(tǒng)設計實例

3.1 工程簡介

印尼Riau坑口燃煤電站工程，規(guī)劃容量2×300 MW，一次建成，采用CFB鍋爐。工程廠址位于印尼蘇門答臘島Jambi邦，擬燃用印尼當?shù)睾置骸?/p>

廠址氣象條件為典型的熱帶海洋性氣候，高溫、降雨多、濕度大，平均環(huán)境溫度為27°C，年平均降水量2 500 mm，平均相對濕度為86.5%。

3.2 褐煤輸送系統(tǒng)方案

燃煤擬采用汽車運輸至電廠，采用汽車卸煤溝作為卸煤設施，汽車卸煤溝設18個卸車位。卸煤系統(tǒng)和上煤系統(tǒng)均采用雙路帶式輸送機，輸送機參數(shù)按照帶寬1 200 mm，帶速2.5 m/s，出力1 000 t/h。帶式輸送機系統(tǒng)設計能夠滿足來煤直通主廠房以及通過煤場旁路輸送到主廠房。

由于燃用高水分褐煤，煤場分為露天煤場和干煤棚兩部分。煤場總?cè)萘繛闈M足兩臺機組8天耗煤量(100%容量)的運行煤場加上滿足機組7天耗煤量(100%容量)的干煤棚。在儲煤場，設兩臺懸臂斗輪堆料機將分別向煤場堆煤，每個煤堆設一臺。 煤場斗輪機堆料和取料出力均為1 000 t/h。應業(yè)主要求，在煤場設循環(huán)皮帶機以便于褐煤的翻燒儲存。

由于CFB鍋爐爐前不設磨煤機，因此入爐煤粒度均由輸煤系統(tǒng)的篩碎設備來保障。工程設計的最初階段，擬采用兩級篩分、破碎系統(tǒng)，將來煤破碎至滿足鍋爐需求的8～10 mm粒度。后經(jīng)業(yè)主澄清來煤粒度能保證在50 mm以下，且破碎機并入鍋爐島一起采購，因此輸煤系統(tǒng)不再設置篩機和碎煤機。

4 結(jié)語

燃料輸送系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要組成部分，它將原煤制備成滿足要求的燃燒用煤，在燃煤粒度和燃煤質(zhì)量方面滿足鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。褐煤相對于其它普通電煤，具有較高的水分、灰分和揮發(fā)份，因此容易黏結(jié)、堵煤，且容易引起粉塵，易自燃。 因此，輸煤系統(tǒng)設計應充分考慮以上因素，使設計方案和設備選型適應燃料特性，保證輸煤系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。