王慶想，李忠江，何 剛

(國家能源集團(tuán)山東電力有限公司，濟(jì)南 250101)

在燃煤電廠中，制粉系統(tǒng)是極其重要的子系統(tǒng)。近年來隨著燃煤成本的不斷上漲，發(fā)電企業(yè)在燃煤選擇上發(fā)生了較大的變化。煤種與煤質(zhì)的復(fù)雜多變，水分大、黏度大、團(tuán)聚性強呈多發(fā)性，同時燃煤摻燒、燒煤泥等狀況已成為機(jī)組運行常態(tài)，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)堵煤現(xiàn)象頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行。

制粉系統(tǒng)堵煤在整個煤粉傳送過程中均有發(fā)生，其中主要發(fā)生在原煤倉下煤管、給煤機(jī)出口至磨煤機(jī)進(jìn)煤管、磨煤機(jī)內(nèi)部及磨煤機(jī)出口粉管等部位，各部位發(fā)生堵煤后的現(xiàn)象及解決措施不盡相同，本文結(jié)合山東某300 MW亞臨界機(jī)組雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)進(jìn)煤管堵煤原因分析及改造措施進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 設(shè)備概況及工作原理

山東某電廠300 MW亞臨界機(jī)組，為單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、半露天式布置的自然循環(huán)鍋爐，采用“W”火焰燃燒方式。鍋爐配備正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配有三臺雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)。

該磨煤機(jī)具有出力大、出力和煤粉細(xì)度穩(wěn)定、煤種適應(yīng)性強、能適應(yīng)鍋爐負(fù)荷大范圍的變化等特點。其工作原理是電動機(jī)經(jīng)過變速箱、空氣離合器、小齒輪、大齒輪帶動大罐旋轉(zhuǎn)，原煤和經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)后的一次風(fēng)，從兩端的給煤箱經(jīng)過空心軸進(jìn)入球磨機(jī)大罐內(nèi)。當(dāng)大罐旋轉(zhuǎn)時，鋼球被波形襯板提升到一定高度后落下，原煤在大罐中鋼球的撞擊、擠壓和碾磨下，被破碎成煤粉。在此過程中進(jìn)入大罐的一次風(fēng)對原煤和煤粉進(jìn)行干燥，兩股方向相反的干燥氣流在球磨機(jī)中間部位對沖反向，并攜帶煤粉從空心軸經(jīng)出粉箱進(jìn)入粗粉分離器分離，不合格的煤粉經(jīng)回粉管再送至磨煤機(jī)重新研磨，直到得到符合標(biāo)準(zhǔn)細(xì)度的煤粉。

近幾年該機(jī)組由于燃煤摻燒、燃煤粘度較大、含水量較高等諸多原因，在日常運行中多次發(fā)生磨煤機(jī)入口料斗處堵煤現(xiàn)象，并導(dǎo)致上方進(jìn)煤管、給煤機(jī)積煤，夏季多雨時段尤為嚴(yán)重，磨煤機(jī)被迫停運現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重影響設(shè)備安全穩(wěn)定運行，威脅機(jī)組運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性[1-2]。

2 磨煤機(jī)進(jìn)煤管堵塞的影響因素

通過對磨煤機(jī)入口料斗堵煤現(xiàn)象進(jìn)行分析，檢查入口料斗結(jié)構(gòu)，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合運行期間疏通情況等進(jìn)行綜合分析，導(dǎo)致堵煤的因素主要為煤質(zhì)、結(jié)構(gòu)及運行管理等。

2.1 煤質(zhì)因素

a.煤與管壁摩擦產(chǎn)生靜電吸附。

b.由于配煤摻燒，導(dǎo)致不同煤種之間的摩擦系數(shù)、煤與管壁的摩擦系數(shù)不同，摩擦系數(shù)大的煤，很容易滯留在管壁上，形成進(jìn)煤管堵塞。

c.含水量的影響。當(dāng)煤中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于12%或小于4%時，煤的摩擦系數(shù)小，煤的流動性強，不易粘煤；當(dāng)煤中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于12%且大于4%時，煤的黏度增大，形成煤拱，造成堵塞。

d.溫度在-10 ℃以下時，煤與煤之間、煤與管壁之間形成冰晶凝結(jié)在一起，形成堵塞。

e.由于煤中灰分較高，在夏季多雨時段增大外水后，其黏度升高，流動性相應(yīng)降低，易于在進(jìn)煤料斗處黏粘積聚，使進(jìn)煤管發(fā)生堵塞。

2.2 結(jié)構(gòu)因素

磨煤機(jī)進(jìn)煤管下部與入口料斗的連接為一段傾斜的管段，該管段內(nèi)附襯板，通過螺栓將襯板緊固在殼體上。運行中原煤下落時易將襯板磨損、減薄，造成襯板凹凸不平，并且固定襯板的螺栓凸起，導(dǎo)致底板摩擦力增大，較濕的原煤在該斜面上不易滑落，容易在襯板不平整處粘結(jié)，從而形成聚集堵煤問題。底板上開有清理孔，用于堵煤時打開清理，清理孔的存在進(jìn)一步增加了斜面的不平整性，更易導(dǎo)致煤泥堆積。

該電廠三期鍋爐配備為國產(chǎn)BBD4060型雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)，近年來偶爾發(fā)生原煤倉堵塞現(xiàn)象，但磨煤機(jī)入口料斗堵塞情況并不嚴(yán)重。通過對比分析，認(rèn)為除煤質(zhì)原因外，主要在于兩者結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致運行效果不同。BBD4060磨煤機(jī)采用入口絞龍輸送方式，絞龍輸送能夠增加原煤的流動性，不易在入口料斗處堵塞，而進(jìn)口SVEDALA磨煤機(jī)僅在入口設(shè)置斜板，原煤落到斜板上主要依靠重力滑落，當(dāng)煤質(zhì)黏度較大時容易在底板處粘結(jié)堆積。

2.3 運行管理因素

近年來燃煤摻燒已經(jīng)成為常態(tài)，由于實際進(jìn)煤品質(zhì)較復(fù)雜，給入爐煤摻配帶來一定困難。在運行期間，由于煤質(zhì)取樣化驗存在誤差、配煤方式不當(dāng)及煤場管理落后等原因，導(dǎo)致煤場存煤區(qū)域混亂、優(yōu)劣煤種摻雜、配煤種全部使用濕煤加倉等，進(jìn)而引起磨煤機(jī)入口料斗堵煤，甚至爐膛燃燒失穩(wěn)。此外，磨煤機(jī)入口料斗發(fā)生堵煤后由于無可靠監(jiān)測措施，致使原煤向上堆積，充滿整段進(jìn)煤管，需要長時間停運磨煤機(jī)清理。

3 解決對策

通過對該電廠雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)進(jìn)煤管堵塞的研究分析，分別從入爐煤質(zhì)和磨煤機(jī)進(jìn)煤管結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行改進(jìn)，可有效解決進(jìn)煤管堵塞問題。

3.1 加強煤質(zhì)監(jiān)督

從經(jīng)濟(jì)性和可靠性合理兼顧的角度出發(fā)，在購買原煤時，應(yīng)盡可能的執(zhí)行設(shè)計煤種和校驗煤種的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以將不可靠性從源頭杜絕。在原煤存放時，一定要碾壓密實，這樣既可以減少夏季自燃現(xiàn)象的發(fā)生，又可以防止雨季進(jìn)水。

3.2 嚴(yán)格配煤管理

運行中，應(yīng)制定合理的入爐煤摻配方案，及時監(jiān)督檢查執(zhí)行情況。當(dāng)原煤含水量較大時，應(yīng)調(diào)整加倉方式，嚴(yán)禁把含水量較大的原煤加入同一個原煤倉；對煤場進(jìn)行封閉改造，加強煤場庫存的優(yōu)化管理，確保干煤棚內(nèi)始終處于堆滿煤狀態(tài)；加強制粉系統(tǒng)運行監(jiān)視，做好堵煤疏通處理的應(yīng)急準(zhǔn)備；發(fā)現(xiàn)煤變潮時，定期對落煤管進(jìn)行敲打疏通。

3.3 更換底板材料

原煤經(jīng)給煤機(jī)輸送到磨煤機(jī)進(jìn)煤管，當(dāng)原煤落到入口料斗底板上時，受到向下沖擊力和重力影響，向下滑落進(jìn)入磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)。其中影響滑落的主要因素是底板摩擦力，而摩擦力取決于物體表面的摩擦系數(shù)。當(dāng)摩擦系數(shù)小時，更易于物體滑落，因此底板表面選用鏡面光滑材料，有利于防止原煤在底板上粘黏。

針對現(xiàn)在底板存在的諸多問題，將現(xiàn)襯板改造為鏡面耐磨金屬平板結(jié)構(gòu)。該金屬材料首先應(yīng)具有較好的耐磨性和耐沖擊性，且易與側(cè)板焊接。經(jīng)過對不同材料的分析比選，確定選用1Cr13不銹鋼板為該底板材料。該材料經(jīng)淬火回火后，具有較高的硬度、韌性，較好的耐腐性、熱強性和冷變形性能，能夠承受煤塊下落的沖擊而不變形，且該鋼板能夠進(jìn)行表面拋光處理，有效防止?jié)衩耗嘣诘装迳险仇ぁ?/p>

鏡面耐磨底板與殼體采用焊接方式，消除螺栓結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的凹凸不平。安裝過程中，所有縫隙均滿焊，尤其是對兩側(cè)邊角進(jìn)行處理，消除硬直角度，確保整體平滑過度，消除邊縫掛煤隱患，同時對所有內(nèi)壁進(jìn)行充分打磨，確保內(nèi)壁的光滑度。

3.4 增加底板傾斜角度

為了提高原煤降落時的流動性，在鏡面耐磨底板安裝時適當(dāng)調(diào)整安裝角度，使安裝后的斜坡傾斜角度增加3°～5°，斜板傾斜度由45°變?yōu)?0°。根據(jù)力學(xué)原理，傾斜角度增加后，使煤流重力其沿底板方向的分力增加，摩擦力減小，提高流動性不易積煤。

3.5 移位清理孔位置

原清理孔的開孔位置在落煤管斜管段底板上，增加了底板的不平整度。通過將清理孔移位到斜管段側(cè)面，解決了底板不平整的問題，有效緩解堵煤。該清理孔采用壓板緊固連接，周邊預(yù)留平直密封接觸面，以利于日常運行中快速開啟和保證密封效果。

3.6 安裝堵煤檢測報警裝置

為避免在極端條件下原煤堵塞后積聚越來越多，在進(jìn)煤管處安裝非接觸式堵煤報警裝置。堵煤報警裝置安裝在斜管段上部的進(jìn)煤管上，整套裝置包括無線電波發(fā)射裝置、無線電波接收裝置、發(fā)射孔和檢測孔裝置及線纜等。通過檢測無線電波信號的強弱，及時判斷斜管段處的堵煤情況。當(dāng)落煤順暢時，無線電波接收裝置能夠正常接收信號，當(dāng)?shù)装逄幏e煤后，原煤向上堆積，當(dāng)原煤堆積高度達(dá)到堵煤預(yù)警裝置時，在電廠分布式控制系統(tǒng)(DCS)上及時發(fā)出堵煤報警信號，運行人員可及時判斷停止給煤機(jī)落煤，防止大量原煤積聚堵住進(jìn)煤管增加清理工作，減少磨煤機(jī)因堵煤造成的停運時間。

4 結(jié)束語

針對該電廠雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)進(jìn)煤管堵塞問題，從煤質(zhì)源頭及設(shè)備改造兩方面入手，在加強配煤管理的基礎(chǔ)上，著重對磨煤機(jī)入口料斗結(jié)構(gòu)進(jìn)行了針對性的改進(jìn)，采用了鏡面耐磨底板后，增加了底板傾斜角度，提高了底板的光滑平整性，有利于原煤的流動，并通過安裝堵煤檢測報警裝置，從而解決了磨煤機(jī)進(jìn)煤管的堵塞問題，提高了機(jī)組運行的安全經(jīng)濟(jì)性。