火力發電廠單路上煤系統研究

周瑞強

（河北省電力勘測設計研究院,石家莊 050031）

火力發電廠單路上煤系統研究

周瑞強

（河北省電力勘測設計研究院,石家莊 050031）

摘要：本文通過對火力發電廠上煤系統采用單路影響因素的分析及研究，試圖找出解決方法和措施，探討上煤系統單路的可能性。

關鍵詞：火力發電廠；上煤系統；單路

目前在我國大中型火力發電廠設計規范中規定：由儲煤設施至鍋爐房的上煤系統帶式輸送機出力不應小于對應機組最大連續蒸發量時設計煤種與校和煤種兩個耗煤量較大值的135％。上煤系統均采用雙路帶式輸送機系統，一路運行、一路備用，并應具備雙路同時運行的條件。隨著我國大型火電機組寬負荷（降負荷）運行成為新常態，研究和探討上煤系統單路，減少設備冗余和備用，對節約工程投資和節能降耗具有重要意義。

1　影響上煤系統單路的主要因素

在火力發電廠由儲煤設施至鍋爐房的輸送系統稱為上煤系統，影響上煤系統單路的主要因素如下：

（1）帶式輸送機。1）膠帶。膠帶在正常使用情況下，一般壽命可達5年以上，正常的磨損及及較小的破損可通過硫化修補器在2-4小時內完成，如遇到斷帶或膠帶嚴重撕裂，則需要整條膠帶更換或增加一段新膠帶通過接頭來完成膠帶的更替。膠帶的更換或接頭所需時間與膠帶的膠帶的整卷長度、帶寬、接頭位置、接頭數量、接頭工具及工人操作的熟練程度有關。通過對投產電廠和膠帶生產廠家的調研，目前帶寬1400mm的膠帶一個接頭時間需要約18h（包括從拆舊膠帶到更換完新膠帶投運），如果增加一個接頭則需要更長的時間。如果單從這些數據上看，8h之內是無法完成膠帶接頭的，這意味著如果不采取其它措施，上煤系統單路是存在風險的；2）驅動裝置。驅動裝置一般由電機、減速機、聯軸器、液力偶合器、逆止器、制動等組成，長距離、大功率的帶式輸送機還設有軟啟動器等。電機、減速機選用國際著名品牌（包括國內合資生產），如果設計選型正確，一般3年之內不需要大的檢修，對于高溫環境要采取一定措施。經調研，電機整機更換需要4-6小時；減速機整機更換需要5-8小時；聯軸器更換需要8小時；液力耦合器更換需要5-8小時；制動器更換需要2-3小時。如果原煤倉儲煤量為高煤位或中高煤位即可滿足機組用煤5-8小時的耗煤量，在機組降負荷至40-50％的情況下，可滿足鍋爐穩定燃燒10-16小時，上述設備均可在機組不停機的狀態下進行檢修維護，但是機組有降負荷運行的風險；3）托輥。國家標準中托輥的使用壽命為30000h，而JRC、陸美嘉等著名品牌的托輥壽命為50000h以上，一般情況下，更換一組托輥的時間約為40分鐘；4）滾筒。傳動滾筒、改向滾筒主要是鑄膠及軸承的的維護和更換。滾筒整臺更換的時間約為6-8小時。

（2）篩碎設備。篩碎設備大修為每兩年一次；小修為每年一次。大修主要是轉子部分和篩板及篦子，小修主要是更換錘頭等。碎煤機常見的缺陷為：環錘擊碎脫落、襯板脫落、篩板擊碎脫落、軸承嚴重磨損、振動超標等。其中碎煤機錘頭、軸承、襯板等更換均超過10小時；滾軸篩的缺陷處理相對簡單，可以整個篩軸更換，包括減速機、電動機、篩軸、篩片等，檢修時間較少。滾軸篩檢修時間：更換篩軸：4～8小時。所以當碎煤機錘頭及軸承需要更換時，機組有雙機全停的風險。

（3）其它輔助設備（卸料小車、犁煤器、除鐵器、采樣、計量裝置、落煤管等）維護量和維修時間較短。

2　上煤系統單路可行性分析

從以上影響上煤系統單路的影響因素看，主要集中在一是帶式輸送機膠帶更換和接頭時間，再就是篩碎設備的維修。其它一些因素基本能夠在6h或一班之內解決掉。因此如果能夠很好解決膠帶和篩碎設備的維修問題，則單路系統應是可行的。

2.1關于篩碎設備可作如下考慮

（1）上煤系統取消篩碎設備。篩碎設備在電廠運煤系統中的作用是保證來煤粒度滿足鍋爐磨煤機對原煤粒度的要求。由于目前國華電力系統的電廠基本上全部燃用神華煤，不論是神華的坑口電廠燃用的原煤還是燃用通過鐵路或鐵海聯運的電廠原煤，其原煤粒度基本都在50mm以下，電廠完全可以不設篩碎設備。從已投運的某些電廠看，其燃煤粒度十幾年都沒有較大變化，基本上不超過50mm,遺憾的是項目建設單位不愿承擔責任或擔心電廠投運后來煤粒度不保證，幾乎所有的電廠均設有篩碎設備，即便是設計院在可研或初步設計階段方案中不設篩碎設備，但在后期無一不加設了篩碎設備。從了解的情況看，幾乎所有發電集團均存在這種情況，許多電廠投運3年以上，打開篩碎設備其錘頭等幾乎沒有磨損，只是由于煤中的鐵塊等才造成篩碎設備的損壞。

（2）篩碎設備從上煤系統移至卸煤系統。如果電廠一定要設篩碎設備的話，建議將篩碎設備從上煤系統移至卸煤系統。好處是煤場之后從轉運站可一條帶式輸送機直通主廠房，減少了許多上煤系統設備和轉運環節，自然就大大提高了單路系統運行可靠性。這也為上煤系統采用管帶機或氣墊機提供了非常有利的條件。篩碎設備放在卸煤系統的不足之處是為了和卸煤系統出力一致，篩碎設備選型時出力就會加大，這樣會加大碎煤機室土建結構以及運行耗電量的增加。

（3）如果將篩碎設備布置在上煤系統，從目前調研的情況看，由于國華系統來煤粒度基本小于50mm，篩子的篩片和碎煤機錘頭的磨損較小，一般3-5年內基本不用更換，但由于目前國內來煤還不能達到商品煤分級要求，來煤中的雜質，特別是大的金屬等對篩碎設備的破壞時有發生，這樣突發事件的搶修也一般在2天以上的時間。如果在極端情況下，帶式輸送機和篩碎設備故障出現疊加，則所需維修時間更長，這對單路的上煤系統來說意味著將造成停機停爐。

2.2關于帶式輸送機

帶式輸送機主要由膠帶、驅動裝置、傳動滾筒、改向滾筒、上下托輥、拉緊裝置、各類支架、漏斗、導料槽、清掃器、卸料器及其它部件組成。帶式輸送機大修為每3年一次，小修為每年一次。

膠帶主要有以下幾種，從膠帶帶芯材質上分主要有尼龍膠帶、聚酯膠帶、鋼繩芯膠帶和近來新興的芳綸膠帶；從膠帶的一些特性上分，主要由阻燃膠帶、耐寒膠帶、耐磨膠帶、節能膠帶、防撕裂膠帶以及智能防撕裂膠帶。目前在國內大中型電廠中廣泛使用的是聚酯膠帶和鋼繩芯膠帶。

（1）如果上煤系統采用單路，因輸送帶運行中的故障（尤其是輸送帶的縱向撕裂故障）主動報警和控制就十分重要。為此，建議采用智能型防撕裂輸送帶。因為，智能型防撕裂輸送帶具有：縱向撕裂檢測、報警和緊急制動功能；輸送帶跑偏檢測、報警和緊急制動功能；輸送物料堵塞檢測、報警和緊急制動功能。這樣，輸送帶運行中一旦發生異常故障，就可以做到主動報警和控制。

（2）因為單路運行，允許的搶修時間短，所以提升輸送帶膠接頭工作效率就尤其重要。建議采取如下措施：第一，要求輸送帶在做膠接頭時，表面覆蓋膠剝離后以及帆布各層間剝開后，帆布的每個面必須仍然完全附著著芯膠層（不能有缺膠現象），這樣剝頭后只要用高速砂輪機將帆布層表面橡膠輕輕打磨平整并將打磨后的膠粉用吸塵器清理干凈就可以了，從而可以大大縮短打磨時間；第二，盡量不要或盡可能少刷膠漿，可以直接鋪設芯膠，這樣就大大縮短了刷膠漿和干燥膠漿的時間；要說明的是，以上操作還可以大幅提高膠接頭強度。第三，由于不刷膠漿，對膠接頭硫化后的冷卻要求就可以適當降低（100—120℃就可以開模），從而大大縮短了冷卻時間；第四，選用先進的膠接頭工具和裝備，提高工作效率和降低工作強度；第五，做好搶修預案，縮短搶修準備時間。

（3）由于單路運行，適當提高輸送帶技術要求是必要的。主要是輸送帶表面覆蓋層橡膠性能的提高，建議橡膠拉伸強度由15Mpa提高為18Mpa，磨耗指標由200mm3提高為120mm3。

通過以上措施力爭使膠帶維護量和斷帶降到最低，膠帶生產廠家提供的數據不包括前期準備時間，從做接頭開始則需要6h（這個時間是由最專業和熟練的技工人員來完成的）。所以平時要有充足的備件和準備預案，力爭在8小時內完成粘接。

2.3電廠降負荷運行

在鍋爐穩燃的基礎上，降負荷運行將為單路的上煤系統贏得維修時間。

3　建議及初步結論

（1）采用上煤單路系統時，上煤系統的設備應提高配置標準，以提高上煤系統的安全性和可靠性，特別是一些關鍵設備的零部件。建議設備招標文件編制時做出規定。

（2）上煤系統采用單路系統，其系統中各設備的零部件應有充足的備品備件，有的部件可成套成組備用如驅動裝置等。

（3）項目設計單位應解放思想、改變設計理念、創新設計、優化布置，在滿足功能的前提下，簡化布置，充分利用新技術、新設備，條件合適時取消篩碎設備或將篩碎設備移至卸煤系統，上煤系統盡可能不設混煤設施，取消目前廣泛使用的入爐煤采制樣裝置改為在線分析儀等。

（4）控制來煤質量。每個工程的鍋爐是按照設計煤種設計的，一旦建成鍋爐不可能適應所有的煤種，運煤系統也一樣，建議應控制來煤質量，盡可能使來煤使用最初選定的設計煤種或校核煤種，包括來煤的物理和化學特性，特別是燃煤的顆粒、煤中的大鐵塊大石塊等雜質，這些雜質對運煤系統的設備破壞力很大。此外建議應在卸煤系統和上煤系統增加一級或兩級除鐵和除雜設備，同時改進設備內襯板材質和安裝固定方式，嚴防襯板脫落而造成膠帶撕裂和斷帶以及造成篩碎設備的嚴重損壞。

（5）由于運煤系統戰線長、轉運環節多、設備多，電廠調試和投運初期設備故障率高，因此建議項目建設時運煤系統應早于主廠房鍋爐等設施的建設和調試，留出較充裕的調試和消缺時間。

（6）新建項目要考慮設應急上煤措施。

（7）上煤系統采用單路系統不單是設計單位和項目建設單位改變觀念，電廠的管理、運行和維修人員等均應改變觀念。電廠應提高管理水平，加強相關人員的責任心和技術水平的培訓，沒有一支高素質的隊伍，上煤系統采用單路也是難以實現的。

上煤系統采用單路系統是一種創新思維，其設計理念已突破現有國標中大中型火力發電廠設計規范的規定，項目設計單位一定要摒棄傳統設計思想，創新設計，優化上煤系統方案，努力減少系統環節，積極采用新技術，提高設備性能，為上煤系統單路提供基礎保證。項目建設單位和電廠管理和運行人員也要積極改變現有的管理模式和管理體制，努力適應上煤系統單路的新理念和運行模式。通過幾方面的努力，如設計上簡化上煤系統，取消篩碎設備或將篩碎設備移至卸煤系統，提高設備性能等措施以及電廠控制來煤質量，加強管理和建設一支高素質高技術水平的隊伍等，上煤系統單路應是有可能實現的。由于目前國內還沒有一家采用上煤單路系統的電廠，有些數據和采用的方案和措施還有待進一步落實和研究。從目前對現有投運電廠調研和搜集到的數據看尚不支持上煤系統采用單路，建議選擇某個已投運的電廠進行上煤系統單路實驗，為上煤系統采用單路方案積累數據和經驗。