蝦米形一體化技術在電廠原煤斗上的應用

郭 健, 李功強, 張英杰, 張 偉

(河北建投任丘熱電有限責任公司，河北 任丘 062550)

蝦米形一體化技術在電廠原煤斗上的應用

郭 健, 李功強, 張英杰, 張 偉

(河北建投任丘熱電有限責任公司，河北 任丘 062550)

文中結合某350 MW超臨界機組正壓直吹式制粉系統的技術特點及側煤倉布置的實際情況，對矩形煤倉改為蝦米形一體化原煤斗，解決了蓬煤堵煤問題，可為同類型煤場的類似的問題提供一定的借鑒。

原煤倉堵煤棚煤；技術改造；蝦米形一體化原煤斗

0 引 言

某電廠350 MW超臨界機組鍋爐均采用正壓直吹式制粉系統，原煤倉采用側煤倉設計布置，每臺鍋爐設置8座原煤倉，原煤倉采用矩形截面錐形原煤倉，出口處原煤倉側壁與水平面的夾角最大為86.5°，最小為65.1°，在原煤倉出口處裝設原煤倉疏松機，原煤倉內壁貼有不銹鋼襯板。自投產以來，由于原煤水份大、團聚性強、煤質煤種變化大，原煤倉堵煤、蓬煤問題，長期困擾著燃煤電廠輕則會造成下煤不暢、斷煤，重則影響降負荷、甚至機組穩定性。針對該問題，對側煤倉布置的矩形原煤倉進行技術改造，以提高煤倉煤流輸送的流暢性，增強直吹式制粉系統燃煤的穩定性，利用檢修的機會對原煤倉進行了技術改造。

1 原煤倉堵煤原因

1.1 結構不合理

(1)原煤倉采用側煤倉布置，原煤斗結構為偏心方錐體，上口大，下口小，原煤愈向下流動，面積愈小，對原煤顆粒形成擠壓，增加了方錐形四個角摩擦系數，因而，斗壁四周附近原煤受“雙面摩擦”和擠壓作用極易形成粘煤，且斗壁傾角設計不合理，造成煤流的等效流動動力越來越小，形成棚堵。

(2)由于原煤斗為矩形椎體形狀，偏心結構，兩側倉壁受力不均勻，易壓實，且其與膨脹節連接處形成拐角造成粘堵。

(3) 原煤倉插板門，其軌道、軌道槽、邊槽由于設計上存在缺陷，內部有擴容空間，其行程長，在四個邊角位置形成死角，極易造成粘煤使落煤筒通徑變小，導致下煤不暢。

(4)原煤倉內壁安裝的疏松裝置，上部油缸與采用嵌入式安裝于煤倉內部，對煤流起阻礙作用，嚴重堵煤時，該處為蓬煤點；下部耙子安裝于煤倉內部，當原煤倉粘煤時，啟動疏松裝置，上下動作可起疏通作用；但同樣占用較大空間，對煤流有阻礙作用，影響煤流流動；一旦故障其反作用更大(如疏松裝置耙子彎曲變形，連接部件斷裂，會失去疏通作用，造成煤流不暢)，加劇原煤倉粘堵。

1.2 運行因素的影響

給煤機斷煤后，用大錘經常敲擊斗壁，使倉壁及襯板變形、不平整，粘煤更加嚴重，局部漏煤漏粉嚴重。

1.3 煤質的影響

原煤水份大、團聚性強、煤質煤種變化大，造成原煤斗棚煤、堵塞現象頻繁發生。

2 蝦米形一體化技術

經研究表明，影響原煤流動性的因素主要煤倉的結構及原煤的水份、壓力、粘度等，隨著原煤外水分的增加，動態安息角增大，流動性變差；在原煤倉的設計中，不同水分、壓力、粘度的原煤滑落質量所要求的原煤斗傾斜角度不一樣，越是水份大、粘度大、團聚性強的原煤，其安息角越大，流動性越差，這樣原煤滑落質量所對應的煤斗的傾斜角度要求越大，要求的截面收縮率越小，同時要求原煤斗在結構上盡量減少煤流流動存在的阻力，提高原煤滑落的動力，然而在煤斗的實際建設中，煤斗設計往往受安裝空間與布置方式的限制，不可能將煤斗的傾斜角度設計成極限大，因此在原煤倉的設計改造中，只有消除現行原煤倉線形結構上的缺陷，能夠適應復雜、不均勻特性的原煤顆粒的流動性變化，才能有效防止堵煤，才能適應原煤顆粒有效流動與最佳流態運行的需要。

2.1 蝦米形一體化防堵煤斗的設計原理

蝦米形一體化防堵煤斗(簡稱“蝦米形煤斗”)的外形結構曲線為蝦米曲線。蝦米曲線是一種線形優化后的新型曲線，其線型曲線既不形成固定的焦點，而且曲線上的動點也不與左右固定的點的距離差形成常數，其截面收縮率變化為一條呈下降趨勢的曲折線。

蝦米形煤斗利用流體顆粒離散與最速下降曲線原理，其根據對復雜原煤顆粒的流態、彈性、塑性、黏性、形變等級、滑動、膨脹及流動性變化的研究，根據水分、粘度、壓力對原煤顆粒流動性影響的分析，通過煤流動態安息角與煤倉外形結構對應關系的研究，并結合皮帶給煤機相關參數，采用電腦模擬原煤倉倉壁受力及流動動力分解變化，將煤流棚堵轉變為可預見過程。

在制作過程中，蝦米曲線的煤斗采用不等高圓臺組合拼接而成，并結合經驗數據，對蝦米曲線煤斗各節段的截面收縮率、倉壁傾角及高度進行優化設計。各節段的高度、截面收縮率不等值，且倉壁傾角的不斷變化，煤斗壁受壓點綜合受力方向不斷變化，原煤顆粒滑動安息角不斷變化，這樣，煤斗越往下安息角越小，摩擦力越小，阻力越少，流動過程中的壓力拱分布的高度越小，壓力分散，煤流向下滑動流速越來越大；同時，倉壁原煤顆?；瑒觿恿﹄S曲線延伸傾角的變化而變化，下滑動動力不斷增加，等效流動性不斷增強，煤流的下部流速能滿足上部原煤顆粒重新排列擠壓與應力分散的需要，煤流水平截面流速優化，煤流流態形成整體流與管狀流混合最優流態。

2.2 倉壁振打氣錘

蝦米形煤斗在煤斗結拱的臨界點下方加裝倉壁振打氣錘，其沖擊力大于該段煤斗區域的平衡摩擦力，能夠有效地助流、破拱、防堵、清堵。

倉壁振打氣錘摸擬人工大錘擊打原理，采用氣動、低振擊頻率、大振幅(1.5 m)，以及在結構上(前進、返回、緩沖)純氣路設計，無緩沖損耗配件，無氣體壓力損失，振擊動量強(2 000 kg·m/s)，疏通效率高，且振擊頻率、振擊動量可任意設定調整，提高了倉壁振打氣錘的沖擊效果、有效使用壽命與安全性。通過對稱橫縱向多層錯位安裝以及運行時的自下而上程序動作，使其整體產生旋切式面向擴散沖擊波，清堵作用更強。

2.3 雙向液壓插板門(給煤機上閘板門)

在蝦米形煤斗下部設計有雙向液壓插板門替代原插板門，其采用隱形軌道、軌道槽、全通徑及雙向楔合式插板設計，行程短、推力大、開閉靈活自如、密封性能良好；門體圓形通徑與落煤斗等同，原煤不會卡阻堵塞。

2.4 插入式不銹鋼密封膨脹節

蝦米形煤斗下部出口處配置一個插入式不銹鋼密封膨脹節，膨脹時不會形成溝槽，具有良好的密封性的膨脹性能，且不漏風、不漏粉、不藏煤。

2.5 煤流整形裝置

蝦米形煤斗出口端、給煤機皮帶上方安裝煤流整形裝置，形成一個合理的導料槽區域，消除出料口處裙邊檔板灑煤及煤流形態頻繁變化現象，使煤流動態自然成形，煤流形態更加規則、穩定、均稱、便于調整，符合輸送膠帶運行煤流。

2.6 斷煤信號采集裝置

蝦米形煤斗配置一套可靠的斷煤信號采集裝置，能防水、防塵、防干擾，防沖擊，且靈敏度高，能夠及時采集并傳輸斷煤信號程序啟動氣動推力源振器。

2.7 人孔門及觀察孔

在蝦米形煤斗適當位置安裝人孔門，在插板門下方安裝觀察孔，密封性能良好，門體自身不掛煤。

3 蝦米形一體化技術的實施

根據存在的問題及蝦米形一體化技術的特點，對原煤倉及附屬系統進行了改造，主要包括：

(1)將原煤斗給煤機上方約6.80 m拆除(包括插板門、煤倉內原煤疏松機、膨脹節及原斗上的法蘭)，將其改為不銹鋼蝦米形煤斗，其橫截面為圓形或類圓形，厚度為10±0.5 mm，約10節，為便于與上部方錐原煤倉連接，第一節為方圓節，上口尺寸為約2 800 mm×2 600 mm，第二節以下為蝦米形煤斗，給煤機入口約Φ640 mm，焊接成形，整體安裝。

(2)將原插板門更換為新的雙向液壓插板門，并下移至給煤機上方約800 mm處。

(3)將原膨脹節更換為不堵煤的插入式不銹鋼密封膨脹，安裝在給煤機上約100 mm 。

(4)在改造后的原煤斗外部加裝8套倉壁振打氣錘及其附屬系統。以解決低、中、高位蓬煤問題，振打頻率、振打動量根據需要可由用戶自行設定(PLC模塊控制)。當發生蓬煤時，由斷煤信號采集裝置發出指令，下、中、上氣錘程序控制自下而上振打，使原煤恢復流動，實現倉內無障礙疏通。

(5)安裝1套斷煤信號采集裝置，在斷煤時發出信號，啟動倉壁振打氣錘，對原煤斗進行振擊疏通。

(6)在煤斗第五節適當位置(根據情況調整)設置檢修用人孔門。

(7)在雙向插板門上方安裝檢查孔、下方安裝觀察孔。

(8)原煤斗出口進行煤流整形出口端優化改造，使煤流輸出合理。

4 實施效果分析

(1)經過兩個雨季潮濕燃煤的多次考驗證明，蝦米形一體化技術能解決原煤斗因原煤水份大、團聚性強、煤質煤種變化大等原因造成原煤斗棚煤、粘壁、堵煤、斷流等問題。

(2)改造后，降低了原煤斗棚煤、堵塞頻率，從而降低了因為人工疏松導致的原煤的泄漏、降低了鍋爐廠房內的煤粉濃度，從而改善了廠房內的衛生環境。

(3)大大提高了制粉系統的供煤的可靠性，保證制粉系統安全穩定的運行，尤其是降低了給煤機的停運時間、啟動次數，使機組的能處于安全穩定的運行狀態，更好的適應電網負荷的要求。

(4)減少了制粉系統的維護量，僅僅人工成本每年每臺機組可節約備檢修費與人工費用約18萬元(6人工：900工日，費用：200元/工日，900×200=6萬元)。

(5)每年可節省因為斷煤蓬煤而消耗的燃油約300 t，約210萬元；減少因為制粉系統影響機組負荷的考核約500萬元。

(6)可適應各種煤質，通過摻燒經濟煤種，單臺機組每年可節省燃料成本3 000～5 000萬元，經濟效益顯著。

5 結束語

蝦米形煤斗的蝦米曲線結構及截面收縮率變化符合煤流運動的規律，原煤經過蝦米彎時，原煤顆粒運動平衡狀態被打破，壓力方向改變，原煤顆粒移動，壓力分散，阻力減少，動力增大，流速增大，煤流流態優化，原煤顆粒等效流動性不斷增強，從而達到防止堵煤棚煤目的，并能更好解決粘性大、團聚性強、水份大原煤及造成棚堵現象，取得了較好的效果和經濟效益。

[1] 董成波，張喜來，楊星利,等.電站鍋爐原煤倉堵煤的原因分析及預防措施[J].科技資訊,2012,36:130-133.

[2] 趙海港.原煤倉堵煤原因分析及改造.全國第八屆電站鍋爐專業技術交流年會論文集,2013.

The Application of Small Shrimp Shaped Integration Technology in Power Plant Coal Bunker

GUO Jian, LI Gong-qiang, ZHANG Ying-jie, ZHANG Wei

(Hebei Renqiu Thermoelectric Co., Ltd. Renqiu 062550, Hebei Province, China)

In this paper, combined with a 350MW supercritical units in positive pressure direct blowing pulverizing system technical characteristics and side bunker arrangement of the actual situation, of rectangular bunker is changed for shrimp integrated raw coal hoppers to solve the Peng coal blockage, can provide a reference for similar problems for the same type of coal.

Coal bunker coal; Coal plugging technology; Integration of small shrimp shaped coal hopper

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.12.007

2015-10-28

2015-11-08

郭 健，河北建投任丘熱電有限責任公司，主要從事電廠能源管理。

TK229.6

B

1009-3230(2015)12-0021-03