燃煤發(fā)電廠輸煤篩碎系統(tǒng)改造實踐

張立強，亓俊波，丁國棟

（1.國家能源集團 山西電力有限公司，山西 太原 030006；2.山西魯晉王曲發(fā)電有限責任公司，山西 長治 047500）

0 引言

煤電行業(yè)是我國電力領(lǐng)域中二氧化碳排放的重點行業(yè)。“雙碳”目標下，我國進一步提出推動煤電“三改聯(lián)動”。煤電“三改聯(lián)動”如果實施得當，將極大地助力新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。我國能源結(jié)構(gòu)的特殊性決定了我國電力供應在相當長時間還需依靠火力發(fā)電，因此降低燃煤發(fā)電廠的煤耗，對緩解燃料的供應和促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著十分重要的意義，而且燃煤發(fā)電廠的供電煤耗會影響到自身的經(jīng)濟效益，供電煤耗的增加會直接影響運營成本。燃煤發(fā)電廠的供電煤耗與廠用電的關(guān)系是廠用電率越高，供電煤耗越高。通過對輸煤系統(tǒng)進行技術(shù)改造，降低廠用電率，可達到節(jié)能降耗的目的。輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵會污染環(huán)境和增大火災風險，對設備的使用壽命和職工的健康造成影響，因此如何對輸煤系統(tǒng)的粉塵進行有效防治是當前燃煤發(fā)電廠的關(guān)鍵任務。

1 改造前概況

王曲電廠原輸煤篩分和碎煤系統(tǒng)含2 臺滾軸篩（甲、乙兩路）、1 臺環(huán)錘式碎煤機（單路），兩篩一破工藝，篩上物經(jīng)輸送帶運送至碎煤機進行破碎后，堆積在煤場，后經(jīng)二次倒運進行摻配。來煤經(jīng)甲、乙滾軸篩篩分后，篩下物經(jīng)#9 甲、乙?guī)捷斔蜋C至原煤倉，以滿足鍋爐磨煤機的需要，篩上物經(jīng)#11 帶式輸送機送到碎煤機經(jīng)破碎后送至煤場或直接至煤場，然后經(jīng)車輛轉(zhuǎn)運至汽車煤溝再入輸煤系統(tǒng)。改造前篩分、碎煤系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 改造前篩分、碎煤系統(tǒng)Fig.1 Screening and crushing coal system before transformation

經(jīng)過分析研究，現(xiàn)系統(tǒng)存在以下問題。

（1） 煤場封閉氣膜投運后，碎煤機下料口封閉在氣膜內(nèi)，碎煤機在碎煤過程中因膜內(nèi)外氣壓差，導致碎煤機室和#11 帶棧橋粉塵嚴重，存在較大火災安全隱患和環(huán)境污染。

（2） 篩上物經(jīng)碎煤機破碎后的煤裝車二次倒運汽車煤溝，再回入輸煤系統(tǒng)，產(chǎn)生倒運費，增加設備電耗和運輸污染，輸煤效率低。

（3） 破碎后的煤由于臨時堆放北煤場，不僅占用煤場有效面積，且造成各種煤種混煤，熱值、硫份變化大，再次進入輸煤系統(tǒng)，影響燃料摻配精度。

（4） #11 帶式輸送機、碎煤機為單路布置，一旦故障，影響鍋爐上煤。

2 改造方案

根據(jù)王曲電廠輸煤篩分樓現(xiàn)場實際情況，在原滾軸篩位置設計甲、乙篩碎一體機，并對現(xiàn)有地面樓板及承重梁進行加固，滿足篩碎一體機動靜態(tài)荷載，相應落煤筒、電氣及控制系統(tǒng)按照規(guī)范更新，實現(xiàn)兩篩兩破雙路直接入爐模式，同時考慮煤中雜物影響輸煤篩分碎煤系統(tǒng)運行，在前置皮帶機設計安裝除雜物機。為確保現(xiàn)場環(huán)保和職業(yè)健康，在篩碎一體機的前置輸煤#8 皮帶、后置輸煤#9 皮帶設計安裝高壓噴霧和回程皮帶清洗裝置等除塵或抑塵設備。篩分、碎煤系統(tǒng)改造方案如圖2 所示。

圖2 篩分、碎煤系統(tǒng)改造方案Fig.2 Reform scheme of screening and crushing coal system

（1） 除雜物機。在前置輸煤#4 甲、乙?guī)ь^部設計除雜物機，涉及除雜物機安裝所需的輸煤#4甲、乙?guī)ь^部護罩及落煤筒的改裝、出料口溜管、安裝基礎、電氣及控制等，電源位置在輸煤#3 轉(zhuǎn)運站MCC 配電柜，距離除雜物機約20 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離除雜物機約180 m。

（2） 輸煤#8 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置。在前置輸煤#8 甲、乙?guī)гO計高壓微霧及回程帶清洗裝置，涉及輸煤#8 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置安裝、電氣及控制等。電源位置在輸煤篩分室MCC 配電柜，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約10 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約100 m。就近輸煤棧橋開式水系統(tǒng)提供高壓微霧水源。

（3） 甲、乙篩碎一體機。在原滾軸篩位置設計甲、乙篩碎一體機，篩分樓房間改造、樓板基礎加固方案及安裝基礎設計，配套除塵設備及巡檢檢修平臺，給料、出料落煤筒及導料槽，電氣及控制等。滾軸篩電機選用低壓電機，碎煤機電機選用6kV 高壓電機。380 V 電源可采用原滾軸篩就地電源，6 kV 電源位置在輸煤6 kVAB 段，距離滾軸篩及碎煤機約100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離滾軸篩及碎煤機約100 m。需新增6 kV電源高壓開關(guān)柜（高壓開關(guān)、配套電流互感器、零序電流互感器、接地開關(guān)、電容分壓裝置、避雷器、多功能數(shù)字儀表、電動機保護裝置、電力電纜連接銅排等）、380 V 電源接口開關(guān)、程控接口繼電器、電纜等。

（4） 輸煤#9 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置。在后置輸煤#9 甲、乙?guī)гO計高壓微霧及回程帶清洗裝置，涉及輸煤#9 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置安裝、電氣及控制等。電源位置在煤倉間MCC 配電柜，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約400 m。就近輸煤棧橋開式水系統(tǒng)提供高壓微霧水源。

3 改造新增設備要求

3.1 除雜物機

除雜物機采用回轉(zhuǎn)鉤齒式，適應木塊、石塊等大塊及雜物，具有良好的清除能力以及防堵能力。鉤齒間距為≤150 mm，誤差不大于正負5 mm。符合條件的大塊清除率不低于90%。除雜物機滿足長期連續(xù)運行的要求，啟動、運行和停機平穩(wěn)并安全可靠，并應考慮煤表面水分達20%的可能。傳動部分應有良好的潤滑條件，潤滑部分不得有滲油現(xiàn)象。重型連續(xù)工作制，整機設計壽命不少于30 a。除雜物機的鋼結(jié)構(gòu)應具有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性,不得有任何變形和斷裂現(xiàn)象。軸及鉤齒必須耐沖擊、耐磨損，使用壽命應大于2 a。除大塊器的鉤齒更換方便并可自由整體移出設置移出裝置便于維修，旋轉(zhuǎn)鉤齒式除大塊機的鉤齒應采用NM400 高強度耐磨鋼板制造，厚度不低于14 mm，安裝結(jié)構(gòu)合理、更換方便，鉤齒使用保質(zhì)期為兩年，正常使用2 a 內(nèi)不出現(xiàn)變形、歪斜或明顯磨損，所除雜物現(xiàn)場便于清理。

3.2 高壓微霧系統(tǒng)

采用單相流體霧化技術(shù)實現(xiàn)噴霧抑塵降塵，噴嘴霧化粒度要求細微均勻（霧化粒度0 ～100 μm），降塵率不低于93%。系統(tǒng)主體設備為一體化集成設備，相關(guān)裝置及柜體為模塊化結(jié)構(gòu)，維護與檢修方便。補水過濾裝置、儲水裝置、增壓裝置、控制裝置全部可以模塊化拆卸，以減輕維護和檢修難度。系統(tǒng)運行為恒流恒壓，工作壓力為7～10 MPa，單個噴嘴噴霧耗水量≤48 L/h，以滿足節(jié)能降耗要求。系統(tǒng)完全滿足工業(yè)企業(yè)中循環(huán)水、沖洗水、生活用水、消防用水等水源作為除塵水源的要求，不會出現(xiàn)噴嘴堵塞。

3.3 回程皮帶清洗裝置

回程皮帶清洗裝置應與皮帶機帶寬相匹配。采用三級刮刀自行對皮帶進行清洗，采用框架結(jié)構(gòu)。下部漏斗采用不銹鋼制作，厚度不小于3 mm。回程皮帶清洗裝置運行應不受煤中水分、雜質(zhì)影響，不出現(xiàn)堵噴嘴的現(xiàn)象，具有良好的清除能力，對回程皮帶去除殘留物料清洗率不低于85%。清洗下來的泥灰落入設備下部集泥斗內(nèi)，集泥斗內(nèi)部設置有低速螺旋排污裝置，將泥灰順利的排出設備外，避免箱體堵塞。過濾水源，過濾精度達200 目，減小噴嘴堵塞風險，過濾器具有自動排污功能，可定時排污。

3.4 篩碎一體機

項目改造實施重點是設計研發(fā)高度較小的1 000 t/h 高效篩碎一體機，應具有篩分和破碎功能。具體結(jié)構(gòu)包含篩碎箱體、篩片、錘頭、齒板、襯板、減振裝置和驅(qū)動機構(gòu)，錘頭、齒板采用耐磨材料制造，使用壽命不低于6 000 h，篩片使用壽命不低于15 000 h，內(nèi)部襯板采用耐磨鋼襯板，厚度不低于20 mm。驅(qū)動機構(gòu)采用硬齒面減速機，減速機齒面精度為6 級，齒面硬度為HRC58～62。篩碎一體機的技術(shù)參數(shù)為：

篩碎一體機如圖3 所示。

圖3 篩碎一體機Fig.3 Sieve crushing machine

4 改造施工組織

根據(jù)現(xiàn)場情況，在不影響上煤情況下分別甲乙路進行改造實施，項目施工步驟如下。

（1） 拆除輸煤#4 帶頭部護罩頭部漏斗和改造安裝鉤齒式除雜物機及相關(guān)落煤管（斗）。

（2） 輸煤#8 帶尾部增加回程皮帶清洗裝置。

（3） 輸煤#8 帶安裝高壓微霧系統(tǒng)。

（4） 輸煤#8 帶至輸煤#9 帶轉(zhuǎn)運站篩分設備改造為#8 帶機頭部漏斗至篩碎一體機，后全部篩碎合格粒度煤炭落入#9 帶。篩分碎煤系統(tǒng)入口側(cè)設有旁路，必要或應急時煤流可通過旁路進入#9帶式輸送機。

（5） 輸煤#9 帶尾部增加回程皮帶清洗裝置。

（6） 輸煤#9 帶安裝高壓微霧系統(tǒng)。

（7） 篩分室原有滾軸篩拆除，現(xiàn)有地面樓板及承重梁進行土建基礎加固，主梁進行打磨、去皮、制作U 型箍和鋼條，進行粘鋼，高壓電機底座地面破拆、纖維布加固和凝固，安裝高壓電機座，回裝篩碎漏斗，導料槽進行封堵，回裝篩碎主體和高壓電機，電纜鋪設，控制箱安裝，電氣接線，試運168 h，土建地面恢復和養(yǎng)護，滿足篩碎一體機動靜態(tài)荷載。

5 結(jié)語

此次設計研發(fā)了一種高效千噸級篩碎一體機，并在王曲電廠輸煤系統(tǒng)中進行實踐。輸煤系統(tǒng)完善的雙路布置，消除了王曲電廠原輸煤系統(tǒng)局部單路布置的缺點，提高了系統(tǒng)可靠性。輸煤系統(tǒng)多點增加高壓噴霧、回程皮帶清洗裝置等除塵或抑塵設備，解決了王曲電廠輸煤皮帶揚塵問題。輸煤#11帶和原碎煤機的棄用消除了因煤場氣膜壓差造成的棧橋廊道粉塵污染及火災隱患。

由于王曲電廠燃料系統(tǒng)原始設計的原因，按照一定比例摻燒配好的燃料在經(jīng)過滾軸篩后，粒度大于30 mm 的煤塊又返回到煤場，進入到爐前煤倉的燃料摻燒比例被改變。返回料場的燃料再次倒運到輸煤系統(tǒng)，燃料摻燒比例更是無法準確計算。通過高效千噸級篩碎一體機應用和王曲電廠輸煤篩分碎煤系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)了精確摻燒，提高了燃料利用率，降低了生產(chǎn)成本，并擴大了煤場的使用面積，使煤場的燃料布局更加合理。同時，取消了原破碎大塊煤場裝載及轉(zhuǎn)運車輛，每年節(jié)約了大量生產(chǎn)成本。鉤齒式除雜物機的前置使用，提前將特大塊兒及木棍、鋼筋、炮線、編織袋等雜物鉤除，完善了輸煤系統(tǒng)，保證輸煤系統(tǒng)安全運行。