某火力发电厂2#炉原煤仓加装改造研究

2022-08-30王军强

科技创新与应用 2022年23期

王军强

（深圳妈湾电力有限公司，广东深圳 518000）

原煤仓堵塞是目前火力发电厂面临的一个重要难题，国内外采用的防堵技术种类繁多，如液压对开插板门、设计合理落煤管、双曲线型煤斗、旋转清堵机技术等，通过研究发现，旋转清堵机技术在原煤仓防堵塞中具有明显优势。火力发电厂的动力煤来源广、煤质复杂多变，其中有部分原煤含有较高的水分和黏度，这样的情况下，就容易在原煤仓出料过程中发生物料堵塞问题，尤其是阴雨天，原煤表面的水分更大，严重影响原煤仓的安全、稳定运行。因此，本文通过某火力发电厂2#炉原煤仓实际改造案例，对旋转清堵机技术应用的合理性加以验证，为出现同类问题的电厂提供经验借鉴。

1 原煤仓堵塞原因理论分析

1.1 原煤表面水分问题原因

原煤表面水分过大是形成原煤仓堵煤的主要原因之一。通常情况下，锅炉设计样煤的表面水分为8%～12%，并要求贮煤场设置干煤棚，防止雨水浸入。但是由于部分电厂并未设置干煤棚，或防水措施未做到位，在阴雨天气的情况下，运送到煤仓的原煤水分就会过大，黏性过高，此时就容易发生原煤仓堵塞问题。

1.2 原煤仓结构设计原因

通常情况下，原煤仓设计为棱台形，且上口大、下口小，导致高径比太大。在原煤仓出料过程中，物料自上而下靠自重下落，给煤机进口落煤管处面积最小，物料愈向下流动面积愈小，因此，在仓体内壁极易出现挂煤、仓体下部出口段堵煤等现象，影响机组的稳定运行。

2 某火力发电厂原煤仓现状

某火力发电厂共有6台国产燃煤发电机组，总装机容量1960MW，每台机组配备6台HP803型中速磨煤机，给煤机形式为9224型称重式计量给煤机，满负荷运行时5台给煤机或者6台给煤机运行，能够满足生产需求。由于该电厂位处海边，具有良好的地理位置优势，动力煤来源比较广、煤质波动较大。

2019年，该电厂为响应政府节能环保号召，以及提高电厂的盈利能力，在内部推进污泥配煤掺烧项目。然而，因污泥有黏性，掺配污泥不但导致煤质变化，同时还导致原煤仓发生挂壁、给煤机断煤等情况，尤其是在下雨和掺烧比例大的情况下，给煤机断煤更加频繁，需要靠人工敲打、掏煤来疏通落煤管。频繁性地断煤、掺配污泥受阻（2020年处理污泥量预计将达到800 t/天），人工疏通时间较长，不仅影响机组带负荷，还造成给煤机平台脏乱、人力浪费，而且还增加给煤机皮带故障和磨煤机故障率。

自2019年电厂推进污泥配煤掺烧项目以来，原煤仓经常发生堵煤现象，特别是阴雨天，煤的表面水分较高时更加严重，给煤机断煤现象更加频繁，一天多达十几次，导致燃煤发电机组炉膛负荷不稳定，炉温急剧下降，如果不能及时处理原煤仓堵煤问题，将会出现低温（＜650℃）MFT保护动作，使锅炉机组跳停，严重影响机组的安全稳定运行。对2020年2月24日—3月4日时间段原煤仓堵煤次数统计见表1。

表1 2020年2月24日—3月4日原煤仓堵煤次数统计表

3 防止原煤仓堵塞措施

为减少原煤仓堵煤次数，本文结合2#炉给煤机原煤仓清仓现场实际情况，及近段时间各位专家和领导就污泥掺烧煤仓防堵的各方意见，并查阅相关参考资料，询问兄弟单位相关经验等，对污泥掺烧工作全过程中防止原煤仓堵塞措施总结如下。

3.1 源头控制措施

3.1.1 保证污泥品质和掺混均匀

污泥品质不佳、掺混不均匀是原煤仓堵煤的初期成因。因此，在污泥配煤掺烧前，要严格保证污泥品质，从源头上防止原煤仓堵塞。拒收达不到掺烧要求、易堵的污泥；改进污泥给料设备及污泥预混措施，使污泥与原煤混合均匀，提高燃料流动性，防止污泥因混合不均在煤仓内局部黏结，逐步形成堵煤、蓬煤等现象。

3.1.2 减少全燃料链进水

通过改进输煤系统各下料口，避免采取水冲洗方法疏通输煤下料口堵煤，造成燃料水分增加，加剧煤仓堵煤；严禁输煤系统冲洗水进入原煤仓，并严格控制干雾除尘喷水量；同时还应严格控制输煤系统其他环节进水，防止堵煤加剧、恶化。

3.1.3 尽可能减少掺混污泥煤在仓内停留时间

在污泥配煤掺烧过程中，要改变掺烧污泥煤仓的上煤方式，采用多次少量上煤，每次上煤煤位不超过2m，减少污泥在煤仓储存时间，增加燃料流动性；同时，还应准确判断煤位，防止煤位不准导致煤位误判，煤仓出现虚假烧空现象，确保机组停运前和定期清仓前煤仓真正烧空，减少清仓工作量和降低清仓难度。

3.2 定期清仓措施

对原煤仓的污泥仓拟定双周定期烧空清仓，待污泥仓烧空后，通知检修人员对烧空的煤仓进行检查，彻底清理仓壁，通过验收后方可投入运行。针对已堵未烧空的污泥煤仓，相关运行人员要根据清堵需要及时启动制粉系统配合清堵。

3.3 管理措施

由于污泥掺烧工作全过程中涉及环节多，包括收、掺、上、烧、清等，各环节分属不同部门，且相互影响。为防止整个掺烧过程上下脱节，出现原煤仓发生挂壁、给煤机断煤等问题，应设立污泥掺烧全环节管理小组，并指派专人进行协调、监督。同时还应制定激励机制，保证措施落实、责任到位，在污泥掺烧整个工作环节中形成联动机制，以保障污泥掺烧工作顺利开展。

虽然，源头控制措施、定期清仓措施、管理措施等能够在一定程度上缓解原煤仓堵塞问题，但是要根本上解决这一问题，还需对原煤仓进行技术改造。电厂于2020年3月初对2#炉给煤机原煤仓进行加装旋转清堵机以及其附属设备的改造。

4 实施技术改造的必要性

通常情况下，给煤机堵煤是发生在原煤仓仓斗的喉部和细长的落煤管、入口插板门区域，此区域狭窄易黏结，当累积到一定程度时，就会导致原煤仓堵死，同时也经常发生严重的原煤仓挂壁问题，需要定期停磨疏通。

为了彻底防止原煤仓挂壁、堵死，给煤机落煤管、插板门堵煤情况的发生，将通过技术手段将原来易黏结、易蓬煤的仓斗喉部、入口插板门、落煤管部位更换为三把刀的旋转式清堵装置。不仅扩大了仓斗喉部的锥度，缩短了落煤管的长度，还将原给煤机入口插板门的位置移到下面来，使得下煤更通畅，不易黏附，加上上、中、下三把刀，使清堵面积更大，同时通过仓体旋转，原煤与仓壁相对运动，再者将单开式的进口插板门改为对开的不锈钢插板门，开度更大、下煤顺畅，改到落煤管最底部，就更加不容易堵塞了，这样就能彻底解决易堵部位蓬煤堵塞的问题。

同时在原煤仓上部加装空气振打锤，消除原煤仓挂壁情况，保证下煤顺畅。

通过以上科研创新改造，将给煤机断煤次数消除到零，人工敲打、掏煤疏通原煤仓次数降到零，大大提升了设备区域的环境卫生。

5 改造范围及方案

5.1 改造范围

本次改造范围主要有2#炉原煤仓2台旋转清堵设备及其配套设施、附件的安装。①包含2台旋转清堵设备机务、电气、热工所有项目的安装、调试、试运，直至交付使用；②拆除2台原煤仓锥斗底部至给煤机入口约5 m处；③依次安装、焊接：过渡段、旋转清堵装置、插板门等设备及配套设备、附件；④安装空气振打锤及压缩空气管道；⑤旋转清堵机安装施工，从工作段铺设电缆，或地埋电缆等电气施工；⑥包括影响安装旋转清堵设备时移动的其他设备及附件等。

5.2 改造方案及工艺流程

结合某火力发电厂现场实际勘查情况，此次2#炉原煤仓加装改造方案及工艺流程具体如下。

5.2.1 施工前准备

本次项目改造内容主要包括2#炉原煤仓2台旋转清堵设备及其配套设施、附件的安装等。在改造施工前，除了准备好相应的施工工具外，还需做好以下准备工作。

（1）确认运输通道，标高2.5 m，通道宽度2.1 m，总重3.5t，同时还应考虑地面承载力，如果承载力不足应采取铺设地胶垫等措施。

（2）在设备安装时，应严格遵循方便检修、方便使用的原则。其中，过渡筒检修门位置应该对应设备本体刮刀方向。

（3）坚持就近方便使用原则安装控制柜，确定控制柜与设备本体的直线距离间隔10 m，走线距离20 m，并确定走线方式，可通过电缆沟或架空方式，选择钢管或软管。

（4）通常情况下，实际尺寸与图纸尺寸会存在误差。因此，在设备安装前，应该实地测量清堵机下口直径、上口直径、垂直高度，以及各个过渡筒垂直高度等处的尺寸，并与图纸尺寸进行对比，确认施工方案。

（5）同时，在施工前还应清空煤仓，清理场地，确认施工现场无易燃易爆物品，并做好防火措施，如煤仓仓壁粘有燃煤还要做好防止燃煤坠落的措施。

（6）确定施工方案，安装中是否有干涉的管线、设备、仪表、电缆，过渡筒的安装顺序等。

5.2.2 确认割口位置

在加装改造施工中，首先应根据图纸说明割仓高度，测量给煤机上平面到煤仓割口位置垂直高度，通过多点测量确认割口位置。用钢尺盘出圆周，对比过渡筒上口直径。确保煤仓割口外径比过渡筒内径小10～20 mm，以方便原煤仓下口插入过渡筒上口内（要求插入深度为30～50 mm）。如果煤仓呈椭圆状，还需注意长边与短边的尺寸。当割仓高度与图纸设计不相符时，应以煤仓割口外径比过渡筒内径小10mm为基准，上下调整割口位置。

切割前首先确认煤仓内的原煤是否已全部清空，同时还应在给煤机进料口的皮带上做好相应的防火阻燃措施。该电厂煤仓材质多由碳钢+不锈钢内衬构成，给煤机上口直管段均为不锈钢材质，因此切割时应选用等离子切割机。

在原煤仓切割前，测量好仓体高度和计算好原煤仓直径的点时，不宜一次将仓体切割到位，最少先下降500 mm或更多，待测量仓口直径后，通过二次或三次切割，以确保过渡筒顺利套入仓体，避免出现仓体不圆情况，无法安装到合适位置。

待割口位置切割完成后，应打磨光滑，确保割口位置没有氧化渣和毛刺。并对切割后的割口沿割口重新测量割口直径，确认不大于过渡筒上口内径。

5.2.3 吊装

在仓体割口切割完成后，沿割口上方1.5 m处对称焊接吊耳4个，要求焊接牢固无虚焊，焊高不低于板厚的80%。在本次加装改造项目中，安装现场不能垂直起吊，因此需要根据实际情况确定合适的斜拉位置和设备吊点。在吊装前应先拆除给煤机架子，待安装完毕后给以恢复。

在吊装过程中，根据现场情况挂手拉葫芦，要求单个葫芦不低于5t（吊装时下方严禁站人）。并按照“先吊上过渡筒，再吊设备本体，最后吊中间直筒”的原则进行吊装。吊装时先装上过渡筒，焊接牢固后，吊装设备本体，设备本体应尽量插入给煤机入煤口，以便有足够的尺寸安装中间直筒；在直筒安装完成后，再将设备本体（旋转清堵设备）提起，选择合适位置焊接连接法兰。

5.2.4 焊接

设备本体吊装完成后，需要对相应的设备进行焊接工作。按照先上后下的焊接基本顺序进行焊接。在焊接过程中，要求焊接高度不低于板厚的80%，多层多道，确保焊接质量平整、光滑。碳钢使用506、507焊条，不锈钢与不锈钢或不锈钢与碳钢则使用302焊条。待焊接完毕后，将焊接面打磨光滑，无凹凸不平，做柴油渗透试验，试验合格后连接。

5.2.5 接线

待设备安装完成后，即可开始接线工作。接线要求牢固可靠，每接完一根应用手拔拉一下，防止接松或虚接。当电线穿过进线孔，应清除进线孔四周毛刺与尖锐凸起，并加胶皮保护，防止划破线皮造成短路。

5.2.6 调试工作

当设备安装和接线工作结束后，需进行现场调试。在试机前应从上到下检查设备每一焊脚焊缝都符合工艺标准，周边无异物，无挡阻，设备安装牢固可靠。同时还应确定电机的转向，单刮刀为固定转向，根据转筒标记确认。多刮刀为正反转，运行后顺时针方向为正转，逆时针方向为反转。然后根据图纸说明逐一测试各个工作模式下设备的运行情况。设备运行调试无问题后，方可投入生产实际试运行。此外，还应对电厂的操作人员进行培训和现场讲解突发故障应对措施，提升操作人员的应急处理能力。

5.2.7 收尾工作

在加装改造最后，还应做好相应的收尾工作。如对设备焊接位置进行补漆，擦除设备表面油污、清理现场；与专业工程师交代设备使用注意事项，与维护工程师交代点检及加油事项，与运行人员交代设备运行方式及参数修改方法等。在设备试运行168 h无问题后，交付运行部投入正常运行。

6 改造后效果分析

通过采取上述技术创新改造措施，对2#炉原煤仓进行改造，改造后发现堵煤现象得到很大改善，尤其是在污泥配煤掺烧过程中，原煤仓可以在较长时间保持煤斗不堵煤，给煤机也没有出现断煤现象，避免出现因炉温过低而导致锅炉机组跳停现象，减少机组损耗，保障了给煤机安全、可靠运行，确保机组运行稳定。同时还减少人工敲打、掏煤来疏通落煤管的次数，大大降低了维护人工费用。

改造后，通过安装2台旋转清堵机，提高了掺烧污泥量，平均按可多掺烧10%的污泥计算，每台给煤机出力按25t/h算，每台磨每天可多烧60 t（25 t/h*24 h*10%）污泥，每吨污泥按300元/t处理费算，每台每天可多创造利润约1.8万元（300元/t*60t），每台每月可多创造利润约54万元（1.8万元*30d），因此2台每月能多创造约108万元经济效益。