一種新型防堵煤設施在火電機組的應用

李官鵬，劉義達，張樂川

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南250013）

一種新型防堵煤設施在火電機組的應用

李官鵬，劉義達，張樂川

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南250013）

原煤斗堵煤問題是困擾火電機組運行的主要問題之一。為了防止和解決原煤斗堵煤，結合百萬機組工程原煤斗的設計優化措施和隨動活化料斗這一新型煤斗防堵設施的選型及應用，對活化料斗結構及工作原理進行論述，同時對原煤斗與活化料斗的結合調整以及安裝進行了說明。運行實踐表明，隨動活化料斗的選擇是合理的，有效解決了原煤斗堵煤問題，提高了電廠運行的可靠性和經濟性。

原煤斗；堵煤；優化；隨動活化料斗

1 概述

神華國華壽光發電廠一期工程建設規模為2× 1 013 MW超超臨界燃煤機組，該工程1號機組于2016-07-31完成168 h試運行，環保實現了“近零排放”目標。鍋爐采用超超臨界參數、直流爐、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、半露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、前后墻對沖燃燒方式、π型鍋爐。燃煤采用神府東勝煙煤，鍋爐主要設計參數見表1。

制粉系統采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統。每臺爐設置6臺中速磨煤機，5臺運行，1臺備用。與磨煤機相對應，每臺爐配6臺電子稱重式皮帶給煤機。煤倉間采用側煤倉布置方案，混凝土結構，跨度為19.5 m，柱距為10.5 m，煤倉間長度與鍋爐深度方向尺寸一致，長度為74.8 m，其中磨煤機占6檔，煤倉間輸煤轉運站與磨煤機檢修場地公用1檔。上煤方式采用爐后穿煙囪皮帶上煤，給煤機層標高與鍋爐運轉層取齊，為16.5 m。

表1 鍋爐主要設計參數

2 初始原煤斗設計

本工程2臺機組磨煤機公用1個側煤倉，2個煤斗關于煤倉間中心線對稱布置。原煤斗入口設計為9 m×9 m的立方體，通過高度為3 m的方圓節過渡為直徑9 m的圓形截面，下方接高度為0.8 m的圓柱體，之后為一圓臺體，原煤斗出口直徑為1.2 m，原煤斗外形見圖1。每臺磨對應一座原煤斗，每臺機組6座，本工程共12座，原煤斗容積及儲煤小時數見表2，儲煤小時數滿足8 h以上的要求［1］。

圖1 原煤斗外形

表2 原煤斗容積及儲煤小時數

初始原煤斗外形設計已優化采用了防堵手段，相鄰兩壁的交線與水平面的最小夾角為70.4°，滿足規范要求的70°要求［2］，而且下部圓臺體采用了非對稱偏心結構，使得原煤斗對原煤作用力偏離匯聚中心，對原煤流動產生積極作用［3］。另外，通過擴大煤斗出口直徑、相鄰壁交角內側或容易堵煤的過渡段采用圓弧過渡以及下部圓錐段內襯耐磨不銹鋼板等措施，避免內部掛煤，使得煤流更加順暢。同時，為了防止堵煤，還考慮了空氣炮或疏松機等防堵設施。

導致原煤斗堵煤的主要原因本質上可以歸為煤質原因、設計原因和運行原因［4］，但防堵設施選擇不當也是一個不可忽視的因素，目前市場上的防堵設施種類眾多，各有其優缺點，使用效果也褒貶不一，如何有針對性地合理選擇防堵設施至關重要。

本工程設計期間，將原煤斗防堵設施選擇作為一項重點內容進行了深入討論，并對防堵設施進行了比較。空氣炮、輸松機、空氣錘，設備價格相對比較低，結構相對簡單，對于流動性好的沙粒煤效果較好，輸松機由于其占用煤斗內部空間，對煤流形成阻力，結構上存在一定負面效應，不運行時反而成為結堵原因；中心給料機、旋轉煤斗，設備價格比較高，結構相對復雜，對下部原煤斗外型設計有一定要求，中心給料機需要經常運行，電耗較高，其內部錐體也占用煤斗內部空間；隨動活化料斗，特性處于上述兩類防堵設施之間，同時兼顧了多種防堵設施的優點，可根據情況運行部分設備或不運行，電耗比中心給料機和旋轉煤斗低。最終，確定隨動活化料斗作為防堵設施首選，并經過對其實際運行情況進行了充分調研后，確定本工程防堵設施選用隨動活化料斗。

3 隨動活化料斗的工作原理

隨動活化料斗基本組成結構包括：懸吊部分、破拱部分、激振部分、密封部分、錘擊部分、直通式煤閘板、控制部分等，見圖2。

圖2 隨動活化料斗

隨動活化料斗外形結構采用自塌陷多種結構的變形設計，物料流動性好時，利用其內部結構特點，物料自重下落，不消耗任何能源；當物料流動性較差，無法自重下落時，通過亞共振雙質體振動，振動電機（振動源）帶動激振架，由激振架再推動激振彈簧帶動隨動活化料斗本體一起振動，擾動物料，使內部物料處于活化狀態；當物料流動性極差，活化料斗下部安裝的錘擊裝置工作，通過錘擊振蕩產生的沖擊能量與隨動活化料斗本體的振動交叉集合產生擾動能量，并結合流線型無阻擋結構，使物料松動，確保粘性煤通暢下落。

隨動活化料斗既可就地手動控制，也可遠方自動控制，設有堵煤信號裝置，堵塞斷流后，5s內發斷煤警報信號，按上述原理，振動電機首先自動啟動，疏通暢通后自動停機。

4 原煤斗的調整和活化料斗的安裝

隨動活化料斗安裝需對原煤斗進行局部調整，不能影響原煤斗的容積及結構強度，料斗與原煤斗之間采用柔性連接。本工程將原煤斗22.08 m以下部分切除，原煤斗出口直徑變為2.186 m，出口上方煤斗外壁需預留懸吊支架，并校核驗算其受力，滿足下方懸吊活化料斗自重以及料斗工作時振動力，調整后原煤斗外形如圖3。

圖3 調整后原煤斗外形

隨動活化料斗安裝時，先將吊耳組件焊接在原煤倉加勁板上對應位置，再吊裝料斗本體到相應位置，連接吊耳，取掉吊裝，調平后再連接軟連接，加煤后，料斗需要再次檢查，若有傾斜，需要再次調整直至調平為止。活化料斗現場安裝后煤斗見圖4。

圖4 活化料斗安裝后原煤斗

5 結語

原煤斗堵煤問題是困擾火電機組運行的主要問題之一，也是直接影響鍋爐燃燒穩定安全經濟運行的重要因素［5］。本工程在原煤斗外形結構設計采取了必要的優化防堵措施，結合隨動活化料斗這一新型煤斗防堵設施的應用，至今未發生過堵煤情況。運行實踐證明，隨動活化料斗的選擇是合理的，其應用有效解決了煤斗堵煤問題，提高了電廠運行的可靠性和經濟性。

［1］中國電力企業聯合會.大中型火車發電廠設計規范：GB 50660—2011［S］.北京：中國計劃出版社.

［2］電力行業電力規劃設計標準化技術委員會.火力發電廠制粉系統設計計算技術規定：DL/T 5145—2012［S］.北京：中國電力出版社.

［3］祁金勝，黃汝玲，高永芬.介紹一種新型的煤斗設計［J］.電站系統工程，2010，26（1）：31-32.

［4］劉小川，邱代林.燃煤火力發電廠原煤斗堵煤問題的分析及對策［J］.能源與節能，2013（12）：65-66，161.

［5］劉建國，馮培良，陳輝，等.正壓制粉系統煤倉下煤不暢的治理［J］.中國電力，2010，43（5）：51-54.

Application of New Anti-blocking Facility for Thermal Power Units

LI Guanpeng，LIU Yida，ZHANG Lechuan
（Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，jinan 250013，China）

Coal blockage in the coal bunker is one of the main problems in the operation of thermal power units.In order to prevent and solve the coal blockage in coal bunker，combined with the optimization measures in the design of raw coal bunker and the application of the new anti-blocking facility，namely，the servo activation hopper，in the project of 1 000 MW unit，the structure and working principle of servo activation hopper are discussed.At the same time，the adjustment and installation of the raw coal bunker and activation hopper are described.The operation practice shows that the selection of servo activation hopper is reasonable，the servo activation hopper can effectively solve the problem of coal blockage and improve the reliability and economy of power plant operation.

coal bunker；coal blockage；optimization；servo activation hopper

TM621.7

B

1007－9904（2017）05－0069－03

2016-12-11

李官鵬（1979），男，高級工程師，主要從事電力設計工作。