輸煤棧橋落煤管存在的問(wèn)題和解決措施分析

石玉軍 馮智勇 孫濤 歐陽(yáng)峰

摘 要：寶清電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)在轉(zhuǎn)運(yùn)燃煤資源過(guò)程中，時(shí)常會(huì)因落煤點(diǎn)位不正而出現(xiàn)皮帶跑偏的問(wèn)題，截面積較大是既有落煤管的主要特征，其對(duì)煤流對(duì)準(zhǔn)受料皮帶機(jī)中心線(xiàn)過(guò)程起到一定限制作用，進(jìn)而產(chǎn)生側(cè)向力，導(dǎo)致皮帶不按照預(yù)計(jì)軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。歷經(jīng)系統(tǒng)的測(cè)算分析后，采用短縮落煤管截面及調(diào)整其出口形狀的方式，能明顯的轉(zhuǎn)運(yùn)煤流狀態(tài)，進(jìn)而從源頭上處理輸煤皮帶跑偏的這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。還解讀了輸煤系統(tǒng)落煤管時(shí)常發(fā)生堵塞問(wèn)題的成因，探究相應(yīng)的處理方法，以供同行借鑒。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng);棧橋落煤管;問(wèn)題分析;解決措施

引言

當(dāng)下寶清電廠(chǎng)建立了2臺(tái)600MW發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)1200MW，#1機(jī)組已經(jīng)在2020年年初正式投產(chǎn)發(fā)電。本電廠(chǎng)主要燃煤是露天煤礦出產(chǎn)的褐煤，其煤質(zhì)有含水量較高、黏度大、揮發(fā)分大、發(fā)熱量偏低、容易自燃等特征，在運(yùn)輸燃煤過(guò)程中，在卸車(chē)、儲(chǔ)存、破碎等多種工藝要求及廠(chǎng)區(qū)布置條件等約束下，需要?dú)v經(jīng)數(shù)次轉(zhuǎn)運(yùn)后，方能把合格的燃煤資源輸送至原煤斗中。落煤管是皮帶機(jī)的重要部件之一，在運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行階段發(fā)揮核心作用，如果落煤管設(shè)計(jì)、布設(shè)欠缺合理性，則會(huì)增加皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)跑偏、撒煤、嚴(yán)重的粉塵污染等不良情況發(fā)生率，本文分析總結(jié)相應(yīng)的解決方法。

1 問(wèn)題分析

1.1皮帶跑偏問(wèn)題

在行業(yè)內(nèi)，輸煤皮帶機(jī)跑偏被定義成皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，皮帶中心線(xiàn)和皮帶機(jī)中心線(xiàn)相脫離，偏向一側(cè)。皮帶跑偏情況如果長(zhǎng)期不被解除，可能會(huì)導(dǎo)致皮帶邊界和托輥相互脫離，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)和機(jī)架產(chǎn)生碰撞、摩擦，短縮皮帶的使用壽命，造成部分燃煤運(yùn)輸中散落，降低生產(chǎn)效率，甚至帶來(lái)一些安全隱患問(wèn)題。引起皮帶跑偏的因素主要包括如下幾點(diǎn)[1]：

（1）設(shè)備生產(chǎn)問(wèn)題，比如在加工制造皮帶階段，皮帶中心線(xiàn)不是一條筆直的直線(xiàn)、帶芯受力狀態(tài)不均衡等，以上均可能成為引起皮帶機(jī)跑偏情況的因素。如果能有針對(duì)性地改進(jìn)、調(diào)整皮帶加工技術(shù)，提升技術(shù)方案完善性，則以上問(wèn)題大體上能迎刃而解。

（2）安裝調(diào)試階段中，托輥與各個(gè)滾筒軸線(xiàn)以及皮帶機(jī)中心線(xiàn)無(wú)法始終維持90°，造成皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)階段承受較大的橫向推力;皮帶機(jī)內(nèi)架并不是單條直線(xiàn);粘接皮帶接頭過(guò)程中，存在著粘接不端正的問(wèn)題。

（3）皮帶機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)階段，清掃器清掃的潔凈度不高，導(dǎo)致部分煤粉粘結(jié)在滾筒表層，導(dǎo)致滾筒各位置的半徑不均等，在這樣的工況下皮帶受力不均衡，引起皮帶發(fā)生跑偏問(wèn)題。

（4）電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)階段，在工藝要求及廠(chǎng)區(qū)地形條件等諸多因素的約束下，布置了多條處于垂直相交狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶，外加落煤管設(shè)計(jì)、布設(shè)等欠缺合理性，造成煤流偏向單側(cè)，由側(cè)向?qū)ζ纬奢^大沖擊力，造成皮帶受力狀態(tài)不均衡，實(shí)質(zhì)上就是我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的落煤點(diǎn)不正，這是造成皮帶機(jī)跑偏問(wèn)題的主要原因之一。如果皮帶跑偏問(wèn)題十分嚴(yán)重時(shí)，很多燃煤便會(huì)沿著運(yùn)輸路徑灑落在地，導(dǎo)致電廠(chǎng)環(huán)境內(nèi)煤塵飛揚(yáng)，明顯增加了運(yùn)行人員清煤，沖洗工作壓力，甚至由于運(yùn)煤批量過(guò)大而堵塞排污泵局部，不利于電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)安全、文明生產(chǎn)目標(biāo)。

輸煤系統(tǒng)運(yùn)作階段，難免會(huì)發(fā)生皮帶機(jī)相交垂直運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，短縮既有的落煤管管徑和垂直相交受料的皮帶機(jī)前側(cè)的落煤管形狀，是否能使初始運(yùn)轉(zhuǎn)的煤流盡早的聚集在集中于皮帶中心線(xiàn)上，是業(yè)內(nèi)人員應(yīng)持續(xù)探究的一個(gè)共同問(wèn)題[2]。

1.2落煤管堵塞問(wèn)題

寶清電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)在運(yùn)行階段，將堵煤開(kāi)關(guān)與相應(yīng)的振打器安裝在皮帶落煤管內(nèi)，當(dāng)運(yùn)輸?shù)娜济禾貏e是全水含量、潮濕度及粘性高的煤種，有煤流對(duì)落煤管內(nèi)壁側(cè)形成沖刷作用時(shí)，在落煤管管壁上吸附、聚集的濕煤量會(huì)不斷提高，厚度也有提高，如果皮帶瞬時(shí)煤量在落煤管自身的通流面積時(shí)，則便會(huì)在剎那間發(fā)生落煤管堵煤事件，若此時(shí)有關(guān)堵煤保護(hù)裝置、過(guò)流保護(hù)設(shè)備等沒(méi)有發(fā)揮自身效力，則非常容易造成輸煤皮帶發(fā)生大量堵煤情況，最后陷入到堵轉(zhuǎn)的工況下，也可能會(huì)因堵煤對(duì)皮帶作業(yè)面形成較大磨損，而造成皮帶被拉斷。

2 處理皮帶跑偏問(wèn)題——科學(xué)選用落煤管截面尺寸

（1）電廠(chǎng)的落煤管采用6mm熱軋普通鋼板和角鋼焊接制得的，皮帶機(jī)帶寬達(dá)65㎝，方形落煤管邊長(zhǎng)60㎝，橫截面0.36㎡。

（2）可以采用如下公式測(cè)算落煤管斷面積（F）[3]：F=Q/3600×V0×R0×φ。上式內(nèi)，Q—皮帶機(jī)本體的輸送量（t/h）;V0—煤管內(nèi)燃煤的流動(dòng)速度，大概2m/s;R0—燃煤的堆積密度（t/m?）;φ—充滿(mǎn)系數(shù)，大概0.3～0.5。

現(xiàn)有規(guī)范內(nèi)明確定義了帶寬（B）、帶速（V）和輸送能力（Iv）三者之間的關(guān)聯(lián)性（表1），并參照當(dāng)下設(shè)計(jì)推薦應(yīng)用的各種帶寬相對(duì)應(yīng)的帶速，帶寬達(dá)650mm，建議設(shè)計(jì)V是2.0m/s，Iv是318m?/h。

（3）燃煤自身的流量、粒度、散料屬性均是影響落煤管管徑的主要因素。在符合流量指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，也應(yīng)認(rèn)真分析到煤粒度形成的影響。當(dāng)下，寶清電廠(chǎng)為規(guī)避發(fā)生有大塊型燃煤落入輸煤系統(tǒng)中的情況，并確保給料、受料裝置運(yùn)行過(guò)程的常態(tài)性，決定在煤場(chǎng)中布置煤篦，煤篦孔規(guī)格300×250mm。

鑒于輸煤系統(tǒng)出力工程與同時(shí)存有3個(gè)大塊煤處于同個(gè)截面上不堵卡的情況，順利通行落煤管，現(xiàn)有的落煤管截面積均較好的滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)運(yùn)行要求，但均較大[4]。在研究各類(lèi)規(guī)格皮帶機(jī)以后，建議應(yīng)用帶速與輸送量峰值，分析充滿(mǎn)系數(shù)和不充滿(mǎn)系數(shù)各自對(duì)應(yīng)的工況條件，據(jù)此測(cè)算出落煤管斷面積和初有設(shè)計(jì)應(yīng)用的落煤管斷面積做對(duì)比，并考察煤粒徑因素形成的影響，依照現(xiàn)行設(shè)計(jì)調(diào)配了落煤管減縮一個(gè)檔級(jí)的通流面積，以上方法是有較高可執(zhí)行性。

寶清電廠(chǎng)燃煤系統(tǒng)在運(yùn)行階段，由早期篩分至實(shí)現(xiàn)破碎一定要經(jīng)過(guò)四條皮帶，破碎以后煤粒內(nèi)徑才<30mm，這也就意味著落煤管的通流面積和流量之間存在明確相關(guān)性，在這樣的工況下，無(wú)需顧及大塊燃煤在落煤管中可能出現(xiàn)的堵卡問(wèn)題。而經(jīng)篩分破碎處理后的燃煤，利用既有設(shè)計(jì)方案的運(yùn)作落煤管，明顯拓展了流通面積，弱化了落煤管中煤流的約束力。因?yàn)槊毫鞒跛俣扰c落差均形成了一定沖擊力，并且此時(shí)有相對(duì)較大的落煤管截面，誘導(dǎo)煤流在下跌階段趨于皮帶機(jī)中心的概率會(huì)顯著降低，進(jìn)而形成了作用于受煤皮帶的側(cè)向沖擊力，實(shí)質(zhì)上就是我們?nèi)粘＝?jīng)常提到的落煤點(diǎn)不正，最后造成皮帶機(jī)出現(xiàn)跑偏情況。

在輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，為了能更全面的了解落煤管流通面積與皮帶機(jī)輸送能力抵達(dá)峰值時(shí)所需求的實(shí)際流通面積兩者關(guān)系，應(yīng)在理論層面上測(cè)算出充滿(mǎn)系數(shù)所需的流通面積值，而后再和既有設(shè)計(jì)應(yīng)用的落煤管通流面積值做對(duì)比分析，獲得的計(jì)算結(jié)果是[5]：考慮充滿(mǎn)系數(shù)0.16㎡，既有設(shè)計(jì)應(yīng)用0.36㎡，不考慮充滿(mǎn)系數(shù)時(shí)是0.049㎡。結(jié)合以上計(jì)算所得結(jié)果，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用到的落煤管流通截面積要大于現(xiàn)實(shí)所需，形成較大的富余量。而在不顧及充滿(mǎn)系數(shù)下測(cè)算出的流通面積、輸送能力，其均高于設(shè)計(jì)值。在以上這種條件下，既有設(shè)計(jì)應(yīng)用到的落煤管流通截面積和不顧及充滿(mǎn)系數(shù)下的現(xiàn)實(shí)流通截面積相比較，要高出4-7倍。從中可以探查到，輸煤系統(tǒng)燃煤歷經(jīng)篩分、破碎處理后運(yùn)輸所需的落煤管裝置，和既有設(shè)計(jì)應(yīng)用的落煤管斷面積大小相比較，縮小了兩個(gè)檔級(jí)。

3 防控堵煤事件的方法

整體分析本電廠(chǎng)內(nèi)輸煤系統(tǒng)的調(diào)配與堵煤開(kāi)關(guān)組裝欠缺合理性的現(xiàn)狀，燃煤運(yùn)行管理人員從運(yùn)行控制方面著手，編制并實(shí)施了相應(yīng)的制度或者控制計(jì)劃，在運(yùn)行控制措施的實(shí)施方面，主要采用接班檢查、落實(shí)清掃工作、運(yùn)轉(zhuǎn)中檢查、控制煤量、單一路徑取用濕煤、管控煤量、集中強(qiáng)化監(jiān)視、加設(shè)皮帶電流增速保護(hù)裝置等運(yùn)行方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少輸煤系統(tǒng)發(fā)生堵煤、撒煤等不良情況[6]。

但是在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)控制方案或者相關(guān)制度時(shí)，不能從根源上處理輸煤皮帶落煤管堵煤?jiǎn)栴}，這主要是由于系統(tǒng)堵煤開(kāi)關(guān)本體安裝欠缺合理性，這在很大程度上弱化了自身的保護(hù)作用。為改善以上情況，在設(shè)備技術(shù)方面應(yīng)盡早進(jìn)行改造，歷經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)查、分析、考察以后，編制技術(shù)改造方案時(shí)決定選擇使用葉片旋轉(zhuǎn)式堵煤開(kāi)關(guān)設(shè)施，將其組裝在皮帶落煤管頭部，實(shí)質(zhì)上就是皮帶頭部驅(qū)動(dòng)滾筒下部的側(cè)面。這種堵煤開(kāi)關(guān)的工作原理可以做出如下表述：選用微型馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)裝置，利用螺栓連接傳動(dòng)軸與離合器連接，其能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能維持持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如果落煤管沒(méi)有出現(xiàn)堵煤情況時(shí)，旋轉(zhuǎn)葉片沒(méi)有觸及物料或者沒(méi)有被局部被燃煤遮擋時(shí)，馬達(dá)能夠驅(qū)動(dòng)葉片實(shí)現(xiàn)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，表明此時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)堵煤;如果落煤管頭部出現(xiàn)了堵煤情況時(shí)，部分燃煤便會(huì)壓埋或阻擋旋轉(zhuǎn)葉片，在阻力作用下，馬達(dá)被迫停運(yùn)，堵煤開(kāi)關(guān)發(fā)生動(dòng)作，聯(lián)鎖跳停皮帶，借此方式起到防控因堵煤事件而對(duì)輸煤設(shè)備造成損害的情況。以上過(guò)程中，為規(guī)避旋轉(zhuǎn)式葉片自身發(fā)生誤動(dòng)作、誤跳停皮帶等情況，本裝置通過(guò)調(diào)控彈簧拉力大小或旋轉(zhuǎn)式葉片大小的方式去實(shí)現(xiàn)，當(dāng)下葉片的尺寸是90×30（W×H），能夠較有效的防控部分煤粉進(jìn)入葉片槽內(nèi)，造成堵轉(zhuǎn)情況，以致停皮帶出現(xiàn)誤跳。日常運(yùn)維、定時(shí)檢查過(guò)程中，應(yīng)全面清理掉輕微積煤或積粉，這是提升堵煤開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程安全性、穩(wěn)定性的有效方法之一[7]。

當(dāng)然，電廠(chǎng)也應(yīng)加大對(duì)智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用力度，要求控制系統(tǒng)能把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中可見(jiàn)光照片、視頻、紅外熱成像、激光雷達(dá)、溫度等諸多信號(hào)傳送反饋至后臺(tái)，達(dá)到對(duì)煤粉堆積量、煤粉溫度異常情況的報(bào)警，動(dòng)態(tài)分析皮帶拍片、撕裂等故障問(wèn)題及對(duì)CO、H2S等有害氣體及PN10等粉塵超標(biāo)預(yù)警，防控堵煤?jiǎn)栴}。該系統(tǒng)還具備巡檢計(jì)劃功能，具體是便捷巡檢任務(wù)書(shū)、巡檢計(jì)劃及下達(dá)常規(guī)巡檢任務(wù)的功能，其主要由任務(wù)部署與任務(wù)編輯兩大部分構(gòu)成，確保了皮帶跑偏、堵煤及撒煤等問(wèn)題處理的有效性與時(shí)效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

分析當(dāng)下寶清電廠(chǎng)輸煤系統(tǒng)內(nèi)置落煤管的設(shè)計(jì)情況，發(fā)現(xiàn)流通面積較大是其最明顯的特點(diǎn)，可能會(huì)成為皮帶跑偏、堵煤甚至是撒煤等問(wèn)題的誘因。故而在后期設(shè)計(jì)、技術(shù)改造過(guò)程中，可以采用減小落煤管截面積規(guī)格大小的方式去應(yīng)對(duì)，進(jìn)而使煤流盡量和受料皮帶中心盡量對(duì)準(zhǔn)，將輸煤異常事件的發(fā)生率降到最低。

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（1.神華國(guó)能寶清煤電化有限公司，黑龍江 雙鴨山 155625;2.深圳昱拓智能有限公司，廣東 深圳 518109）