新型給煤機防堵裝置的設計與應用

張興龍，蔡 勇，孫金龍

（華電國際十里泉發電廠，山東 棗莊 277100）

0 引言

隨著國家能源結構的調整，火力發電面臨著更多的生存挑戰，發電利潤受煤價的影響很大。為有效降低發電成本，越來越多的電廠選擇燃煤摻燒的方式來控制發電成本。但是劣質煤的摻燒，因煤中含有泥和水分較大，極易堵塞給煤機落煤管，造成給煤機斷煤，迫使汽機降低負荷。不僅造成鍋爐的燃燒效率下降，嚴重影響機組的安全經濟運行，還加劇了鍋爐各受熱面的磨損，減少了機組使用壽命，同時也會增加運行人員的勞動強度，使運行人員的身心健康和人身安全受到影響［1-3］。

目前對于給煤機堵煤的疏通措施主要有人工使用鐵鏟疏通、空氣炮振打和壓縮空氣吹掃等方式［4-6］。針對給煤機頻繁堵煤的情況，在使用上述疏通措施效果不明顯以后，為持續而有效治理因摻燒劣質煤而造成給煤機堵煤問題，設計了新型給煤機防堵裝置，經過現場調試投運以后，明顯降低了給煤機堵煤的次數，有效治理給煤機堵煤的問題。

1 給煤機堵煤的影響因素

當給煤機落煤管堵煤時，首先分布式控制系統（Distributed Control System，DCS)發出給煤機斷煤信號，同時給煤機煤量迅速下降，此外會出現爐膛負壓增大，煙氣含氧量升高，主汽溫度下降，過熱度迅速下降等現象［1-2］。

給煤機落煤管堵煤主要原因：煤質問題，原煤中的水分含量較大時，造成煤質黏性增強，容易引起結焦，成為堵煤的主要原因；若原煤的篩分不合理，造成細度大的原煤占比較大，使得原煤的流動性變差，容易黏滯在落煤管壁上，引起給煤機堵煤；由于播煤風風壓不足，且落煤口處于密相區，造成大量的原煤在落煤口湍流，阻礙原煤的流入，引發落煤管堵塞［3-8］。

圖1 制粉系統監視畫面

機組制粉系統DCS 監視畫面如圖1 所示，在DCS 畫面中設置了給煤機堵煤和斷煤報警，同時設置了空氣炮振打裝置的遠控操作按鈕，在“型”煤摻煤過程中，常常發生給煤機斷煤的現象，在空氣炮振打無效時，需要運行人員就地疏通，如圖2 所示，給煤機斷煤現場照片，可以看出煤質明顯濕黏，而且顆粒度小，容易附著在落煤管壁上。

圖2 給煤機斷煤現場照片

2 給煤機防堵裝置設計

2.1 給煤機壓縮空氣疏通裝置的設計

給煤機常用的疏通措施主要有人工使用鐵鏟疏通、空氣炮振打和壓縮空氣吹掃等方式。給煤機空氣炮主要用來解決給煤機落煤管堵煤，有效防止給煤機斷煤的主要輔助設備，主要以空氣作為工作介質，由差壓和自動控制裝置實現快速排氣，將空氣壓力勢能快速變成空氣射流動能，以此產生強大沖擊力，克服原煤與落煤管之間的靜摩擦力，使原煤重新流動起來［6-8］。

為有效治理給煤機堵煤的問題，盡量減少制粉系統的改造，對現場給煤機堵煤的原因進行分析：型煤摻燒過程中，原煤中含有的水分較多，原煤在落煤管下落的過程中，由于重力的作用容易黏附在落煤管上，隨著濕煤逐漸增多造成落煤管堵塞。為此，根據落煤管堵煤形成原因，設計如圖3 所示給煤機壓縮空氣疏通裝置。裝置由壓縮空氣儲存罐、三層環形壓縮空氣母管、多支進氣噴嘴及供氣管道和控制閥門等組成。儲氣罐引出壓縮空氣送至給煤機上部的原煤料斗，分別在給煤機入口插板門上層布置兩層、下部布置一層環形母管，壓縮空氣由環形母管通過金屬軟管送至焊接在料斗上的噴嘴接口，噴嘴出口緊貼煤斗內壁，高壓空氣通過每層布置的6只噴嘴送入煤斗內部。依靠壓縮空氣噴嘴形成高壓空氣，疏化原煤間的間隙，同時減少煤流與管內壁的接觸面積，起到懸浮吹掃的作用，避免原煤懸浮下落時黏附在落煤管壁上，從而降低堵煤發生概率[9-10]。

圖3 給煤機壓縮空氣疏通裝置

2.2 給煤機壓縮空氣疏通裝置投運要求

為防止噴嘴堵塞，減少對制粉系統影響，起到穿透、活化作用，正常投運期間將進氣壓力（儲氣罐壓力） 保持在0.3～0.4 MPa，三層進氣門微開保持10%～20%左右即可。

當來煤出現濕粘和板結等變化或發生斷煤時，可適當提高進氣壓力至0.5 MPa 左右，根據不同的蓬煤位置，靈活開啟開大相應層的進氣門開度，增強其疏通效果。

當兩套系統同時需要投運時，應注意壓縮空氣系統母管壓力的監視，若下降過快或變化幅度大時，應逐臺給煤機進行疏通、投運，防止因用氣量過大影響壓縮空氣系統壓力穩定。

根據需要對任一套系統進行調整時，尤其是投用最下層疏通壓縮空氣時，應注意對給煤機電流波動影響的監視，發現明顯升高時，應調整調整或關小進氣手動門。

當機組處于備用或檢修狀態時，磨煤機需要停運，此時應及時關閉各層進氣手動門。

3 防堵裝置應用

3.1 給煤機壓縮空氣疏通裝置試驗

給煤機壓縮空氣疏通裝置現場安裝效果如圖4 所示，為進一步全面掌握該機組B 給煤機壓縮空氣活化防堵裝置，在不同方式下的工作效果和產生的相關影響，尋求最佳工作方式，不斷完善調節方案，進行投運試驗，該試驗內容主要包括單層獨立試驗和多層聯合試驗，對不同進氣壓力（0.3～0.7 MPa 5 個等級）、不同進氣門開度（10%、25%、50%、75%、100%共5 個開度）累計進行了35 個（15+20）工況的試驗，每個工況選取5 種不同進氣閥門開度分別進行試驗。

圖4 給煤機壓縮空氣疏通裝置現場安裝

在整個試驗過程中，對應不同的試驗工況，壓縮空氣系統壓力基本沒有產生影響，壓力能夠保持穩定在0.68 MPa 左右，得益于系統中設置的儲氣罐緩沖作用。

單層獨立試驗和多層聯合試驗時給煤機電流變化趨勢如圖5、圖6 所示。不考慮試驗期間煤質變化的影響，單層試驗時，隨著壓力升高，當壓力大于0.5 MPa 時，投運中、上層時無影響，投運最下層會影響給煤機電流稍有升高；多層組合試驗方式下，隨著試驗壓力的升高、進氣量增大，對給煤機電流影響較為明顯，在0.6 MPa 壓力、三層全開方式下，對電流影響開始明顯顯現，在最高試驗壓力為0.7 MPa、三層全開時，電流可達4.3 A（正常電流約為3.3 A，額定電流為6.5 A），但沒有達到額定電流。給煤機電流略微升高的原因，由于疏通壓縮空氣壓力和流量的增加，增大了下煤的速度，增大給煤機皮帶上煤塊的線密度，進而增加了給煤機皮帶上重量，加大給煤機電機負荷，因此給煤機電流略微升高。

圖5 單層獨立試驗時給煤機電流

圖6 多層聯合試驗時給煤機電流

單層獨立試驗和多層聯合試驗時給煤機內溫度變化趨勢如圖7、圖8 所示，單層試驗時，較低壓力、較小的進氣門開度下，進氣量小溫度幾乎沒有變化；當進氣壓力的升高達0.7 MPa 時，進氣門開度最小與最大時影響溫度降低約4 ℃；投運下層與上層時影響整體溫度降低約6 ℃，對給煤機正常運行不會產生不利影響。

圖7 單層獨立試驗時給煤機內部溫度

整個試驗過程，每個實驗工況下磨煤機通風量均沒有發生明顯影響變化。

單層獨立試驗和多層聯合試驗時磨煤機入口綜合溫度變化趨勢如圖9、圖10 所示，通過對相關試驗數據分析看出，溫度變化不大，沒有明顯規律性，即有某些工況升高，也有些工況下出現降低現象，因此，影響并不明顯。可能的影響因素是因冷風的摻入影響溫度降低，影響通風量的升高，進而自動關小熱風調門，會出現因通風量和出口溫度變化改變冷熱風調門開度，頻繁交替作用，直至影響變小時達到暫態平衡。

圖8 多層聯合試驗時給煤機內部溫度

圖9 單層獨立試驗時磨煤機入口綜合溫度

各實驗工況下對冷、熱風調門開度影響變化不明顯，在較高的試驗壓力下（0.7 MPa）會有影響開度增大也有關小現象。原因同樣是因冷風的摻入影響溫度降低，熱風調門和冷風調門頻繁自動調節，直至達到暫態的平衡。

圖10 多層聯合試驗時磨煤機入口溫度

3.2 給煤機壓縮空氣疏通裝置應用效果

給煤機壓縮空氣疏通裝置自2020 年3 月20 日安裝完畢后，至今運行正常，在摻燒煤質濕度和黏度基本相同的條件下，該給煤機斷煤現象明顯減少，最近一次斷煤情況如圖11 所示，進行就地檢查，發現給煤機因板結的煤塊堵在皮帶與落煤口處，導致斷煤。

圖11 給煤機斷煤情況

給煤機壓縮空氣疏通裝置投運后，曾出現影響給煤機電流升高的問題，經現場實驗、排查后，確定為投運下層吹掃壓縮空氣影響，將儲氣罐進氣手動門全開且保持進氣壓力為0.69 MPa，調整運行方式，微開中上層、停運下層后恢復正常電流。

綜合目前給煤機壓縮空氣疏通裝置投運后出現的斷煤情況，在出現斷煤后，三層壓縮空氣全開，提高壓縮空氣壓力，仍會出現不下煤的情況，在停止磨煤機運行后打開給煤機觀察孔，發現積煤堵在下層壓縮空氣和皮帶落煤口之間，壓縮空氣吹不動，雖然加裝壓縮空氣清堵裝置后，斷煤情況有很大改善，但對特別黏的煤效果不明顯，需要從源頭上改進燃煤摻配帶來的影響，不能單純依賴清堵裝置。

4 結語

面對火電機組經營的困境，燃煤摻燒已經成為火電機組生產運行的必由之路，給煤機堵煤對于直吹式磨煤機來說，斷煤對負荷、機組安全運行等影響很大。采用給煤機壓縮空氣疏通裝置，能夠有效解決給煤機落煤管堵煤問題，避免給煤機落煤管堵煤造成的機組大幅降低負荷，減小對機組安全穩定運行的影響，大大降低了工人疏通堵煤勞動強度，同時有效降低飛灰可燃物含碳量，節約發電煤耗，減少環境污染。