循環流化床鍋爐給煤機防堵塞技術改造分析

國能神福（龍巖）發電有限公司 巫新亮 江志耀 江進武 賴惠木 邱祿全

由于鍋爐原煤倉采取圓錐形結構，落煤管段內徑較小，且存在一定高度，在落煤段燃煤流速緩慢，特別是給煤機停運階段，水分高的細粉更容易在落煤段粘壁，至完全堵死，可能引起落煤管發生堵塞，影響給煤機后續運行。若堵塞嚴重可能會導致發電機組緊急降出力，甚至造成鍋爐不穩定燃燒，將增加投油量，嚴重可能會造成鍋爐滅火，機組發生非計劃停運。因此，針對給煤機防堵塞處理較為關鍵，需要積極進行技術改造升級。

1 改造需求

目前，在電廠中使用的清堵疏通設備都有其各自的優點和缺點，如使用犁式液壓疏松機只能對部分區域進行清潔，并且犁翅容易發生彎曲和變形，從而導致其功能喪失。由于空氣炮的噴嘴延伸到倉內的長度過長，無法完全清除粘壁煤。犁式液壓疏松機和空氣炮都采用傳統疏松設計，使得其無法有效地對濕度較高、細度較大的燃煤進行疏松和清除堵塞，也難以實現牢固粘壁的煤進行清堵。

氣動電動振打錘對煤倉的結構強度有較高的要求，同時伴隨著較大的噪聲，需要人工在現場手動操作。氣動錘的故障率相對較高，并且只有在底部被清空時，上部的振打才能達到預期效果。而使用旋風式和矩陣式脈沖氣力脈清堵結構通過壓縮空氣對粘壁煤進行吹掃來實現的。如果粘壁較為堅固，就無法進行徹底的清理。此外，還需要安裝空壓機和儲氣罐，這將導致在煤濕和黏性大的煤質條件下，清堵過程中會有大量的氣體消耗[1]。

機械式刮刀旋轉清堵裝置由于刮刀在壁面上進行360°的旋轉，其機械力直接作用于粘壁煤，這使得對粘壁煤的清理更為徹底。這種裝置目前被認為是相對可靠的清堵工具，但由于刮刀的長度和上口的圓周直徑存在一定局限性，其清堵的高度通常不超過1.5m，入口直徑也不超過1.6m，因此難以解決高位堵煤問題。

因此，某電廠提出一種改造方案，在取消原有煤倉出口落煤管基建時，在給煤機的上部安裝刮刀旋轉機械清堵設計，并采取雙臺套布置。這一設計能最大限度地提高機械清堵工作高度，使刮刀的總長度能夠達到2.5m，而刮刀的上口直徑可以達到1.2m。此外，在清堵裝置的上部還增設旋風式或矩陣式脈沖清堵裝置，有效地解決了煤倉粘壁堵煤等一系列特殊情況。

2 技術路線

本電廠改造技術路線如下：先拆除原煤斗出口位置的落煤管段部分和插板門，并根據原煤斗型線重新設計的過渡倉段并安裝過渡段。在過渡倉段配備上刮刀360°旋轉機械、超薄型防堵電動插板門、下刮刀360°旋轉機械和電氣控制系統。上下刮刀可以對附近2.5m 范圍內進行清堵操作，并且下刮刀工作范圍可以延伸至給煤機內部，以確保最細部分能夠被徹底清理。刮刀清理位置倉體上口位置直徑為1200mm，在刮刀旋轉機械裝置的上方安裝脈沖氣力裝置，該設計優勢在于安裝不受倉壁橫截面周長大小范圍的約束，適用于四邊形和圓周直徑超過1200mm 長度的倉體。

該設計動力源來源于壓縮空氣（0.4～0.8MPa），流量為0.2m3/min，該清堵設計具有結構緊湊，清堵效率高的優勢[2]。設計可伸縮噴嘴用于模擬人工使用鐵鏟清理作用。該噴嘴沿著落煤管倉壁進行矩陣式或螺旋式的設計，共有1～3層，每層配備2～4個噴嘴。噴嘴的出口與內壁保持平齊，而脈沖控制儀則控制電磁閥根據時間和順序的設計定時開啟關閉，壓縮空氣經過可伸縮式噴嘴（D40mm）被噴射出來，噴射方向為沿著倉壁向四周噴射。這種設計產生類似氣鏟的效應，能夠及時清除板結初期并不堅硬的粘煤，從而避免板結煤大量積累，形成嚴重堵塞。

另外，氣流旋轉會在中間區域形成低壓區，高壓區氣流不斷流向低壓區，形成翻轉氣流，在料倉橫斷面氣流形成剪力作用破壞棚料拱，能夠對棚料粘壁部分進行有效清理。清堵裝置在運行過程中與給煤機的運行信號和斷煤信號相連接。在給煤機工作時，清堵裝置會根據時間繼電器設定的時間間隔（例如2h、4h等）進行定期清堵，對粘壁煤進行及時的刮除，以防止粘壁煤逐漸積累過多，最終導致堵塞問題。接收到給煤機的斷煤信號后，系統會自動啟動并運行一周，確保及時清理粘在墻上的煤，以確保給煤的流暢性。

3 改造方案

本文以某機組給煤機清堵裝置改造為例進行分析，要求技術人員提前熟悉相關圖紙，準備好相關工具和材料。在設備到場后進行檢查和核對，清堵裝置上焊接對角吊耳，總共有4個，吊耳板的厚度和焊腳的高度均需≥10mm。拆除原有落煤管道，利用手動葫蘆將拆卸下來的落煤管懸掛在給煤機上，并將其轉移到預定的地方進行儲存。采用手動葫蘆來固定過渡倉，并在校準后進行連接，確保過渡倉與原始煤倉之間的水平偏差在±8mm 范圍內。

過渡倉連接上清堵機的法蘭以確保安裝的高質量。插板門就位后進行安裝，根據現場的具體需求來確定插板門的安裝方向，下清堵裝置同理。設備主機的下筒與給煤機殼體之間的角焊縫焊腳高度≥8mm，下料口與給煤機進口的連接部位沒有內臺，旋轉清堵機的下口與給煤機進口的同心偏差為±5mm，各個法蘭的連接面使用石棉繩進行密封，以防止啟動后出現漏粉現象。

現場控制柜的垂直度允許偏差為1.5mm。需要穩固連接電纜及接地線，線頭平整，走線方式一致，電纜穿線管連接整齊，沒有出現松動或脫落的情況。在指定的倉壁位置進行開孔，尺寸為φ56。檢查噴嘴插入落煤管的尺寸，確保噴嘴的頭部與落煤管的內壁平齊。測量倉壁和噴嘴底座的厚度，并在噴嘴主體上進行標記。噴嘴插入倉內5mm，電磁脈沖閥安裝在噴嘴的側面，接口部分用生料帶緊緊纏繞，以防止氣體泄漏。完成高壓軟管連接后，檢查是否存在折角或死彎的情況，驗證送氣后沒有漏氣的情況。檢查各個回路的絕緣值，并在接線完成后進行復查，以確保每一個接點相對應。

3.1 吊裝作業

核對無誤后務必清理煤倉和場地，確?，F場沒有易燃和易爆物質，并采取適當的防火措施。如果煤倉壁上粘有燃煤，還需要采取預防燃煤墜落的保護措施。依據圖紙上的描述來確定設備的安裝高度，上下接口的高度均需要進行復核，總高度的偏差應小于80mm。當發現誤差過大時，可通過底部的伸縮部分進行調節。在進行設備的安裝和焊接之前，確保煤倉內的煤已經被徹底清除，并確保給煤機的進料口皮帶已經采取防火措施后開始吊裝作業。

將設備運送到指定的地點，并妥善安排設備和材料的放置，吊裝作業時，可以使用鍋爐吊裝孔的電動葫蘆，將拆卸的設備懸掛到鍋爐0米的位置。用叉車將設備安裝到板車上，并將其轉運到指定的位置[3]。將防堵煤裝置和相關附件吊裝到給煤機平臺上，再用液壓叉車將設備運送到施工位置完成安裝。在連接口上方1.5m 的位置，選擇對稱位置焊接4個吊耳，要求厚度不應超過10mm。焊接時必須確保穩固且無虛焊現象，焊角的高度應為板厚δ+（2～3mm）。采取3T 手拉葫蘆提高過渡倉提高至原煤倉的切口處，并與原煤倉的原始接口相連。下部按照順序安裝上刮刀、雙向插板門、下刮刀以及給煤機入口伸縮節。視情況掛上手拉葫蘆，每個葫蘆的重量不得少于3t。

3.2 焊接作業

在焊接作業中，要求根據從上到下順序進行焊接。根據焊接技術要求，焊接的角度高度應為板材厚度δ+（2～3mm），并且要求焊接過程應具有多層多道的特點，以確保焊接質量的平整性和光滑性。組裝焊接時要確保坡口的表面以及附近的母材上的油、漆、垢、銹等都被徹底清除，表面可見金屬般的光澤。對接焊縫應焊接坡口10～15mm（每一側），角焊縫的焊腳尺寸K 值+10mm。碳鋼采用506、507焊條，而不銹鋼與不銹鋼、不銹鋼與碳鋼之間則使用302、312焊條。焊接完成之后，需要進行打磨，確保表面平滑，沒有凹凸之處，并進行無損檢測，只有在檢測合格后才進行連接。焊接期間注意確保法蘭焊接后的變形量不超過1‰，從而避免對設備性能造成負面干擾。

3.3 接線作業

接線作業要求接線必須穩固可靠，每完成一根接線后，都應該用手輕輕拉伸，以避免接線松動或出現虛接的情況。當電線經過進線孔時，必須清理進線孔周圍的毛刺和尖銳凸起，并使用膠皮進行保護，以防止線皮被劃破導致短路。電源電纜保護軟管必須達到規定的標準，確保電纜軟管具有自然的弧度，進入箱體時不能承受過大力，軟管與鍍鋅管連接的地方必須使用專用接頭。彎制電纜管上應確保不出現裂紋和明顯的凹陷，其彎扁的程度不應超過管子外徑的10%，同時電纜管的彎曲半徑也不應低于傳入電纜的最小允許彎曲半徑。

完成連接等一系列作業后，應進行試機操作，提前從上至下對設備的每一個焊腳焊縫進行全面檢查，以確保符合工藝規范，并且周圍沒有異物或擋阻，從而保證設備安裝的穩固性和可靠性。變換電機的轉向方向，對各種工作模式下的設備運行狀況并完成逐項測試。最后要清除設備表面的油漬，然后在設備的焊接部位進行補漆，并根據甲方的指示，對油漆的顏色標簽進行現場清理。在試運72h 后一切正常，即可完成設備交接驗收表格，并提交給運營部門[4]。

4 質量驗收

在煤倉刮刀旋轉防堵裝置項目的技術改造完成之后，能夠有效地解決給煤機入口段或更高位置的堵煤問題，從而滿足爐前給煤機的出力需求。旋轉清堵裝置可有效地解決從給煤機入口段向上超過3m范圍的堵煤清理。脈沖式氣力清堵裝置有效地解決在過渡倉段與原煤倉段連接位置的堵煤問題，確保整體清堵高度能夠超過4m。清堵裝置具備在滿載狀態下啟動的能力，以確保煤的連續和均勻供應。該裝置的控制功能應當能夠自動啟動，并支持在現場或遠程進行操作和監視。清堵裝置的設計充分考慮雨季原煤水分增加的影響，并確保清堵效果的實現。清堵設備在安裝完畢之后，沒有出現任何泄漏現象，并且在操作過程中也沒有出現卡頓或振動超出標準的情況。

5 實施效果

某電廠經過對清堵裝置的改造升級，在經濟效益上有效減少了負荷損失，如某機組每次負荷為50MW，降負荷時間為1h，每臺設備一年約20次降負荷，全年損失電量計算為：50×20×2×1=2000MW。如電費為0.5元/kWh，那么會損害100萬元/年。同時，能夠減少投油損失，假設油價價格為1000元/t，投油量為20t，按照10次降負荷計算，全年投油損失為200萬元。另外，還能減少人力成本，由于對清堵系統進行改造升級，無須由人工進行清堵，大幅節約人工清堵操作的損失。假設安排6人進行清堵工作，每年人力支出12萬元，則節約人力成本72萬元。

從社會效益上分析，本設計充分體現了人本主義生產理念，避免了手工清堵工作量，簡化安裝和施工的各個步驟，減輕工人的勞動強度和作業難度，降低生產管理成本和難度，同時也最大限度地消除工程施工過程中可能存在的安全隱患，全面提升施工環境。本設計在有效地解決電廠輸煤管道的堵煤問題的同時，確保輸煤系統運行的穩定性，同時也有助于提高煙氣脫硫和脫硝的性能指標。本設計能夠幫助企業更有效地采納配煤摻燒技術，從而減少企業發電生產成本。同時，也為處理火電廠相似問題提供解決方案，具有較高的社會價值和推廣意義。

綜上所述，為解決給煤機落煤段堵塞問題，本電廠提出了給煤機技術改造升級方案，取消原有煤倉落煤管基建并在給煤機的上部安裝了刮刀旋轉機械清堵設計，并采取雙臺套布置。通過升級改造設計能最大限度地提高機械清堵工作高度，擴大清堵范圍，同時增設了旋風式或矩陣式脈沖清堵裝置，提高清堵效果，也能提高經濟和社會效益。