國能太倉電廠輸煤系統火災隱患綜合治理改造

國能太倉發電有限公司 趙 桐

1 設備的現狀分析

國能太倉發電有限公司成立于2005年1月26日，是一家混合所有制發電企業，股東方為北京國電電力有限公司和協鑫眾能電力（蘇州）有限公司。公司總裝機容量1260MW，兩臺630MW 機組分別為國內引進國外技術制造的超臨界機組，于2005年11月8日和2006年1月20日陸續投產發電。共有1C、2C、3C 帶式輸送機、進入廠區經4C、5C、6C、6D 帶式輸送機運到煤場，斗輪機進行煤場儲存或分流輸送到筒倉或原煤倉。卸儲系統帶式輸送機按單路布置，帶寬1800mm，帶速3.5m/s，額定出力3000T/H，最大出力3600T/H，1C～5C 單路布置，6CD 雙路布置。

公司共計4臺機組上煤系統，由6CD、7C、8CD、9CD、10CD、11CD、12CD、13CD、14CD 帶式輸送機和滾軸篩、環式碎煤機、筒倉、葉輪給煤機等組成；煤場至原煤倉的皮帶除7C 皮帶輸送機外均為雙路布置，帶寬1400mm，帶速2.0m/s，設計出力1500T/H。

2 設備現場存在的原因

目前輸煤部分區域粉塵揚塵超標，存在積煤、積粉火災隱患。計劃對現有噴淋設施、落料管、導料槽以及清掃器進行降塵、抑塵改造，提升系統安全可靠運行及環保降塵、抑塵性能。

3 改造目標和方案

通過本次輸煤系統火災隱患綜合治理改造項目，可以取得以下預期效果。第一，通過改造后保證轉運站粉塵污染大大降低，達到國家環保濃度要求。第二，保證改造的部位物料不堵煤，工作人員的工作強度得到了降低。第三，燃煤運行下落的落料不跑偏，提高膠帶的輸送效率，保證改造后不會產生重載跑偏情況，達到膠帶設計輸送能力[1]。第四，設備使用壽命較目前大大提高，有效降低轉運站各項設備的維護工作量，保證輸煤設備的安全穩定運行。改造方案包括3-DEM曲線溜槽改造、雙密封導料槽改造、干霧抑塵改造。

4 改造說明

4.1 3-DEM 曲線溜槽技術介紹

這種技術是以離散元法為基礎，建模時采取的是SolidWorks 三維立體設計技術，使用先進的仿真軟件分析散狀物料輸送時，其顆粒的運行軌道，并對此進行模擬。通過真實地模擬，設計人員可以更好地設計、測試并優化散狀物料的處理設計。機頭位置有弧形導流裝置，這樣料流與導流擋板漸變接觸，沖擊的角度理論上不超過30°，可很好地減少物料對擋板所造成的沖擊。本體為弧形的流線型結構，多為圓形或“U”形截面。出口使用的是向前擴容變截面的結構，可以進入導料槽的深部，距離膠帶底部在350mm 左右。這項技術通過匯集的物料，可以實現不規律散狀物料的控制化，防止溜槽堵塞的情況，而且還可以起到降低沖擊等作用。

4.2 EDEM 仿真分析

使用仿真物理模型的有兩類：一是顆粒間相互作用模型，如傳統動力模型，以及對含水物料作用力進行研究的黏結模型；二是顆粒和幾何體間的作用模型，包括傳統動力模型、輸送帶傳動模型，以及含水物料及幾何體間進行研究的黏結模型，如圖1所示。

圖1 顆粒形狀及填充效果圖

圖2 仿真物料匯集

物料顆粒通過EDEM 軟件，內容顆粒工廠并隨機而成，為確保計算的結果是準確的，進行仿真前要擬定仿真參數，并確定這個參數是和實際情況基本一致。只有這樣才能確保對膠帶輸送量、帶速等進行精確的測試處理。

4.3 3-DEM 曲線溜槽的定義

曲線溜槽的設計就是結合不同轉運站布局形式而完成的有針對性的非標設計；通過溜槽的流動弧度和設備形狀設計保證物料匯集流動；物料在溜槽中運動過程中和溜槽任何部位的沖擊角度不大于30°；確保物料在離開上一級膠帶后在溜槽中運行至下一級膠帶過程中不能直接沖擊到下一級膠帶上，保證物料可以通過溜槽直接滑動并進入膠帶。要求保證物料進入下一級膠帶必須對中，并盡量減少物料進入下一級膠帶時對膠帶的沖擊，一般要求物料在溜槽末端速度大于帶速0.5～1.5m/s。

4.4 3-DEM 轉運點設計方案—粉塵治理技術之一：物料匯集[2]

膠帶漏斗處根據不同帶速、物料特點，設計好頭部滾筒、皮帶機傾角的大小，同時還需要安裝好導流裝置，確保物料可以更好地匯集并下落，且是在頭部進行集流的，減小物料與頭部漏斗設備的沖擊，減少由于物料沖擊而造成的分散，且物料在運行時，還可更好地抑制誘導風。落料管的機構形式采用多邊形結構形式，讓物料在過流面通過多邊形結構保持良好的匯聚效果。確保物料匯集輸送，可以降低下落的速度，通過流線型落料管的設計保證物料在落料管內運行角度均在安息角范圍內，從而減少死角發生，降低掛料，堵料的風險，物料轉向方向，可確保同落料管的管壁接觸，物料之間沖擊減少了，同時還可以減少粉塵產生。輸煤溜槽出口結合不同落差，包括根據物料特點，選擇不同出口的角度進行有效設計，確保物料溜槽尾部充分可以匯集，通過不同角度進行有效的設定，這樣能更好地降低物料進入到下一級膠帶的速度，同時也可以減少粉塵的產生，并且更好地削弱對膠帶的沖擊，避免物料傳輸中由于落實不正而降低輸送率。

4.5 3-DEM 轉運點設計方案—粉塵治理技術之二：物料角度控制

通過控制物料方向保證物料通三通溜槽等設備沖擊接觸角度不大于30°。

通過分散物料匯集技術設計保證物料在通過轉運站溜槽時同三通擋板，溜槽等設備沖擊接觸的角度在30°以內，可以從根本上減小沖擊性堵煤發生的概率，同時提高落料管使用壽命。增加預防報警設備，如在落料管2/3處增加堵煤檢測儀，當落料管中物料堵至落料管2/3處即可報警，同時停止皮帶的運行，防止堵料蔓延至上級皮帶，造成大規模撒料。

4.6 3-DEM 轉運站設計方案—導料槽優化設計

雙密封導料槽系統介紹：物料在落料管中運動產生誘導風一部分通過S 形風道及阻風簾進入循環區，另一部分通過循環泄壓裝置進行風壓的釋放同時一部分風壓通過通道改變風向，在出風以及進風口處，形成對沖以此將風速減弱，如圖3所示。

圖3 導料槽布置圖

防溢裙板更利于觀察和維護；皮帶支撐改為托板/托輥交替支撐，減小系統摩擦力和對皮帶的磨損；增加多級緩沖泄壓裝置；獨有的迷宮降塵：無動力除塵利用治理沙塵暴的原理，通過多道迷宮設計（類似種樹、類似三北防護林）使導料槽內抑制誘導風，降低誘導風速，加速粉塵沉降，能有效抑制風速和粉塵。

5 微米級干霧抑塵裝置

5.1 抑塵原理

該系統主要是通過高壓把水氣化，讓水變成了水霧顆粒（φ=1～10μm），此時，對于φ=5μm 的可吸入顆粒而言，有著明確的吸附作用，當粉塵和水霧顆粒結合后，受到策略的影響，會發生下沉，從而達到抑制粉塵在空氣中飄浮的作用。

通過水霧顆粒，粉塵會受黏結而不斷增大，但細小粉塵卻不會產生這種效果。只有水滴極小或是加入一些表面活性劑的化學劑之后，水表面的張力減小后才會聚結成團。水霧顆粒越小其聚結概率才會變大，且粉塵團也才會變大、變重，才能使水霧顆粒形成含有粉塵的水珠降落。水霧對于粉塵就會形成一種捕捉作用。

5.2 系統組成

干霧抑塵系統如圖4所示。

圖4 干霧抑塵系統組成

微米級干霧抑塵裝置采用模組化設計技術。主要有以下幾個部件組成：微米級干霧主機、水氣分配箱、高壓儲氣罐、萬向節總成、水管線、壓縮空氣管線、空壓機（帶容調閥）、全自動反沖洗過濾器、增壓泵、全自動控制系統等組成。

一是由螺桿式空氣壓縮機為微米級干霧抑塵系統提供穩定的標準氣源，由儲氣罐存儲氣體，保證輸出氣體壓力。它采用微機智能監控系統，可以隨時查詢壓縮機的運行狀態參數，實現壓縮機手動和自動運行狀態的轉換

二是由微米級干霧抑塵主機將氣、水通過過濾器過濾后，以設定的氣壓、水壓、氣流量、水流量按開關程序控制閥打開或關閉，經水、氣管道輸送到設備末端萬向節中去，實現噴霧抑塵。

三是由水蒸氣分配器（或干霧箱控制器）來實現水、氣的消耗和壓力，以及電力干線與萬向節總成（或干霧箱總成）之間的連接，并根據現場情況通過PLC控制分別對每個萬向節總組件（或干霧盒總成）進行噴灑。萬向節總成（或干霧箱總成）萬向節噴霧總成通過接收干霧機輸送的空氣和水，將其轉化為直徑為1～10μm 的干霧，并根據干霧機的控制命令將其噴灑到抑塵點。其中萬向節調節器使用鋁合金或不銹鋼316材料。噴嘴應能防止堵塞，噴流角度大于60°。

水氣連接管線則是各模組件之間通過不同的管徑的硬管按現場實際要求進行連接。

干霧抑塵系統的泄空、防凍。干霧抑塵系統應采取相應措施，在需要泄空時，可用壓縮空氣將水管道系統的水吹干凈。微米級干霧抑塵系統設有冬季排空防凍措施，保證各個功能系統以及所有的水、氣管道安全運行，確保冬季正常使用。

電控系統是微米級干霧抑塵系統的控制中心，可實現就地手動和遠程自動兩種控制模式。在遠程自動操作模式時，干霧抑塵裝置通過可編程邏輯控制器（PLC）根據接收到的輸煤系統的有效噴霧信號（輸煤系統設備運行且有物料信號），可實現自動控制噴霧。在就地手動操作模式時，現場人員可通過按壓就地文本顯示器上設置的按鈕進行啟停控制。

6 結語

此次對國能太倉輸煤系統的綜合治理，制訂了有針對性的解決方案，提高了系統輸送效率，保證了電廠輸煤系統穩定安全地運行，從而取得更好的經濟效益和社會效益。