火電廠提高劣質(zhì)煤摻燒的實踐應(yīng)用

　　---輸煤系統(tǒng)篩分除雜設(shè)備改進(jìn)提高燃煤摻燒性

　　【摘要】 受煤碳市場供需關(guān)系變化和節(jié)能降耗的需要，火電廠需要摻燒發(fā)熱量低、雜物多的劣質(zhì)煤和高水分、高粘性、低熱值的煤泥，對發(fā)電廠輸煤、制粉、鍋爐系統(tǒng)設(shè)備造成堵塞、磨損、沖擊，增加能源消耗。為提升輸煤系統(tǒng)摻燒量和降低能耗，對輸煤系統(tǒng)篩分、除雜設(shè)備進(jìn)行改造，保證輸煤和制粉系統(tǒng)安全、節(jié)能運行，來提高全廠的運行經(jīng)濟(jì)性和降低運營成本。

　　【關(guān)鍵詞】 摻燒 降耗 拋物線滾軸篩 鉤齒除雜設(shè)備 多級除雜

　　一.概述

　　河南華潤電力首陽山有限公司裝機容量為2*600MW，設(shè)計煤種為黃陵、銅川煤，校核煤種I為義馬煤，校核煤種II為地方煤。實際摻燒煤種包含：義馬低熱值煤、義馬煤泥、永華和鞏義貧瘦煤、焦煤、地方無煙煤等。

　　制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，采用雙進(jìn)雙出磨煤機，磨制設(shè)計煤種時，最佳鋼球裝載量下，煤粉細(xì)度200目通過75%，磨煤機分離器頂部裝有可調(diào)整角度的調(diào)節(jié)擋板，風(fēng)粉分配均勻、可調(diào)，細(xì)度調(diào)節(jié)范圍70~95%(過200目)。

　　二.摻燒劣質(zhì)煤對系統(tǒng)造成的影響

　　1、 來煤背景：

　　火電廠燃煤受煤炭市場行情變化和節(jié)能降耗、降低成本因素的需要，會摻燒了無煙煤、煤泥等“劣質(zhì)煤”，這些煤源在生產(chǎn)和運輸過程中，會含有大量石塊、矸石、木塊、麻繩、鐵絲等纖維質(zhì)雜物。受來煤影響，不僅增加了輸煤系統(tǒng)篩分的工作量和難度，同時潛在影響鍋爐制粉系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行。

　　2、 進(jìn)廠煤特點：

　　煤量多，年平均320萬噸。

　　煤種雜，進(jìn)場煤源和煤種多，少則二十種，多則達(dá)四五十種。

　　雜質(zhì)多，在生產(chǎn)和運輸過程中，無煙煤有的矸石、大塊、纖維質(zhì)雜物摻雜其中。

　　粒度大，火力發(fā)電廠來煤大部分為沒有篩分的原煤，粒度在1~300mm之間。

　　煤泥，煤泥是選煤廠的副產(chǎn)品，具有高水分、高粘性和低熱值特性。

　　3、 燃用劣質(zhì)煤后帶來的影響

　　火電輸煤系統(tǒng)要將原煤經(jīng)過篩分、破碎、除雜、除鐵后在顆粒度控制在30mm以下后送入原煤倉，已保證制粉系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行。摻燒劣質(zhì)煤后帶來的問題：

　　1)對輸煤系統(tǒng)的影響。煤中的纖維質(zhì)雜物造成篩分除雜設(shè)備卡塞，效率降低;煤中大塊和矸石加快了設(shè)備磨損;摻燒煤泥，煤質(zhì)水分(mt)14~20，灰分(Aar)30~40，造成輸煤制粉系統(tǒng)堵塞，輸煤破碎率低，入爐煤采樣代表性偏差高于60kacl/kg。

　　2)對制粉系統(tǒng)的影響。分離器的調(diào)節(jié)擋板、回粉管堵塞，造成分離效果變差;爐渣含碳量增加，影響鍋爐經(jīng)濟(jì)運行;頻繁清理分離器和停運磨煤機，增大了運行、檢修人員的工作量，同時增加了發(fā)電成本。

　　3)爐渣中有明顯的大碳粒，含碳量高;鍋爐飛灰含碳量增加，降低了鍋爐的運行經(jīng)濟(jì)性。

　　三.篩分除雜設(shè)備效率分析：

　　1、 除雜設(shè)備

　　原齒板式除雜物機利用偏心軸帶動齒板交替按回轉(zhuǎn)曲線軌跡運行，由于齒板工作面2米較長，雜物在分離速度較慢;齒板上下交叉間距變大，雜物容易隨煤流進(jìn)入下級皮帶，除雜效果較差。

　　2、 概率篩篩分效果差原因：

　　概率篩篩條水平自上而下呈25°布置組成篩面，激振裝置做定向直線振動使篩面獲得高頻振動，物料受激振力而周期性向前跳動，小顆粒穿過篩孔，落到下一層篩面上。由于篩條長2米，雜物在篩面上通行速度較慢，造成篩透率降低;篩面條形布置，纖維質(zhì)線性雜物易掛在篩條上，不能及時排除，造成篩面堵塞。

　　3、 效率統(tǒng)計

　　設(shè)備名稱正常運煤效率摻燒劣質(zhì)煤效率

　　除雜物機80%30%

　　除大塊機84%46%

　　篩分設(shè)備75%35%

　　四.篩分除雜設(shè)備結(jié)構(gòu)選型比較

　　1、 除雜設(shè)備比較

　　1)除大木器式除雜物機：利用裝有旋轉(zhuǎn)齒形盤的三級主軸同向轉(zhuǎn)動除雜。缺點：多級分離交叉運行，大塊容易在過渡區(qū)域隨煤流進(jìn)入皮帶，降低除雜效果。

　　2)振動除雜物機：利用偏心電機振動進(jìn)行篩分。缺點：當(dāng)煤中線性纏繞物多且煤濕時，容易造成堆積，篩孔堵塞失去除雜意義。

　　3)滾軸式除雜物機：利用平行排列篩軸向同一方向轉(zhuǎn)動，煤沿篩面向前運動，對雜物進(jìn)行分離，該除雜物機應(yīng)用較多，除雜效率在85%以上。缺點：落料點部位滾軸容易被大塊卡死，造成跳閘，影響流程;篩軸上麻繩、破布等纏繞物難清理;

　　4)鉤齒式除雜物機：采用單組鉤齒旋轉(zhuǎn)，提高煤流除雜能力，鉤齒滾筒變頻調(diào)速，控制煤流除雜時間和篩分速度，利用煤流沖擊和自身重力有效除去煤中雜物。優(yōu)點：該設(shè)備對塊狀雜物最小粒度大于有效分離間隔的雜物分離效率達(dá)到92%以上，且不發(fā)生堵煤。分揀線性纏繞物效率在90%以上。

　　2、篩分設(shè)備比較

　　1)振動篩：利用振動電機激振作為振動源，使物料在篩網(wǎng)上被拋起，向前作直線運動同時進(jìn)行篩分。缺點：篩分效率不高，出力偏小，受煤質(zhì)變化影響大，頻繁堵塞。

　　2)概率篩：利用概率篩分原理，篩面是靠激振裝置進(jìn)行直線振動，區(qū)別于振動篩而利用概率原理，以很快的速度完成整個篩分過程，使物料篩分所需的時間僅為振動篩的1/3～1/20。缺點：當(dāng)煤中線性纏繞物多且煤濕時，容易造成堆積，篩透率不高。

　　3)滾軸篩(目前電廠多采用此型篩分設(shè)備)：利用平行排列篩軸向同一方向轉(zhuǎn)動，煤沿篩面向前運動，對雜物進(jìn)行分離，篩片采用梅花型或多瓣型，當(dāng)煤質(zhì)較好時，設(shè)備運行穩(wěn)定，篩分效率在85%以上。缺點：當(dāng)煤質(zhì)較差(含水量〉12%，灰分〉28%，煤中石塊、草繩，鐵絲等纖維質(zhì)軟性雜質(zhì)多)，滾軸篩存在易卡石塊、易纏雜物、篩孔易堵塞等缺陷，受煤質(zhì)變化影響該缺陷不易解決，一直困擾著滾軸篩的穩(wěn)定運行。

　　4)拋物線型滾軸篩：拋物線型滾軸篩是由套在按變傾角布置的數(shù)根并列軸上的篩片，做同向等速旋轉(zhuǎn)，形成一個滾動的篩面，物料在此篩面上流動時，篩分效率顯著提高，解決了傳統(tǒng)滾軸篩堵、卡、纏繞等問題。

　　四.篩分除雜設(shè)備改造方案

　　1、除雜設(shè)備改進(jìn)方案

　　除雜設(shè)備選用鉤齒式除雜設(shè)備。

　　特點：

　　1) 采用旋轉(zhuǎn)鉤齒滾筒、六排鉤齒組360度安裝。

　　2) 鉤齒間距根據(jù)煤種特性設(shè)定。

　　3) 自動清除鉤齒雜物。

　　4) 采用變頻器控制旋轉(zhuǎn)速度，適應(yīng)煤量和煤種變化。

　　2、篩分設(shè)備改進(jìn)方案

　　篩分設(shè)備升級為拋物線型滾軸篩

　　特點：

　　1) 防卡塞改進(jìn)：

　　根據(jù)煤流量、篩齒線速度、物料特性，篩片改為拋物線型，降低了對應(yīng)的兩組篩片之間因擠住石塊而卡塞。

　　篩軸采用聚脂彈性基座，杜絕石塊在相鄰兩組篩片間卡塞。

　　2)防纏繞改進(jìn)：

　　篩片用耐磨板處理后做薄，在轉(zhuǎn)動過程中煤流沖擊可清除掛在篩片上的雜物。

　　清掃用刮板用彈簧鋼制做配刀刃，傾斜布置在軸上，有效清除纏繞在軸上的軟性雜物。

　　3)防堵改進(jìn)：

　　篩軸采用柔性基座，具有防堵措施，當(dāng)煤中水分在15%時，篩孔不易堵塞。

　　篩片采用拋物線式，兩組交錯布置，不易粘煤，適用于煤泥摻燒工作開展。

　　拋物線型滾軸篩出口裝有防積煤的設(shè)施，具有自清功能。

　　4)防漏粉

　　篩軸與機體相接處采用橡膠碗密封，和防卡裝置結(jié)合有效杜絕漏粉。軸承座采用骨架密封和機械迷宮雙重密封。

　　5)篩透率

　　拋物線型篩片選用耐磨鋼，熱處理后提高硬度和耐磨性同時做最薄，增加篩面的有效篩分面積，提高了透篩率。

　　篩面采用變傾角布置，篩軸交錯布置，控制篩分顆粒在〈30mm同時，篩透率達(dá)到90%以上。

　　滾軸篩如何能解決防堵、防卡、防纏繞問題是運行穩(wěn)定關(guān)鍵。通過比較和實驗，針對普通型滾軸篩存在問題進(jìn)行改進(jìn)，選用拋物型滾軸篩。

　　拋物線型滾軸篩在卡塞，堵煤，防纏繞、密封方面進(jìn)行改造和優(yōu)化，能解決普通滾軸篩存在的共性問題 。

　　五.篩分除雜設(shè)備改造實施

　　1、除雜改造

　　先對上煤線除雜物機改造，雜物由改造前的每天0.3-0.5噸，到改造后的每天6-12噸，特別是煤中石塊和纏繞物大量分揀，大量減少了進(jìn)入煤倉中的雜物，使磨煤機分離器的堵塞得到緩解。效果顯著后，對堆煤線兩臺除大塊機進(jìn)行改造。

　　2、多級除雜

　　除了傳統(tǒng)的除大塊、除雜物兩級除雜，在煤場下級皮帶增加除雜設(shè)備，實現(xiàn)多級除雜。

　　3、篩分設(shè)備改造

　　將原振動概率篩改為拋物線型滾軸篩。

　　六.效果驗證

　　1、鉤齒式除雜物機改造效果驗證：

　　煤種類代表性礦點煤質(zhì)參數(shù)除雜效果

　　發(fā)熱量揮發(fā)分灰分全水

　　長焰煤榆林、華亭4600-6000379~1712除雜效果好，主要是線性纏繞物

　　煙煤千秋、耿村3400-470010~3010~3510~12除雜效果好，石塊和雜物較多

　　煙煤耿村塊煤3200-340035388大塊篩分明顯，有0.1‰ 撒煤

　　長焰煤長村3100-3400403612除雜效果好，石塊和雜物較多

　　貧瘦煤湖北宏燃4200-260015~20378石塊和線性雜物較多，有0.2‰撒煤

　　無煙煤濟(jì)源3300114011石塊、雜物居多

　　無煙煤鞏義36009438石塊、雜物居多

　　無煙煤永華370012408石塊、雜物居多

　　2、 拋物線型滾軸篩改造效果驗證

　　雜物分離量天篩分物統(tǒng)計設(shè)備運行穩(wěn)定性比較

　　改造前改造后改造前改造后改造前改造后

　　0.3噸1.6噸木塊、大石塊破布、木塊、木棍、編織袋、繩頭等纖維質(zhì)線性雜物和石塊頻繁堵煤，失去篩分功能穩(wěn)定運行，入爐煤采樣代表性提高，碎煤機的利用效率提高。

　　對濕煤的適應(yīng)能力比較

　　入爐煤熱值差對鍋爐及制粉系統(tǒng)減輕運行壓力比較(16臺分離器清理)

　　改造前改造后改造前改造后改造前改造后

　　常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，雨季上煤負(fù)荷在600t/h以下無堵煤現(xiàn)象，瞬間負(fù)荷2300t/h，雨季負(fù)荷1500t/h40kacl/kg16kacl/kg雜物數(shù)量18桶/1億kwh雜物數(shù)量8.6桶/1億kwh

　　飛灰含炭量比較對磨煤機的影響

　　飛灰含炭量降低0.54%年減少鋼球消耗37噸。

　　七.結(jié)論

　　1、通過對輸煤系統(tǒng)篩分設(shè)備技術(shù)優(yōu)化和改進(jìn)，設(shè)備效率顯著提升：

　　1)輸煤系統(tǒng)篩分設(shè)備效率和篩透率提高到90%，增加了對大塊和雜物的篩分力度，下級碎煤機利用率得到提高;避免大塊矸石對設(shè)備和落煤管的沖擊磨損，落煤管襯板壽命延長2000小時以上;上煤粒度滿足≤30mm的要求，提高了入爐煤采樣的代表性，對減小熱值差提供了依據(jù);同時篩分設(shè)備適應(yīng)煤種能力提升，有助于摻燒煤泥降低燃料成本。

　　2)制粉系統(tǒng)分離器雜物減少60%，清理次數(shù)減少50%;篩分粒度控制到30mm滿足了制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行;碎煤機利用率的提高減少了磨機鋼球損耗;爐渣含碳量減少提高了鍋爐運行經(jīng)濟(jì)性;減少停磨次數(shù)和檢修人員工作量，降低了運營成本。

　　3)鍋爐飛灰含碳量降低0.54%，磨機鋼球年降低37噸。

　　2、劣質(zhì)煤和煤泥摻燒提升

　　摻燒劣質(zhì)煤能力到223萬噸/年，占進(jìn)廠煤比例的70%，摻燒煤泥10萬噸/年。僅煤泥摻燒節(jié)約燃料成本1500萬元。

　　八.結(jié)束語

　　通過對篩分除雜設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新和改造，解決了通用火電廠輸煤系統(tǒng)篩分除雜設(shè)備易卡、堵、纏繞、效率低、不節(jié)能的共性難題，輸煤系統(tǒng)適應(yīng)煤種能力和摻燒能力顯著提升，提高入爐煤采樣代表性同時為降低熱值差提供可靠數(shù)據(jù)。

　　經(jīng)過現(xiàn)場實踐，多級鉤齒除雜物機和拋物線型滾軸篩適應(yīng)于礦點多、煤種變化大、煤質(zhì)復(fù)雜(煙煤、貧瘦煤、無煙煤、褐煤、煤泥等)的電廠，為節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)、安全可靠運行奠定了基礎(chǔ)。

　　無煙煤等劣質(zhì)煤和煤泥摻燒是首陽山實施多煤種摻燒的最佳實踐案例，在煤炭市場變化較大環(huán)境下，通過創(chuàng)新思維模式，應(yīng)對外界煤炭供應(yīng)的變化，提高摻燒價值最大化，開展多煤種混配摻燒，為火力發(fā)電廠降低能耗和運營成本提供了借鑒經(jīng)驗。