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(yùn)行，來提高全廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和降低運(yùn)營成本。

      一.概述

      河南華潤電力首陽山有限公司裝機(jī)容量為2*600MW，設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)，磨制設(shè)計(jì)煤種時(shí)，最佳鋼球裝載量下，煤粉細(xì)度200目通過75%，磨煤機(jī)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(huì)摻燒了無煙煤、煤泥等“劣質(zhì)煤”，這些煤源在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中，會(huì)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(shí)潛在影響鍋爐制粉系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

      2、進(jìn)廠煤特點(diǎn)：

      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(yùn)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(yùn)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(yùn)行;頻繁清理分離器和停運(yùn)磨煤機(jī)，增大了運(yùn)行、檢修人員的工作量，同時(shí)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(yùn)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(jī)利用偏心軸帶動(dòng)齒板交替按回轉(zhuǎn)曲線軌跡運(yùn)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(dòng)使篩面獲得高頻振動(dòng)，物料受激振力而周期性向前跳動(dòng)，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(shí)排除，造成篩面堵塞。

      3、效率統(tǒng)計(jì)

      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(jī)：利用裝有旋轉(zhuǎn)齒形盤的三級主軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)除雜。缺點(diǎn)：多級分離交叉運(yùn)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(dòng)除雜物機(jī)：利用偏心電機(jī)振動(dòng)進(jìn)行篩分。缺點(diǎn)：當(dāng)煤中線性纏繞物多且煤濕時(shí)，容易造成堆積，篩孔堵塞失去除雜意義。

      3)滾軸式除雜物機(jī)：利用平行排列篩軸向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，煤沿篩面向前運(yùn)動(dòng)，對雜物進(jìn)行分離，該除雜物機(jī)應(yīng)用較多，除雜效率在85%以上。缺點(diǎn)：落料點(diǎn)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(jī)：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(shí)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(diǎn)：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(dòng)篩：利用振動(dòng)電機(jī)激振作為振動(dòng)源，使物料在篩網(wǎng)上被拋起，向前作直線運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行篩分。缺點(diǎn)：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(dòng)，區(qū)別于振動(dòng)篩而利用概率原理，以很快的速度完成整個(gè)篩分過程，使物料篩分所需的時(shí)間僅為振動(dòng)篩的1/3——1/20。缺點(diǎn)：當(dāng)煤中線性纏繞物多且煤濕時(shí)，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(dòng)，煤沿篩面向前運(yùn)動(dòng)，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(shí)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，篩分效率在85%以上。缺點(diǎn)：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(yùn)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(gè)滾動(dòng)的篩面，物料在此篩面上流動(dòng)時(shí)，篩分效率顯著提高，解決了傳統(tǒng)滾軸篩堵、卡、纏繞等問題。

      五.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(diǎn)：

      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(dòng)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(diǎn)：

      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(dòng)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(shí)，篩孔不易堵塞。

     篩片采用拋物線式，兩組交錯(cuò)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(jī)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(jī)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(shí)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(cuò)布置，控制篩分顆粒在〈30mm同時(shí)，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(yùn)行穩(wěn)定關(guān)鍵。通過比較和實(shí)驗(yàn)，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。

      六.篩分除雜設(shè)備改造實(shí)施

      1、除雜改造

      先對上煤線除雜物機(jī)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(jī)分離器的堵塞得到緩解。效果顯著后，對堆煤線兩臺(tái)除大塊機(jī)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(shí)現(xiàn)多級除雜。

      3、篩分設(shè)備改造

      將原振動(dòng)概率篩改為拋物線型滾軸篩。

      七.效果驗(yàn)證

      1、鉤齒式除雜物機(jī)改造效果驗(yàn)證：

      2、拋物線型滾軸篩改造效果驗(yàn)證

      八.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(jī)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(shí)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(shí)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(yùn)行;碎煤機(jī)利用率的提高減少了磨機(jī)鋼球損耗;爐渣含碳量減少提高了鍋爐運(yùn)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(yùn)營成本。

      3)鍋爐飛灰含碳量降低0.54%，磨機(jī)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。

      九.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(shí)為降低熱值差提供可靠數(shù)據(jù)。

      經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐，多級鉤齒除雜物機(jī)和拋物線型滾軸篩適應(yīng)于礦點(diǎn)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(yùn)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(shí)施多煤種摻燒的最佳實(shí)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(jià)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(yùn)營成本提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。