火电厂运煤系统堵煤原因分析及对策.pdf

第 3 2卷第 1 1期 2 0 1 0年 1 1月 华 电 技 术 Hu a d i a n T e c h n o l o g y Vo l _ 3 2 No ． 1 1 NO V ． 2 0l 0 火 电厂运煤 系统堵煤原 因分析及对策 赵 亚 山 河南省 电力勘测设计院 ， 河南 郑州4 5 0 0 0 7 摘要 介绍 了火 电厂运煤系统易堵煤的环节及部位 ， 分析 了运煤系统堵煤 的原 因 ， 结合工程设计的实际情况 ， 提出 了解 决堵煤的有效措施 ， 取得了很好的效果。 关键词 运煤系统 ； 堵煤 ； 原 因分析 ； 对策 中图分类号 T K 2 2 3 ． 2 5 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 0 1 1 0 0 6 80 4 火 电厂运煤系统经常出现堵煤现象。为了弄清 堵煤的原 因， 笔者对多个电厂进行 了调查 ， 掌握 了经 常堵煤的部位。结合禹州电厂二期扩建工程设计实 例 ， 对引起堵煤的原因进行了深入的研究 ， 提出了针 对性的措施 ， 将这些措施应用于二期工程设计中， 取 得 了很好的效果。 1 易堵煤的环节及 部位 1 ． 1 运煤 系统 组成 运煤系统一般 由卸煤装置 、 贮煤设施 、 带式输送 机设备 、 筛碎设备 、 转运站及相关辅助设备组成。 1 ． 1 ． 1 卸煤装置 卸煤装置包括有汽车或火车卸煤沟、 地下煤斗 、 翻车机卸车系统等 卸船机不在本次调查范围 。 1 ． 1 ． 2 带式输送机设备 带式输送机设备一般采用托辊型带式输送机 ， 也有个别电厂采用管带机 。 1 ． 1 ． 3 贮煤设施 多数煤场采用斗轮机条形煤场及滚轮机条形煤 场 ， 部分煤场采用圆形煤场。有些煤场内设有地下 煤斗、 部分 电厂采用筒仓储煤 。 1 ． 1 ． 4 筛碎设备 筛子一般采用滚轴筛或惯性共振概率筛 。碎煤 机一般采用环锤式碎煤机， 循环流化床电厂一般采 用锤式细碎机 。 1 ． 1 ． 5 辅助设备及转运环节 1 给煤设备 卸煤沟内一般采用叶轮给煤机 ； 煤斗下给煤设备有振动给煤机 ， 皮带给煤机 ； 筒仓下 多数采用环式给煤机。 2 带式输送机 中部卸料设备一般采用犁式卸 料器 ， 也有少数电厂采用卸料车。 3 系统切换一般采用 2种方式 一种为移动 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 0 6 伸缩装置 ， 另一种采用三通 落煤 管， 三通倾角一般 为 6 O 。 。 1 ． 2电厂易 堵煤 的环节 根据调查情况， 电厂易堵煤的环节主要有 5个 方 面 。 1 卸煤装置。卸煤装置易堵煤部位一般为煤 沟或煤斗内， 表现为煤斗蓬煤 ， 需人工清除煤斗。在 雨季时， 堵煤尤为严重。 2 贮煤设施 。贮煤设施易堵煤部位一般为地 下煤斗及筒仓底部倾斜段。 3 筛碎设备。筛碎设备本体均有堵煤现象发生。 4 辅助设备及转运环节。给煤设备中堵煤部 位一般发生在振动给煤机槽 体底部 ， 雨季煤湿时堵 煤尤为严重。 5 犁式卸料器落料斗倾 斜部位易堵煤 ， 所有 转运环节 的三通 处 易堵煤 煤 湿 时， 堵 煤 尤为严 重 ， 倾斜落煤管 斗 易堵煤 。 2 堵煤原 因分析 2 ． 1 燃 煤特 性研 究 禹州电厂 目前主要燃用禹州、 登封贫瘦煤 ， 为了 弄清堵煤原因， 笔者对 电厂燃煤黏结特性进行 了专 门研究 ， 分析了具有代表性 的新封 、 白庙 、 云盖 山及 登封煤样。 燃煤煤质 包括燃煤的矿物组成 、 表面亲水性 、 粒度组成 、 颗粒形貌 、 表面粗糙度及机械强度等 是 产生 黏结 的 内因 。 2 ． 1 ． 1 燃煤岩相研究 2 ． 1 ． 1 ． 1 燃煤矿物组成 分析试验表明， 所采煤样中主要杂质矿物有多 水高岭石 一高岭石 、 伊利石、 石英 一 蛋 白石等黏土类 矿物 ， 另外还有少量的滑石 、 褐铁矿 、 黄铁矿和极少 量的碳酸盐矿物， 其所 占比例见表 1 。 第 1 1 期 赵亚山 火电厂运煤 系统堵煤原 因分析及对策 6 9 表 1 煤样矿物成分 ％ 矿别 成分 煤 晶 多水高岭石 一 高岭 石 伊利石 石英 一蛋 白石 褐铁矿黄铁矿 滑石 其他 云盖 山 白庙 新封 登封 7 1 ． 4 5 9． 5 62． 0 7 8 ． 0 l 4． 2 2 1． 0 1 4．8 1 2． 4 5． 6 9． 5 1 0． 0 3． O 5． 5 7． O 9． 5 4． 2 1 ． 5 0． 8 1． 2 0． 8 O． 8 1 ． 2 1． 5 O． 6 1 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 1 ． O 2 ． 1 ． 1 ． 2 主要矿物特征 厂输送性能恶化的重要 因素之一。 1 多水高岭石 一高岭石 。该类矿物为层状构 2 ． 1 ． 2 粒度组成和表面性能 造 ， 铝 硅 酸 盐类 黏 土矿 物 ， 主 要 成 分 为 A 1 0 ，和 1 在分析 的 4种试验煤样 中， 其粒度组 成见 S i O ， ， 多水高岭石类矿物单体 为微细核状或片状 ， 其 表 2 。由表 2粒度组成可见 ， 燃煤粒 度细 ， 0～ 5 mm 粒度细至数微米 以下 。 粒级达 5 5 ． 2 ％ ～ 8 5 ． 5 ％。细粒级含量高 ， 在水分偏 2 伊利石。伊 利石又称 水 白云母 ， 主要 成分 高时， 易引起堵塞漏斗， 是燃煤转运和输送过程中产 为 A 1 ， O 和 S i O ， ， 但与多水高岭石相 比， 伊利石 中均 生黏结的重要物质条件之一。 含有一定量 的 K ， 0。其形态多为微 细片状集合 体 ， 2 燃煤表面性质 。燃煤 颗粒表面呈现天然疏 单晶粒度一般在 2 m以下 。 水性 ， 由于煤颗粒 孔 隙率 高 ， 表 面多棱角 和粗糙 多 3 石英 ～蛋 白石 中 S i O 质量 分数 在 9 8 ． 5 ％ 孔 ， 含水量大， 因此 ， 颗粒问相互碰撞时， 容易夹住水 以上 ， 多呈粒状 ， 粒度一般为 2～5 0 m。 环 ， 有利于毛细力 的形成和黏结成团。 4 滑石 。滑石主要成分为 Mg O， S i O ， ， 形态为 颗粒形状决定散料层中颗粒接触面积 的大小。 弯曲状或薄片纤维状集合体 ， 粒度多在 5 Ix m以下。 颗粒间接触面积越大 ， 毛细管径越小 ， 则毛细引力越 5 褐铁矿 和黄铁矿 。褐铁矿 为含水 氧化铁 ， 大 ， 颗料 问黏附愈牢 。研究表 明 对 相同 的物料颗 多为不规则粒状集合体 ， 粒度多在 1 0 m 以下。黄 粒 ， 颗料形状对颗粒间的黏附强度影响的规律为 球 铁矿成分主要为 s和 F e ， 煤 中的硫大多以黄铁矿形 状 立方体针状 片块 1 0mm 8 1 0mn l 5 ～8mm 3～5 n l il l 1～3mi l 3 0 ． 5 ～1 ml n 0． 513 1 1 “1 3 新封 登封 白庙 云盖 山 4． 7 1 4 ． 5 3 3 6 1 O 3 3． 1 3． 7 4． 5 2． 3 4． 5 4． 4 5 ． 8 3． 9 1 ． O 0． 4 O． 5 O ． 6 3 2 ． 5 3 4． 1 3 1 ． 7 4 0 ． 6 0 ． 4 0 ， 6 0 ． 4 O 8 5 2 ． O 4 2． 0 2 3 ． 0 4 1 ． 0 7 0 华 电技 术 第 3 2卷 表 3燃煤机械强度测定结果 表 4 黏结性 指数 k j 值的测定结果 高于 8 ％ 时， 外摩擦 角显 著增加 。当水 分控 制 在 1 0 ％以下 时， 对 应 的最 大外摩 擦 角度 为 5 2 ． 7 。～ 6 2． 4。 。 2 ． 2 ． 2 粒度组成对外摩擦角的影响 试验结果表 明， 4种试验煤样 的外摩擦角均随 燃煤粒度变细而增大。因为燃煤粒度愈细 ， 比表面 积愈大， 与钢板表面间分子作 用力和毛细力作用增 强， 摩擦系数增大， 欲使颗粒开始产生运动所需倾角 就大。 2 ． 3燃煤水分和粒度对 内摩擦角的影响 2 ． 3 ． 1 水分对 内摩擦角的影响 水分对内摩擦角的影响见 表 6 。由表 6可知 ， 随着水分增加 ， 内摩擦角也增加 ， 其 当水分大于 8 ％ 加 ， 颗粒间毛细孑 L 中水的充填率增加 ， 颗粒间毛细引 力升高 ， 黏附力增强 ， 故 内摩擦力增加， 内摩擦角相 应增 大 。 2 ． 3 ． 2 粒度组成对内摩擦角的影响 试验结果表明 ， 煤样粒度变细 ， 内摩擦角就会升 高， 它的主要原因在于粒度越细 ， 比表面积增大 ， 颗 粒间接触 面积增大 ， 毛细孔半径变小 ， 毛细引力增 加 ， 颗粒间黏附力升高所致 。 2 ． 4水分 和料 度组成 对堆 积角 的影 响 2 ． 4 ． 1 水分对堆积角的影响 水分对堆积角 的影 响见表 7 。由此可见 ， 随着 水分的增加 ， 堆积角也会 升高， 这是 因为水分增加 ， 颗粒 间黏附力增加 ， 颗粒群流动性变差， 颗粒沿斜面 下滑或滚动时阻力加大。 2 ． 4 ． 2 粒度组成对堆积角的影响 物料粒度越细， 堆积角越大， 主要原因在于粒度越 时， 内摩擦角显著增加。它的主要原因在 于水分增 细， 颗粒间黏附力越大， 摩擦阻力就越大， 流动性差。 表 5 水分对 外摩擦角 的影 响 。 第 1 1 期 赵 亚 山 火 电厂 运煤 系统堵煤 原 因分析 及 对 策 7 1 3 燃煤成拱机 制及消除成拱 的方法 料仓 或漏斗等在排料过程 中， 由于块煤的偶然 连结 ， 或 由于 小颗 粒 的煤粒 之 间 的相互 黏结 ， 将 会 在 料仓的排料 口上方形成坚固的拱 ， 从而破坏料 仓和 漏斗的正常排料 ， 影响电厂的正常生产 。 3 ． 1 成 拱机 制 当煤粒表面的水平切应力等于零且在与此平面 相垂直的方向上具有很大压应力时， 则煤粒与煤粒 、 煤粒与料仓内壁产生黏结 、 搭接而成拱 ， 这种应力状 态 ， 同排料 口的尺寸有关。同时 ， 也与料仓壁表面的 粗糙度 摩擦系数 、 物料水分和粒度密切相关。 传统 观点认为 料仓或漏斗排料 口的最小尺寸 应为煤块最大块度 的 3～ 5倍 ， 即 b ⋯ 3～ 5 d ⋯ ， 式中- b m i n 为料仓排料 口最小宽度 ， 1 1 1 1 -1 1 ； d m a x 为燃煤最 大粒 度 ， m m。 散装物料凝聚成团 ， 细粒潮湿物料黏结成块 ， 塑 性物料在排料 口的黏附及冬季寒冷时节燃煤的冻结 等 ， 都可使料仓排料发生 困难 ， 产生堵塞 ， 必须 及时 消除。 3 ． 2消 除成 拱的 方法 3 ． 2 ． 1 选 择黏 结性 弱 的燃 煤 煤质是产生黏结 、 堵煤 的内因， 可通过选择弱黏 结性的燃煤或不同黏结性 的燃煤搭配使用 ， 从 根本 上消除和预防燃煤堵塞料仓 、 下料 口及落煤管。 3 ． 2 ． 2 搅动法 在搅 动法 中， 最简单 的一种方法是用人工棒对 结块而堵塞排料 口的散状物料进行搅动 ， 通过搅 动 破坏其结块。 3 ． 2 ． 3 气 动法 气动法是通过压缩空气 的动力作用 ， 将物料掘 起疏松 ， 从而消除拱堆 。 3 ． 2 ． 4 挡 板法 在排 料 口上 方 安装 挡 板 ， 相 当 于把 料 层 隔 开 为 2部分 ， 从而减少料仓下部各点物料所受压力 ， 但 必 须遵循从挡板到料仓壁的尺寸应 比成拱 口尺寸大的 原则 。 3 ． 2 ． 5 控制进入电厂输煤系统 的燃煤水分 燃煤水分是燃煤在输送过程中产生黏结和堵塞的 外因， 必须采取措施控制进入输煤系统的燃煤水分。 建造干煤 棚 ， 在煤 棚 内贮存 干煤 ， 雨天 取用 干 煤 ， 可确保流程畅通。 3 ． 2 ． 6 采用偏析布料技术 采用偏析布料技术 ， 避免粉料与仓壁直接接触 ， 使粗粒级分布于靠近仓壁 、 细粒级位于仓中心。 3 ． 2 ． 7 料仓与漏斗 内衬特殊材料 减少燃煤颗粒与内壁 问的黏附力 ， 降低摩擦系 数 如 内衬不锈钢板 ， 高分子材料等 ， 或在 内壁表面 喷涂表 面活 性 剂等 ， 消 除 因毛 细作 用力 产 生 的 黏 结 。 3 ． 2 ． 8 尽量加大倾斜部分倾角 倾角 以大于 物料 最大外 摩擦 角 5 。～1 0 。 为 宜 ， 有条件时尽 量采用 9 0 。转 运环节 ， 实践结果 表 明 ， 9 0 。转运 环节 不会 堵塞 。 4工程设计 中采取 的措施 4 ． 1 卸煤装置设计措施 卸煤装置采用底开车及 自卸汽车双用卸煤沟 ， 因铁路为双线 ， 煤沟上 口较宽 ， 达 1 5 m， 为减少煤 沟 深度 ， 设计采用双煤槽形式 ， 煤槽倾 角均采用 6 5 。 ， 内部衬砌高耐磨 、 低摩擦系数材料 。 4 ． 2筛碎设备措施 该工程采用滚轴筛， 根据调查的结果 ， 此处堵煤易 出现合适粒度的煤块卡在 2轴之间， 使此处下煤不畅， 从而造成堵塞。加大单轴电机功率有助于减少此处卡 轴现象 ， 该工程单轴电机功率为 3 k W。碎煤机堵塞主 要为底箅处 ， 该工程采用防堵底箅 ， 以防止堵煤。 4 ． 3消除 转运 堵塞 点 ， 保 证 转运 畅通 由以上分析可知 ， 系统转运环节 ， 头部漏斗 、 三 通及以下倾 斜落 煤管 斗 易堵塞 ， 为保证转 运 畅 通 ， 采取如下 6项措施 1 尽 量 加 大 倾 斜 部 分 倾 斜 角 ， 倾 角 均 采 用 6 5 。 。 2 为保证物料在转 运环节通畅 ， 对倾斜部分 ， 因其流速减 慢 ， 应尽量加 大其通流断面 如三通及 其 以下 落煤管 由典 型设 计 9 0 0 m m 9 0 0 m m 改 为 1 0 0 0 mm1 0 0 0 mm 。 3 适当加大头部滚筒 中心与头部漏斗 中心之 间的距离 ， 由典型设计 7 5 0 m m增加到 1 1 0 0 mm， 提 高煤流到达倾斜部分 的速度 ， 以防堵塞 。 4 落煤管 内衬为高耐磨 、 低摩擦系数材料 。 5 以合 同形式限制来煤水分 ， 是一种积极 的 防堵措施。水分大不但易造成运行 的种种 问题 ， 也 会影响电厂来煤质量 ， 水分每提高 1 ％ ， 相 当于每天 损失 1 0 0t 煤 ， 每天经济损失约 7万元 ， 不论是考虑 经济性或运行的可靠性 ， 均应采取 限制水分的措施 。 6 煤沟出 口转运站及煤场转运站采用头部伸 缩装置 ， 以垂直落煤代替倾斜落煤 ， 以防止堵塞 。 4 ． 4 犁煤器 落料 斗 防堵 设计 措施 犁煤器落 料斗 内侧倾斜段倾 角原有设计不 足 6 0 。 ， 为防止堵煤 ， 此次设计相 应改 下转 第7 8页 7 8 华 电技 术 第 3 2卷 距离应符合 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 {{ 石油化工企业设计防 火规范 1 3 ] 及 G B 5 0 0 1 6 --2 0 0 6 建筑 设计 防火规 范 的规 定 。 3 ． 3 ． 2 工 艺管线 布置要 求 氨输送用管道应符合 G B ／ T 2 0 8 0 1 2 0 0 6 压力 管道规范 的规定 ， 所有可能与 氨接触 的管道 、 管 件、 阀门等部件均应严格禁铜l 3 J 。液氨管道上应设 置安全 阀， 并应符合 S H 3 0 0 7 --1 9 9 9 4 石油化工储运 系统罐区设计规范 的规定 。 氨存储设备及运输管道上应有氮气输入管道。 氨管道流速要求要满足 H G ／ T 2 0 5 7 0 ． 6 一l 9 9 5 管径选择 中的规定和要求， 具体要求为 液氨输 送管道液氨流速选取 1 m ／ s ， 卸氨压缩机进 、 出 口管 道氨气流速选取 1 5 m ／ s ， 氨气缓 冲罐出 口管道氨气 流速选 取 1 5 m ／ s 。 3 ． 3 ． 3 防火堤设计要求 根据 G B 5 0 1 6 0 --2 0 0 8 石油化工企业设计防火 规范 中第 6 ． 2条 的规定 ， 罐组应设防火堤 ， 防火堤 的有效容积应满足下列规定 1 防火堤的有效容积不应小于罐组内最大储 罐的容积。 2 立式储罐至防火堤内堤脚线 的距离不小于 罐壁高度的一半 ， 卧式储罐至防火堤内堤脚线的距 离不小于 3 m。 3 卧式储罐防火堤的高度不低于 0 ． 5 n l 以堤 内设计地坪标高为准 。 3 ． 3 ． 4 危险源辨识 根据 G B 1 8 2 1 8 --2 0 0 9 重大危 险源辨识 的规 定 ， 氨的危险源临界量为 1 0 t 。 目前 ， 火电厂烟气脱 硝工程中氨气 的存储 量均超过 1 0 t ， 均构成重大危 险源， 需进行安全设计 、 建设 、 调试 、 运行与维护 。 3 ． 3 ． 5 氨区的防护措施 个体防护及安全预防措施 氨浓度超标的场合 ， 应穿戴全面罩过滤式面具 或全面罩送风呼吸器 、 护 目镜及抗氨渗防静电防护服 手套 、 围裙 、 足靴 ； 上接 第7 1页 变其结构 ， 使倾角达到 6 5 。 。 以上措施已在禹州电厂二期工程实施并取得了很 好的效果， 禹州电厂二期运煤系统设计出力为1 13 0 0 t ／ h ， 水分在 1 0 ％以下时， 系统出力可达到l 0 0 O t ／ h ， 运煤系统 没有出现堵煤现象， 达到了预期效果。 5 结论 经对燃煤成分及黏结特性的分析 ， 明确 了燃煤 堵塞的原因， 在工程设计中， 采取 了针对性 的措施 ， 氨气浓度严重超标的场合 ， 应穿戴全套 自给式 呼吸 器 带有送风源 ， 配备应急淋浴设施及眼药水 ； 储 罐区最好设稀酸喷洒设施 ； 使用防爆 型的通风 系统 和设备 ； 构筑围堤或挖坑收容产l生的大量废水。 泄漏应急处理及消除方法 现 场通风 ， 加 速扩 散 ； 若液体泄漏 ， 可让其汽化， 隔离泄漏现场 ； 处理工 作应于高处或上风处进行 ； 应急处理人员戴 自给正 压式呼吸器 ， 穿全身防护服； 气体浓度过高时， 应撤 离现场 ； 切断火源 ； 建议尽可能切 断泄漏源； 迅速撤 离泄漏污染 区人员至上风处并 立即设 1 5 0 m隔离 带 ， 在下风处长 1 ． 0 k m、 宽 0 ． 4 k m 的范围内撤离所 有人员 ； 高浓度泄漏 区， 喷含盐酸的雾状水 中和、 稀 释 、 溶解 ， 然后抽排 室内 或强力通风 室外 ； 漏气 容器要妥善处理 ， 修复、 检验后再用 。 4 结论 随着国家对大气污染物排放要求越来越严格 ， 国内新建火电机组均需同步建设脱硝装置 ， 老 电厂 需按期进行脱硝 改造 。液氨作为 S C R法烟气脱硝 的还原剂 ， 它的安全使用将会被人们愈加重视 ， 氨站 的安令性与可靠性将会成为脱硝装置设计 、 施工、 验 收的重要组成部分 ， 其运行与维护也将会 由国家或 行业 的规范 和标准来 指导 。 参考文献 [ 1 ] G B 5 3 6 一l 9 8 8 ， 液体无水氨[ S ] ． [ 2 ] G B 1 2 2 6 8 --2 0 0 5 ， 危 险货物 品名表 [ S ] ． [ 3 ] H J 5 6 2 --2 0 1 0 ， 火电厂烟气脱硝工程 技术规范 选择性催 化还原法 [ S ] ． 编辑 刘芳 作者简介 陈鹏 1 9 8 0 一 ， 女 ， 山东郓城人 ， 工程 师 ， 从 事 电厂 环保 设计 方面的工作 。 取得了很好的效果。禹州电厂二期工程运行已 1年 有余 ， 运煤系统设计 出力为 1 0 0 0 t ／ h ， 在水分 1 0 ％ 以 下时， 系统 出力可达到 1 0 0 0 t ／ h ， 运煤系统从未 出现 堵煤现象 ， 达到了预期效果。 编辑 王 书平 作者简介 赵亚 山 1 9 6 4 ～ ， 男 ， 河 南巩义人 ， 高级工 程师 ， 从事运 煤 、 除灰方面的工作 。