石思峰 馮仁海 張興龍 蔣尚君 張博凱

（華電國際電力股份有限公司十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊277100）

1 課題背景

隨著電力體制改革的不斷深入，山東區(qū)域火力發(fā)電廠發(fā)電形勢日益嚴(yán)峻，企業(yè)利潤被極大壓縮，為確保企業(yè)年度目標(biāo)任務(wù)的完成，增加經(jīng)濟(jì)煤摻燒降低燃料成本已成為必要的手段。但由于經(jīng)濟(jì)煤較設(shè)計(jì)煤質(zhì)明顯濕黏、顆粒度小、分散度差等因素極易產(chǎn)生附著貼壁，在給煤機(jī)入口插板門的上下部位置頻繁出現(xiàn)給煤機(jī)斷煤異常，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行。十電2×660MW 燃煤抽凝供熱機(jī)組鍋爐型號為DG2002/29.3-II13 型，為東方鍋爐廠的高效超超臨界變壓運(yùn)行直流爐，配置直吹式制粉系統(tǒng)，原煤倉一旦發(fā)生堵塞，機(jī)組就要被迫降負(fù)荷，或者出現(xiàn)鍋爐燃燒不穩(wěn)定而造成大量投油，嚴(yán)重時會造成鍋爐滅火、機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)等。[1]

2 設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

為了解給煤機(jī)斷煤情況，并定量確認(rèn)斷煤對機(jī)組產(chǎn)生的不利影響，統(tǒng)計(jì)2019 年3 月份十電#8、9 機(jī)組給煤機(jī)運(yùn)行情況及斷煤導(dǎo)致的燃油消耗及電量損失。

圖1 2019 年3 月斷煤次數(shù)及累計(jì)時長統(tǒng)計(jì)圖

圖2 2019 年3 月累計(jì)影響負(fù)荷及累計(jì)耗油量統(tǒng)計(jì)圖

根據(jù)以上圖表，僅2019 年3 月由于經(jīng)濟(jì)煤摻燒導(dǎo)致的給煤機(jī)累計(jì)斷煤時長為33.8 小時，造成機(jī)組電量損失1005MW，燃油消耗13 噸。

3 給煤機(jī)防堵的現(xiàn)有措施及效果

據(jù)調(diào)查，目前全國煤電系統(tǒng)原煤倉防堵的方法及形式主要有以下幾種：

3.1 雙曲線流線型原煤倉[2]

目前新建的大型煤電機(jī)組（包括十電#8、9 機(jī)組）其原煤倉大都采用雙曲線流線型設(shè)計(jì)。其中原煤斗由上而下斗壁的傾角逐漸加大，促使煤沿壁面流動的重力分力比例逐漸增大，重力在對壁面的擠壓方向的分力逐漸變小。但在實(shí)踐劣質(zhì)煤摻燒過程中，由于煤種粘度大、濕度大的特點(diǎn)仍易出現(xiàn)給煤機(jī)入口處頻繁堵煤問題。

3.2 空氣錘

空氣錘在沒通壓縮氣體的狀態(tài)下，磁性錘頭借助強(qiáng)性磁力緊緊地吸引在極板上，當(dāng)電磁閥通電時，壓縮空氣流入空氣錘內(nèi)，當(dāng)壓力大于磁引力時，錘頭高速撞擊基座，起沖擊力傳遞給倉壁或直接敲擊倉壁，產(chǎn)生振動，達(dá)到振落粉塵的目的。十電#8、9 機(jī)組制粉系統(tǒng)原煤倉均采用三組分層對置空氣錘振打裝置，振打裝置采用壓縮空氣為動力源，但使用過程中受到經(jīng)濟(jì)煤特性影響防堵效果不明顯，且在來煤濕粘時容易加劇堵煤程度。

3.3 回轉(zhuǎn)式清堵機(jī)

利用設(shè)備的回轉(zhuǎn)和刮刀清除結(jié)拱，在機(jī)器不工作時易發(fā)生結(jié)堵，必須24 h 工作，設(shè)備能耗較大，動靜結(jié)合部位易漏粉?；剞D(zhuǎn)式清堵機(jī)分為倉轉(zhuǎn)式和刀轉(zhuǎn)式兩種。旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)的刮刀屬易損件，需定期更換。

3.4 空氣炮方式

空氣炮由壓力容器、充氣及放氣裝置、噴射裝置和程序控制裝置等組成。壓力容器內(nèi)的壓縮空氣在瞬間以高速噴射造成爆炸效果，產(chǎn)生射流和震蕩作用，把倉內(nèi)架棚轟塌，形成煤流，以達(dá)到防堵、清堵的目的。但空氣炮裝置使用過程中會產(chǎn)生瞬間沖擊波，容易對制粉系統(tǒng)造成沖擊影響，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 防堵裝置方案選擇

圖3 防堵裝置系統(tǒng)原理圖

圖4 #8 爐B 給煤機(jī)壓縮空氣活化防堵裝置試驗(yàn)記錄（多層聯(lián)合）

面對原煤倉堵塞問題，結(jié)合現(xiàn)有解決方案存在的缺點(diǎn)和不足，參照實(shí)際疏通蓬煤過程中的不同措施（人工使用鐵鏟疏通、空氣錘振打和壓縮空氣吹掃等），發(fā)現(xiàn)使用壓縮空氣對其進(jìn)行疏通效果最佳，但需要打開檢查門找到發(fā)生斷煤的位置，再將高壓壓縮空氣送入對積煤位置進(jìn)行疏通，沒有從根本上對給煤機(jī)斷煤進(jìn)行超前預(yù)控和縮短斷煤的影響時間。借鑒鍋爐低氮燃燒技術(shù)的“風(fēng)包粉”理念，若在落煤管內(nèi)壁和煤流之間送入一股高壓空氣，便可形成一層空氣膜，減少煤流與管內(nèi)壁的接觸面積；同時利用高壓氣流具有較強(qiáng)的穿透能力，可對密實(shí)的煤流進(jìn)行切割粉碎，在上部煤層向下重力的推動作用下，使原煤連續(xù)不斷地自然下落并順暢地輸送進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)。

5 防堵裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試優(yōu)化

5.1 防堵裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)（圖3）

該防堵裝置工作介質(zhì)是壓縮空氣，經(jīng)兩只手動隔離門、引入管道引至壓縮空氣的儲氣罐內(nèi)，起到緩沖和穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓后的壓縮空氣從儲氣罐上部由導(dǎo)氣管引至給煤機(jī)上部的原煤料斗，在給煤機(jī)入口插板門的上層布置兩層、下部布置一層環(huán)繞料斗的三層環(huán)形母管，將壓縮空氣由三只可調(diào)節(jié)的閥門送入環(huán)形母管，由環(huán)形母管通過金屬軟管將壓縮空氣引至焊接在原煤倉壁的噴嘴接口，噴嘴出口緊貼煤斗內(nèi)壁，高壓空氣通過每層布置的6 只噴嘴送入煤斗內(nèi)部。

5.2 防堵裝置系統(tǒng)調(diào)試及優(yōu)化

5.2.1 單層調(diào)試試驗(yàn)。為掌握裝置在不同方式下的工作效果，同時檢驗(yàn)和暴露系統(tǒng)設(shè)計(jì)不足，采用分組實(shí)驗(yàn)的方法針對防堵裝置壓縮空氣不同壓力等級進(jìn)行單層調(diào)試試驗(yàn)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求如下：5.2.1.1 本項(xiàng)試驗(yàn)儲氣罐試驗(yàn)壓力選擇0.3～0.7MPa 五個不同壓力等級分別進(jìn)行；試驗(yàn)順序應(yīng)選擇進(jìn)汽手動門開度從小到大、儲氣罐壓空氣壓力從低到高順序逐級進(jìn)行。5.2.1.2 儲氣罐壓力以就地儲氣罐壓力表指示為準(zhǔn)。5.2.1.3 試驗(yàn)期間應(yīng)保持給煤機(jī)出力穩(wěn)定。5.2.1.4 注意記錄、掌握試驗(yàn)期間的入爐煤質(zhì)狀況（濕粘程度等）。5.2.1.5 試驗(yàn)期間如發(fā)生異常，如壓縮空氣壓力明顯、過快降低，給煤機(jī)電流較快升高或發(fā)生其他任何影響機(jī)組正常運(yùn)行的異常時，應(yīng)立即停止該試驗(yàn)，恢復(fù)正常方式。5.2.1.6 要求在每個試驗(yàn)工況調(diào)整后，保持穩(wěn)定運(yùn)行10 分鐘后，開始記錄相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)。5.2.1.7 隨著進(jìn)汽手動門開度增大和儲氣罐壓力升高（0.6Mpa 以上）時，應(yīng)密切注意相關(guān)參數(shù)的影響變化。5.2.1.8 試驗(yàn)期間應(yīng)與專人聯(lián)系，發(fā)生異常應(yīng)立即停止試驗(yàn)，恢復(fù)正常方式。根據(jù)調(diào)試結(jié)果當(dāng)系統(tǒng)壓力超過0.5Mpa 投運(yùn)下層防堵裝置會導(dǎo)致給煤機(jī)電流超過規(guī)定值；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于0.3Mpa 時投運(yùn)位置仍會出現(xiàn)斷煤現(xiàn)象，故利用木桶效應(yīng)理論將系統(tǒng)正常運(yùn)行壓力定位0.3Mpa-0.4Mpa。同時由于單層壓縮空氣覆蓋范圍較窄，仍會導(dǎo)致給煤機(jī)斷煤異常的發(fā)生。

5.2.2 多層壓縮空氣聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。開展不同壓力等級下多層壓縮空氣聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求同，如圖4。

5.2.3 確定最優(yōu)運(yùn)行方式。5.2.3.1 正常投運(yùn)時將進(jìn)氣壓力保持在0.3～0.4MPa，三層進(jìn)氣門微開保持10～20%左右即可（目的：噴嘴防堵，對制粉系統(tǒng)影響小，能起到穿透、活化、疏通作用）。5.2.3.2 當(dāng)來煤變化或發(fā)生斷煤時，可根據(jù)不同的蓬煤位置，靈活選擇性開大相應(yīng)層的進(jìn)氣門開度，增強(qiáng)其疏通效果。5.2.3.3 當(dāng)兩套系統(tǒng)同時需要投運(yùn)時，根據(jù)壓縮空氣系統(tǒng)母管壓力的變化，可選擇逐臺給煤機(jī)進(jìn)行疏通、投運(yùn)，防止因用氣量過大影響壓縮空氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。5.2.3.4 根據(jù)需要對任一套系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時，尤其是投用最下層疏通壓縮空氣時，應(yīng)注意對給煤機(jī)電流波動影響的監(jiān)視。5.2.3.5 當(dāng)磨煤機(jī)停運(yùn)時，應(yīng)及時關(guān)閉各層進(jìn)氣手動門。5.2.3.6 給煤機(jī)正常運(yùn)行中，建議保持三層全部投運(yùn)保持少量進(jìn)氣。

6 實(shí)施效果

6.1 安全效益

加裝該套裝置的給煤機(jī)與摻燒相同濕粘煤質(zhì)，對沒有加裝該裝置的#8 爐D給煤機(jī)進(jìn)行比較，沒有出現(xiàn)斷煤現(xiàn)象，而#8 爐D給煤機(jī)共計(jì)發(fā)生19 次不同程度的斷煤現(xiàn)象，其中最長疏通耗時長達(dá)1.5 小時，累計(jì)斷煤時長達(dá)19.5 小時。目前十電#8、9 爐已全部完成防堵裝置改造，磨煤機(jī)斷煤異常得到良好控制,機(jī)組的運(yùn)行指標(biāo)、氧化皮的有效預(yù)控等以保障性改善。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目實(shí)施后取得良好效果，經(jīng)濟(jì)煤摻燒比例由25%左右提高至38.5%左右,2019 年度，統(tǒng)計(jì)至2019 年11 月20 日，#8、9機(jī)組共完成劣質(zhì)煤摻燒35.83 萬噸，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1650 萬元，入廠標(biāo)煤單價降低5.15 元/噸，使機(jī)組盈利能力得到保障性大幅提升。在摻燒燃煤品質(zhì)基本相同的工況下，給煤機(jī)斷煤現(xiàn)象基本沒有發(fā)生，較項(xiàng)目實(shí)施前的2019 年3 月，可減少影響發(fā)電量約1005MWh，節(jié)省穩(wěn)燃用油約13 噸。每月可為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約：W影響×0.15+M柴油×5605=1005×1000×0.3949+13×5605=47.0 萬元。兩臺機(jī)組年度可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益：47.0×12=564萬元。該套裝共計(jì)發(fā)生費(fèi)用約2.0 萬元。項(xiàng)目年綜合效益=劣質(zhì)煤摻燒經(jīng)濟(jì)效益+每年避免經(jīng)濟(jì)損失- 設(shè)備改造費(fèi)用:1650 萬元+564 萬元-2 萬元=2212 萬元。說明：以上效益分析中按照每1KWh 電量的上網(wǎng)電價0.3949 元；燃用柴油價格按照山東省2020 年3 月17 日公布的最高批發(fā)價格為5605 元/噸計(jì)算得出。

6.3 社會效益

本成果實(shí)施后，解決了經(jīng)濟(jì)煤摻燒過程中的限制性因素，目前此套壓縮空氣防堵裝置已在十電#8、9 機(jī)組進(jìn)行全面推廣。給煤機(jī)蓬煤問題的解決為行業(yè)內(nèi)同類型機(jī)組因經(jīng)濟(jì)煤摻燒導(dǎo)致的給煤機(jī)斷煤異常問題提供了新的解決思路，取得了良好的社會效益。