石子煤正压气力输送系统的开发与应用

邱生祥

(福建龙净环保股份有限公司，福建省龙岩市，364000)

0 引言

随着我国火力发电机组向大容量、高参数的方向发展，磨煤机的选型也越来越倾向于MPS或者HP型中速磨。与传统的钢球磨相比，中速磨具有噪音低、占地小、电耗小、系统简单等优点，但运行过程中也会产生一些问题，如石子煤的处理问题。石子煤排放不及时，易造成磨煤机内部着火或部件损坏，影响安全运行。

随着电厂石子煤排放量的增加，人工处理方式下，现场煤粉外泄污染严重、劳动强度大；水力输送方式下，系统复杂、耗水以及运行效率低；机械输送方式下，占地多、土建隧道工作量较大［1-4］；负压吸送方式下，存在磨损严重、管道堵塞、无法处理大颗粒石子煤、输送效率低等缺点［5-7］。由此，电厂迫切需要一种可靠、清洁的石子煤处理方法。

正压输送方式，因具有系统简单、布置灵活、占地小、不耗水、输送气源可考虑直接从电厂集中空压机站获取、运行能耗较小等优点，是输送石子煤的一种较好的方式。通过采取市场调查、理论研究与试验相结合的手段，成功研发了石子煤正压气力输送系统，并应用于某电厂600 MW机组，运行效果良好。

1 系统的开发

1.1 输送形式

正压气力输送石子煤解决了长期困扰火电厂的石子煤处理问题，典型系统配置如图1［1］所示。

1.2 输送方案

开发的装置能输送最大直径为50 mm的石子煤颗粒。空气是可压缩的，要确定管道内的速度与分布，就必须准确地预测压力损失，选择合适的气源设备。不同粒径的石子煤，所需的空气输送速度不同。当空气速度高时，石子煤颗粒的输送速度随之增大，对管道磨损和弯头的冲击加大，同时对弯头的点蚀加剧；当空气速度低于一定值，石子煤颗粒沉积在管底，无法输送。因此，需有效控制输送压损和速度。

图1 石子煤正压气力输送系统流程Fig.1 Flow chart of positive pneumaticm ill reject conveying system

1.3 输送发送器

现有的各种细粉料气力输送发送器，用于输送石子煤时，产生的问题是：对于下出料结构形式的发送器，石子煤出料太快，很短时间内就把管道堵死；对于上出料结构形式的发送器，进入发送器的压缩空气从石子煤颗粒间逃逸，造成石子煤在发送器内不出料［8-11］。因此，本文重点研究发送器结构及布气方式的设计，采用导料弯头形式，通过对不同布气结构作排料输送试验，确定了适应石子煤输送的技术经济性最佳的发送器结构和技术要求。

发送器的仓泵采用导料弯头形式，如图2所示。该形式的仓泵能够克服上引式和下引式仓泵的缺点，具有出料顺畅可控、不易堵塞的优点。给气装置由增压、引导、输送和补气4个部分组成。通过对各股气流流量的有效调节，在满足出力要求的前提下，保证粗石子煤有序进入管道，顺利送出。

图2 石子煤输送仓泵结构Fig.2 Structure ofm ill reject conveying bin pump

1.4 运行工艺

不同于粉料输送，石子煤在输送管道内的运动状态是滚动向前的。根据这个特点，结合模拟试验，确定合理的运行工艺，并设计了可靠的管路消堵技术。采用正压充气、负压反抽式自动消堵装置，解决了异常堵管后的消堵问题。由于石子煤颗粒粗、质量大，正常运行时管道底部有部分石子沉积。因此，在每个输送循环结束时，进行短时吹扫，有效解决管道沉积问题。根据石子煤正压输送特性，合理设置参数，包括输送时间、堵管压力以及清堵压力等，确保每个输送循环的正常运行。

1.5 石子煤箱的开发

有效滤除超过输送颗粒粒径范围的石子煤颗粒，防止大颗粒在输送管道中产生机械性堵管，是保证石子煤正常输送的关键。由于磨机高度限制，不能采用成熟的滤除设备(如振动过滤筛)实现粗细分离，因此，需重点进行石子煤箱的过滤装置设计，解决石子煤在过滤装置上的堆积问题。通过对不同过滤板孔尺寸、过滤板安装角度、过滤板清扫装置的石子煤箱做石子煤下料试验，确定了适应石子煤下料的过滤结构。开发的石子煤箱能够保证小于输送颗粒粒径范围的石子煤颗粒顺利通过过滤装置进入发送器输送，而超出输送粒径范围的颗粒又不至于堆积在过滤装置上。

(1)过滤形式采用多孔板结构，孔径φ60 mm，开孔率75％。该过滤板既能确保粗颗粒的滤除，又具有足够的强度，满足使用要求。

(2)过滤板的安装角度可调(调节范围为20°～35°)，以适应磨机工况的变化，当石子煤量小时，板的角度调小；反之则调大。

(3)过滤板加装气动振打装置，确保板上的粗颗粒能够顺利滑入到对应的排放口。

1.6 阀门

石子煤是大颗粒物料，仓泵进满料后，现有的适合粉煤灰等细粉料输送的阀门不能有效阻断物料。通过对不同形式阀门的实验，发现摆动阀具有较好的挤开石子煤的功能，在此基础上，通过对原阀板、空腔、导轨等的创新优化，开发出了能满足石子煤输送的专用摆动阀，外形如图3所示。

图3 专用摆动阀Fig.3 Special rocker valve

专用摆动阀具有如下特点：

(1)阀板、阀座采用硬质合金，保证气密性的同时又提高了耐磨性。

(2)阀门具有全流通结构，确保在阀体空腔内不会因细煤粉存积而影响动作灵敏度。

(3)单板的摆动阀，具有较好的挤压石子煤的功能，确保料满时阀门能够关闭。

2 工程应用

某电厂600 MW机组2号炉A-F磨配备了石子煤正压气力输送系统，设计输送气源直接从电厂集中空压机站获取，无需另行增加气源设备。系统主要设计参数见表1。

表1 某电厂600 MW机组2号炉设计参数Tab.1 Design parameters of unit No.2 in 600 MW power p lant

系统于2010年8月顺利通过调试及负载运行。2011年10月，四川省电力工业调整试验所对A磨进行了性能测试，实测数据与设计要求值比较见表2。

表2 某电厂600 MW机组2号炉A磨测试数据Tab.2 Test data for m ill A of unit No.2 in 600 MW power p lant

由此可见，石子煤正压气力输送系统的应用效果良好。

3 结论

(1)实验室实验和工业应用验证表明，较均匀的石子煤粗颗粒较好输送；当输送含有较多细粉的物料时，所需气量比输送由筛网筛过的大颗粒物料的气量增加了45％，因现场湿度较大，细粉在管道中易粘附在管道内壁以及沉淀在管道底部，因此需用较大的速度和气量才能保证稳定输送。为减小耗气量，建议电厂改进磨机运行工艺，以减少石子煤中细粉含量。

(2)大于60 mm的颗粒或杂物较难输送，容易在出料口等处形成机械卡塞，并且所需输送气量也更大。某电厂1号炉F磨与2号炉A、B磨相比，粗颗粒和杂物少且细粉料又少，因此输送耗气量小且顺畅。为实现石子煤的零排放，还需从源头上杜绝杂物和大颗粒物料，即在燃煤进入磨机前，将燃煤颗粒直径限制在60 mm以下，同时杜绝钢筋、铁丝等杂物进入磨煤机内。

［1］许华，王仕能，潘仁湖，等.石子煤正压气力输送系统在成都金堂电厂的试运［J］.电力建设，2010，31(8)：82-84.

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