发电厂双进双出磨煤机进煤管堵塞的影响因素及解决对策

王庆想，李忠江，何 刚

(国家能源集团山东电力有限公司，济南 250101)

在燃煤电厂中，制粉系统是极其重要的子系统。近年来随着燃煤成本的不断上涨，发电企业在燃煤选择上发生了较大的变化。煤种与煤质的复杂多变，水分大、黏度大、团聚性强呈多发性，同时燃煤掺烧、烧煤泥等状况已成为机组运行常态，导致制粉系统堵煤现象频繁发生，严重影响机组安全经济运行。

制粉系统堵煤在整个煤粉传送过程中均有发生，其中主要发生在原煤仓下煤管、给煤机出口至磨煤机进煤管、磨煤机内部及磨煤机出口粉管等部位，各部位发生堵煤后的现象及解决措施不尽相同，本文结合山东某300 MW亚临界机组双进双出磨煤机进煤管堵煤原因分析及改造措施进行详细论述。

1 设备概况及工作原理

山东某电厂300 MW亚临界机组，为单汽包、单炉膛、平衡通风、一次中间再热、半露天式布置的自然循环锅炉，采用“W”火焰燃烧方式。锅炉配备正压直吹式制粉系统，配有三台双进双出钢球磨煤机。

该磨煤机具有出力大、出力和煤粉细度稳定、煤种适应性强、能适应锅炉负荷大范围的变化等特点。其工作原理是电动机经过变速箱、空气离合器、小齿轮、大齿轮带动大罐旋转，原煤和经过温度调节后的一次风，从两端的给煤箱经过空心轴进入球磨机大罐内。当大罐旋转时，钢球被波形衬板提升到一定高度后落下，原煤在大罐中钢球的撞击、挤压和碾磨下，被破碎成煤粉。在此过程中进入大罐的一次风对原煤和煤粉进行干燥，两股方向相反的干燥气流在球磨机中间部位对冲反向，并携带煤粉从空心轴经出粉箱进入粗粉分离器分离，不合格的煤粉经回粉管再送至磨煤机重新研磨，直到得到符合标准细度的煤粉。

近几年该机组由于燃煤掺烧、燃煤粘度较大、含水量较高等诸多原因，在日常运行中多次发生磨煤机入口料斗处堵煤现象，并导致上方进煤管、给煤机积煤，夏季多雨时段尤为严重，磨煤机被迫停运现象时有发生，严重影响设备安全稳定运行，威胁机组运行的安全性和经济性[1-2]。

2 磨煤机进煤管堵塞的影响因素

通过对磨煤机入口料斗堵煤现象进行分析，检查入口料斗结构，测量相关数据，结合运行期间疏通情况等进行综合分析，导致堵煤的因素主要为煤质、结构及运行管理等。

2.1 煤质因素

a.煤与管壁摩擦产生静电吸附。

b.由于配煤掺烧，导致不同煤种之间的摩擦系数、煤与管壁的摩擦系数不同，摩擦系数大的煤，很容易滞留在管壁上，形成进煤管堵塞。

c.含水量的影响。当煤中水的质量分数大于12%或小于4%时，煤的摩擦系数小，煤的流动性强，不易粘煤；当煤中水的质量分数小于12%且大于4%时，煤的黏度增大，形成煤拱，造成堵塞。

d.温度在-10 ℃以下时，煤与煤之间、煤与管壁之间形成冰晶凝结在一起，形成堵塞。

e.由于煤中灰分较高，在夏季多雨时段增大外水后，其黏度升高，流动性相应降低，易于在进煤料斗处黏粘积聚，使进煤管发生堵塞。

2.2 结构因素

磨煤机进煤管下部与入口料斗的连接为一段倾斜的管段，该管段内附衬板，通过螺栓将衬板紧固在壳体上。运行中原煤下落时易将衬板磨损、减薄，造成衬板凹凸不平，并且固定衬板的螺栓凸起，导致底板摩擦力增大，较湿的原煤在该斜面上不易滑落，容易在衬板不平整处粘结，从而形成聚集堵煤问题。底板上开有清理孔，用于堵煤时打开清理，清理孔的存在进一步增加了斜面的不平整性，更易导致煤泥堆积。

该电厂三期锅炉配备为国产BBD4060型双进双出磨煤机，近年来偶尔发生原煤仓堵塞现象，但磨煤机入口料斗堵塞情况并不严重。通过对比分析，认为除煤质原因外，主要在于两者结构上的差异导致运行效果不同。BBD4060磨煤机采用入口绞龙输送方式，绞龙输送能够增加原煤的流动性，不易在入口料斗处堵塞，而进口SVEDALA磨煤机仅在入口设置斜板，原煤落到斜板上主要依靠重力滑落，当煤质黏度较大时容易在底板处粘结堆积。

2.3 运行管理因素

近年来燃煤掺烧已经成为常态，由于实际进煤品质较复杂，给入炉煤掺配带来一定困难。在运行期间，由于煤质取样化验存在误差、配煤方式不当及煤场管理落后等原因，导致煤场存煤区域混乱、优劣煤种掺杂、配煤种全部使用湿煤加仓等，进而引起磨煤机入口料斗堵煤，甚至炉膛燃烧失稳。此外，磨煤机入口料斗发生堵煤后由于无可靠监测措施，致使原煤向上堆积，充满整段进煤管，需要长时间停运磨煤机清理。

3 解决对策

通过对该电厂双进双出磨煤机进煤管堵塞的研究分析，分别从入炉煤质和磨煤机进煤管结构等方面进行改进，可有效解决进煤管堵塞问题。

3.1 加强煤质监督

从经济性和可靠性合理兼顾的角度出发，在购买原煤时，应尽可能的执行设计煤种和校验煤种的指标标准，这样可以将不可靠性从源头杜绝。在原煤存放时，一定要碾压密实，这样既可以减少夏季自燃现象的发生，又可以防止雨季进水。

3.2 严格配煤管理

运行中，应制定合理的入炉煤掺配方案，及时监督检查执行情况。当原煤含水量较大时，应调整加仓方式，严禁把含水量较大的原煤加入同一个原煤仓；对煤场进行封闭改造，加强煤场库存的优化管理，确保干煤棚内始终处于堆满煤状态；加强制粉系统运行监视，做好堵煤疏通处理的应急准备；发现煤变潮时，定期对落煤管进行敲打疏通。

3.3 更换底板材料

原煤经给煤机输送到磨煤机进煤管，当原煤落到入口料斗底板上时，受到向下冲击力和重力影响，向下滑落进入磨煤机旋转筒内。其中影响滑落的主要因素是底板摩擦力，而摩擦力取决于物体表面的摩擦系数。当摩擦系数小时，更易于物体滑落，因此底板表面选用镜面光滑材料，有利于防止原煤在底板上粘黏。

针对现在底板存在的诸多问题，将现衬板改造为镜面耐磨金属平板结构。该金属材料首先应具有较好的耐磨性和耐冲击性，且易与侧板焊接。经过对不同材料的分析比选，确定选用1Cr13不锈钢板为该底板材料。该材料经淬火回火后，具有较高的硬度、韧性，较好的耐腐性、热强性和冷变形性能，能够承受煤块下落的冲击而不变形，且该钢板能够进行表面抛光处理，有效防止湿煤泥在底板上粘黏。

镜面耐磨底板与壳体采用焊接方式，消除螺栓结构产生的凹凸不平。安装过程中，所有缝隙均满焊，尤其是对两侧边角进行处理，消除硬直角度，确保整体平滑过度，消除边缝挂煤隐患，同时对所有内壁进行充分打磨，确保内壁的光滑度。

3.4 增加底板倾斜角度

为了提高原煤降落时的流动性，在镜面耐磨底板安装时适当调整安装角度，使安装后的斜坡倾斜角度增加3°～5°，斜板倾斜度由45°变为50°。根据力学原理，倾斜角度增加后，使煤流重力其沿底板方向的分力增加，摩擦力减小，提高流动性不易积煤。

3.5 移位清理孔位置

原清理孔的开孔位置在落煤管斜管段底板上，增加了底板的不平整度。通过将清理孔移位到斜管段侧面，解决了底板不平整的问题，有效缓解堵煤。该清理孔采用压板紧固连接，周边预留平直密封接触面，以利于日常运行中快速开启和保证密封效果。

3.6 安装堵煤检测报警装置

为避免在极端条件下原煤堵塞后积聚越来越多，在进煤管处安装非接触式堵煤报警装置。堵煤报警装置安装在斜管段上部的进煤管上，整套装置包括无线电波发射装置、无线电波接收装置、发射孔和检测孔装置及线缆等。通过检测无线电波信号的强弱，及时判断斜管段处的堵煤情况。当落煤顺畅时，无线电波接收装置能够正常接收信号，当底板处积煤后，原煤向上堆积，当原煤堆积高度达到堵煤预警装置时，在电厂分布式控制系统(DCS)上及时发出堵煤报警信号，运行人员可及时判断停止给煤机落煤，防止大量原煤积聚堵住进煤管增加清理工作，减少磨煤机因堵煤造成的停运时间。

4 结束语

针对该电厂双进双出磨煤机进煤管堵塞问题，从煤质源头及设备改造两方面入手，在加强配煤管理的基础上，着重对磨煤机入口料斗结构进行了针对性的改进，采用了镜面耐磨底板后，增加了底板倾斜角度，提高了底板的光滑平整性，有利于原煤的流动，并通过安装堵煤检测报警装置，从而解决了磨煤机进煤管的堵塞问题，提高了机组运行的安全经济性。