新型给煤机防堵装置的设计与应用

张兴龙，蔡 勇，孙金龙

（华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 277100）

0 引言

随着国家能源结构的调整，火力发电面临着更多的生存挑战，发电利润受煤价的影响很大。为有效降低发电成本，越来越多的电厂选择燃煤掺烧的方式来控制发电成本。但是劣质煤的掺烧，因煤中含有泥和水分较大，极易堵塞给煤机落煤管，造成给煤机断煤，迫使汽机降低负荷。不仅造成锅炉的燃烧效率下降，严重影响机组的安全经济运行，还加剧了锅炉各受热面的磨损，减少了机组使用寿命，同时也会增加运行人员的劳动强度，使运行人员的身心健康和人身安全受到影响［1-3］。

目前对于给煤机堵煤的疏通措施主要有人工使用铁铲疏通、空气炮振打和压缩空气吹扫等方式［4-6］。针对给煤机频繁堵煤的情况，在使用上述疏通措施效果不明显以后，为持续而有效治理因掺烧劣质煤而造成给煤机堵煤问题，设计了新型给煤机防堵装置，经过现场调试投运以后，明显降低了给煤机堵煤的次数，有效治理给煤机堵煤的问题。

1 给煤机堵煤的影响因素

当给煤机落煤管堵煤时，首先分布式控制系统（Distributed Control System，DCS)发出给煤机断煤信号，同时给煤机煤量迅速下降，此外会出现炉膛负压增大，烟气含氧量升高，主汽温度下降，过热度迅速下降等现象［1-2］。

给煤机落煤管堵煤主要原因：煤质问题，原煤中的水分含量较大时，造成煤质黏性增强，容易引起结焦，成为堵煤的主要原因；若原煤的筛分不合理，造成细度大的原煤占比较大，使得原煤的流动性变差，容易黏滞在落煤管壁上，引起给煤机堵煤；由于播煤风风压不足，且落煤口处于密相区，造成大量的原煤在落煤口湍流，阻碍原煤的流入，引发落煤管堵塞［3-8］。

图1 制粉系统监视画面

机组制粉系统DCS 监视画面如图1 所示，在DCS 画面中设置了给煤机堵煤和断煤报警，同时设置了空气炮振打装置的远控操作按钮，在“型”煤掺煤过程中，常常发生给煤机断煤的现象，在空气炮振打无效时，需要运行人员就地疏通，如图2 所示，给煤机断煤现场照片，可以看出煤质明显湿黏，而且颗粒度小，容易附着在落煤管壁上。

图2 给煤机断煤现场照片

2 给煤机防堵装置设计

2.1 给煤机压缩空气疏通装置的设计

给煤机常用的疏通措施主要有人工使用铁铲疏通、空气炮振打和压缩空气吹扫等方式。给煤机空气炮主要用来解决给煤机落煤管堵煤，有效防止给煤机断煤的主要辅助设备，主要以空气作为工作介质，由差压和自动控制装置实现快速排气，将空气压力势能快速变成空气射流动能，以此产生强大冲击力，克服原煤与落煤管之间的静摩擦力，使原煤重新流动起来［6-8］。

为有效治理给煤机堵煤的问题，尽量减少制粉系统的改造，对现场给煤机堵煤的原因进行分析：型煤掺烧过程中，原煤中含有的水分较多，原煤在落煤管下落的过程中，由于重力的作用容易黏附在落煤管上，随着湿煤逐渐增多造成落煤管堵塞。为此，根据落煤管堵煤形成原因，设计如图3 所示给煤机压缩空气疏通装置。装置由压缩空气储存罐、三层环形压缩空气母管、多支进气喷嘴及供气管道和控制阀门等组成。储气罐引出压缩空气送至给煤机上部的原煤料斗，分别在给煤机入口插板门上层布置两层、下部布置一层环形母管，压缩空气由环形母管通过金属软管送至焊接在料斗上的喷嘴接口，喷嘴出口紧贴煤斗内壁，高压空气通过每层布置的6只喷嘴送入煤斗内部。依靠压缩空气喷嘴形成高压空气，疏化原煤间的间隙，同时减少煤流与管内壁的接触面积，起到悬浮吹扫的作用，避免原煤悬浮下落时黏附在落煤管壁上，从而降低堵煤发生概率[9-10]。

图3 给煤机压缩空气疏通装置

2.2 给煤机压缩空气疏通装置投运要求

为防止喷嘴堵塞，减少对制粉系统影响，起到穿透、活化作用，正常投运期间将进气压力（储气罐压力） 保持在0.3～0.4 MPa，三层进气门微开保持10%～20%左右即可。

当来煤出现湿粘和板结等变化或发生断煤时，可适当提高进气压力至0.5 MPa 左右，根据不同的蓬煤位置，灵活开启开大相应层的进气门开度，增强其疏通效果。

当两套系统同时需要投运时，应注意压缩空气系统母管压力的监视，若下降过快或变化幅度大时，应逐台给煤机进行疏通、投运，防止因用气量过大影响压缩空气系统压力稳定。

根据需要对任一套系统进行调整时，尤其是投用最下层疏通压缩空气时，应注意对给煤机电流波动影响的监视，发现明显升高时，应调整调整或关小进气手动门。

当机组处于备用或检修状态时，磨煤机需要停运，此时应及时关闭各层进气手动门。

3 防堵装置应用

3.1 给煤机压缩空气疏通装置试验

给煤机压缩空气疏通装置现场安装效果如图4 所示，为进一步全面掌握该机组B 给煤机压缩空气活化防堵装置，在不同方式下的工作效果和产生的相关影响，寻求最佳工作方式，不断完善调节方案，进行投运试验，该试验内容主要包括单层独立试验和多层联合试验，对不同进气压力（0.3～0.7 MPa 5 个等级）、不同进气门开度（10%、25%、50%、75%、100%共5 个开度）累计进行了35 个（15+20）工况的试验，每个工况选取5 种不同进气阀门开度分别进行试验。

图4 给煤机压缩空气疏通装置现场安装

在整个试验过程中，对应不同的试验工况，压缩空气系统压力基本没有产生影响，压力能够保持稳定在0.68 MPa 左右，得益于系统中设置的储气罐缓冲作用。

单层独立试验和多层联合试验时给煤机电流变化趋势如图5、图6 所示。不考虑试验期间煤质变化的影响，单层试验时，随着压力升高，当压力大于0.5 MPa 时，投运中、上层时无影响，投运最下层会影响给煤机电流稍有升高；多层组合试验方式下，随着试验压力的升高、进气量增大，对给煤机电流影响较为明显，在0.6 MPa 压力、三层全开方式下，对电流影响开始明显显现，在最高试验压力为0.7 MPa、三层全开时，电流可达4.3 A（正常电流约为3.3 A，额定电流为6.5 A），但没有达到额定电流。给煤机电流略微升高的原因，由于疏通压缩空气压力和流量的增加，增大了下煤的速度，增大给煤机皮带上煤块的线密度，进而增加了给煤机皮带上重量，加大给煤机电机负荷，因此给煤机电流略微升高。

图5 单层独立试验时给煤机电流

图6 多层联合试验时给煤机电流

单层独立试验和多层联合试验时给煤机内温度变化趋势如图7、图8 所示，单层试验时，较低压力、较小的进气门开度下，进气量小温度几乎没有变化；当进气压力的升高达0.7 MPa 时，进气门开度最小与最大时影响温度降低约4 ℃；投运下层与上层时影响整体温度降低约6 ℃，对给煤机正常运行不会产生不利影响。

图7 单层独立试验时给煤机内部温度

整个试验过程，每个实验工况下磨煤机通风量均没有发生明显影响变化。

单层独立试验和多层联合试验时磨煤机入口综合温度变化趋势如图9、图10 所示，通过对相关试验数据分析看出，温度变化不大，没有明显规律性，即有某些工况升高，也有些工况下出现降低现象，因此，影响并不明显。可能的影响因素是因冷风的掺入影响温度降低，影响通风量的升高，进而自动关小热风调门，会出现因通风量和出口温度变化改变冷热风调门开度，频繁交替作用，直至影响变小时达到暂态平衡。

图8 多层联合试验时给煤机内部温度

图9 单层独立试验时磨煤机入口综合温度

各实验工况下对冷、热风调门开度影响变化不明显，在较高的试验压力下（0.7 MPa）会有影响开度增大也有关小现象。原因同样是因冷风的掺入影响温度降低，热风调门和冷风调门频繁自动调节，直至达到暂态的平衡。

图10 多层联合试验时磨煤机入口温度

3.2 给煤机压缩空气疏通装置应用效果

给煤机压缩空气疏通装置自2020 年3 月20 日安装完毕后，至今运行正常，在掺烧煤质湿度和黏度基本相同的条件下，该给煤机断煤现象明显减少，最近一次断煤情况如图11 所示，进行就地检查，发现给煤机因板结的煤块堵在皮带与落煤口处，导致断煤。

图11 给煤机断煤情况

给煤机压缩空气疏通装置投运后，曾出现影响给煤机电流升高的问题，经现场实验、排查后，确定为投运下层吹扫压缩空气影响，将储气罐进气手动门全开且保持进气压力为0.69 MPa，调整运行方式，微开中上层、停运下层后恢复正常电流。

综合目前给煤机压缩空气疏通装置投运后出现的断煤情况，在出现断煤后，三层压缩空气全开，提高压缩空气压力，仍会出现不下煤的情况，在停止磨煤机运行后打开给煤机观察孔，发现积煤堵在下层压缩空气和皮带落煤口之间，压缩空气吹不动，虽然加装压缩空气清堵装置后，断煤情况有很大改善，但对特别黏的煤效果不明显，需要从源头上改进燃煤掺配带来的影响，不能单纯依赖清堵装置。

4 结语

面对火电机组经营的困境，燃煤掺烧已经成为火电机组生产运行的必由之路，给煤机堵煤对于直吹式磨煤机来说，断煤对负荷、机组安全运行等影响很大。采用给煤机压缩空气疏通装置，能够有效解决给煤机落煤管堵煤问题，避免给煤机落煤管堵煤造成的机组大幅降低负荷，减小对机组安全稳定运行的影响，大大降低了工人疏通堵煤劳动强度，同时有效降低飞灰可燃物含碳量，节约发电煤耗，减少环境污染。