循环流化床锅炉给煤机防堵塞技术改造分析

国能神福（龙岩）发电有限公司 巫新亮 江志耀 江进武 赖惠木 邱禄全

由于锅炉原煤仓采取圆锥形结构，落煤管段内径较小，且存在一定高度，在落煤段燃煤流速缓慢，特别是给煤机停运阶段，水分高的细粉更容易在落煤段粘壁，至完全堵死，可能引起落煤管发生堵塞，影响给煤机后续运行。若堵塞严重可能会导致发电机组紧急降出力，甚至造成锅炉不稳定燃烧，将增加投油量，严重可能会造成锅炉灭火，机组发生非计划停运。因此，针对给煤机防堵塞处理较为关键，需要积极进行技术改造升级。

1 改造需求

目前，在电厂中使用的清堵疏通设备都有其各自的优点和缺点，如使用犁式液压疏松机只能对部分区域进行清洁，并且犁翅容易发生弯曲和变形，从而导致其功能丧失。由于空气炮的喷嘴延伸到仓内的长度过长，无法完全清除粘壁煤。犁式液压疏松机和空气炮都采用传统疏松设计，使得其无法有效地对湿度较高、细度较大的燃煤进行疏松和清除堵塞，也难以实现牢固粘壁的煤进行清堵。

气动电动振打锤对煤仓的结构强度有较高的要求，同时伴随着较大的噪声，需要人工在现场手动操作。气动锤的故障率相对较高，并且只有在底部被清空时，上部的振打才能达到预期效果。而使用旋风式和矩阵式脉冲气力脉清堵结构通过压缩空气对粘壁煤进行吹扫来实现的。如果粘壁较为坚固，就无法进行彻底的清理。此外，还需要安装空压机和储气罐，这将导致在煤湿和黏性大的煤质条件下，清堵过程中会有大量的气体消耗[1]。

机械式刮刀旋转清堵装置由于刮刀在壁面上进行360°的旋转，其机械力直接作用于粘壁煤，这使得对粘壁煤的清理更为彻底。这种装置目前被认为是相对可靠的清堵工具，但由于刮刀的长度和上口的圆周直径存在一定局限性，其清堵的高度通常不超过1.5m，入口直径也不超过1.6m，因此难以解决高位堵煤问题。

因此，某电厂提出一种改造方案，在取消原有煤仓出口落煤管基建时，在给煤机的上部安装刮刀旋转机械清堵设计，并采取双台套布置。这一设计能最大限度地提高机械清堵工作高度，使刮刀的总长度能够达到2.5m，而刮刀的上口直径可以达到1.2m。此外，在清堵装置的上部还增设旋风式或矩阵式脉冲清堵装置，有效地解决了煤仓粘壁堵煤等一系列特殊情况。

2 技术路线

本电厂改造技术路线如下：先拆除原煤斗出口位置的落煤管段部分和插板门，并根据原煤斗型线重新设计的过渡仓段并安装过渡段。在过渡仓段配备上刮刀360°旋转机械、超薄型防堵电动插板门、下刮刀360°旋转机械和电气控制系统。上下刮刀可以对附近2.5m 范围内进行清堵操作，并且下刮刀工作范围可以延伸至给煤机内部，以确保最细部分能够被彻底清理。刮刀清理位置仓体上口位置直径为1200mm，在刮刀旋转机械装置的上方安装脉冲气力装置，该设计优势在于安装不受仓壁横截面周长大小范围的约束，适用于四边形和圆周直径超过1200mm 长度的仓体。

该设计动力源来源于压缩空气（0.4～0.8MPa），流量为0.2m3/min，该清堵设计具有结构紧凑，清堵效率高的优势[2]。设计可伸缩喷嘴用于模拟人工使用铁铲清理作用。该喷嘴沿着落煤管仓壁进行矩阵式或螺旋式的设计，共有1～3层，每层配备2～4个喷嘴。喷嘴的出口与内壁保持平齐，而脉冲控制仪则控制电磁阀根据时间和顺序的设计定时开启关闭，压缩空气经过可伸缩式喷嘴（D40mm）被喷射出来，喷射方向为沿着仓壁向四周喷射。这种设计产生类似气铲的效应，能够及时清除板结初期并不坚硬的粘煤，从而避免板结煤大量积累，形成严重堵塞。

另外，气流旋转会在中间区域形成低压区，高压区气流不断流向低压区，形成翻转气流，在料仓横断面气流形成剪力作用破坏棚料拱，能够对棚料粘壁部分进行有效清理。清堵装置在运行过程中与给煤机的运行信号和断煤信号相连接。在给煤机工作时，清堵装置会根据时间继电器设定的时间间隔（例如2h、4h等）进行定期清堵，对粘壁煤进行及时的刮除，以防止粘壁煤逐渐积累过多，最终导致堵塞问题。接收到给煤机的断煤信号后，系统会自动启动并运行一周，确保及时清理粘在墙上的煤，以确保给煤的流畅性。

3 改造方案

本文以某机组给煤机清堵装置改造为例进行分析，要求技术人员提前熟悉相关图纸，准备好相关工具和材料。在设备到场后进行检查和核对，清堵装置上焊接对角吊耳，总共有4个，吊耳板的厚度和焊脚的高度均需≥10mm。拆除原有落煤管道，利用手动葫芦将拆卸下来的落煤管悬挂在给煤机上，并将其转移到预定的地方进行储存。采用手动葫芦来固定过渡仓，并在校准后进行连接，确保过渡仓与原始煤仓之间的水平偏差在±8mm 范围内。

过渡仓连接上清堵机的法兰以确保安装的高质量。插板门就位后进行安装，根据现场的具体需求来确定插板门的安装方向，下清堵装置同理。设备主机的下筒与给煤机壳体之间的角焊缝焊脚高度≥8mm，下料口与给煤机进口的连接部位没有内台，旋转清堵机的下口与给煤机进口的同心偏差为±5mm，各个法兰的连接面使用石棉绳进行密封，以防止启动后出现漏粉现象。

现场控制柜的垂直度允许偏差为1.5mm。需要稳固连接电缆及接地线，线头平整，走线方式一致，电缆穿线管连接整齐，没有出现松动或脱落的情况。在指定的仓壁位置进行开孔，尺寸为φ56。检查喷嘴插入落煤管的尺寸，确保喷嘴的头部与落煤管的内壁平齐。测量仓壁和喷嘴底座的厚度，并在喷嘴主体上进行标记。喷嘴插入仓内5mm，电磁脉冲阀安装在喷嘴的侧面，接口部分用生料带紧紧缠绕，以防止气体泄漏。完成高压软管连接后，检查是否存在折角或死弯的情况，验证送气后没有漏气的情况。检查各个回路的绝缘值，并在接线完成后进行复查，以确保每一个接点相对应。

3.1 吊装作业

核对无误后务必清理煤仓和场地，确保现场没有易燃和易爆物质，并采取适当的防火措施。如果煤仓壁上粘有燃煤，还需要采取预防燃煤坠落的保护措施。依据图纸上的描述来确定设备的安装高度，上下接口的高度均需要进行复核，总高度的偏差应小于80mm。当发现误差过大时，可通过底部的伸缩部分进行调节。在进行设备的安装和焊接之前，确保煤仓内的煤已经被彻底清除，并确保给煤机的进料口皮带已经采取防火措施后开始吊装作业。

将设备运送到指定的地点，并妥善安排设备和材料的放置，吊装作业时，可以使用锅炉吊装孔的电动葫芦，将拆卸的设备悬挂到锅炉0米的位置。用叉车将设备安装到板车上，并将其转运到指定的位置[3]。将防堵煤装置和相关附件吊装到给煤机平台上，再用液压叉车将设备运送到施工位置完成安装。在连接口上方1.5m 的位置，选择对称位置焊接4个吊耳，要求厚度不应超过10mm。焊接时必须确保稳固且无虚焊现象，焊角的高度应为板厚δ+（2～3mm）。采取3T 手拉葫芦提高过渡仓提高至原煤仓的切口处，并与原煤仓的原始接口相连。下部按照顺序安装上刮刀、双向插板门、下刮刀以及给煤机入口伸缩节。视情况挂上手拉葫芦，每个葫芦的重量不得少于3t。

3.2 焊接作业

在焊接作业中，要求根据从上到下顺序进行焊接。根据焊接技术要求，焊接的角度高度应为板材厚度δ+（2～3mm），并且要求焊接过程应具有多层多道的特点，以确保焊接质量的平整性和光滑性。组装焊接时要确保坡口的表面以及附近的母材上的油、漆、垢、锈等都被彻底清除，表面可见金属般的光泽。对接焊缝应焊接坡口10～15mm（每一侧），角焊缝的焊脚尺寸K 值+10mm。碳钢采用506、507焊条，而不锈钢与不锈钢、不锈钢与碳钢之间则使用302、312焊条。焊接完成之后，需要进行打磨，确保表面平滑，没有凹凸之处，并进行无损检测，只有在检测合格后才进行连接。焊接期间注意确保法兰焊接后的变形量不超过1‰，从而避免对设备性能造成负面干扰。

3.3 接线作业

接线作业要求接线必须稳固可靠，每完成一根接线后，都应该用手轻轻拉伸，以避免接线松动或出现虚接的情况。当电线经过进线孔时，必须清理进线孔周围的毛刺和尖锐凸起，并使用胶皮进行保护，以防止线皮被划破导致短路。电源电缆保护软管必须达到规定的标准，确保电缆软管具有自然的弧度，进入箱体时不能承受过大力，软管与镀锌管连接的地方必须使用专用接头。弯制电缆管上应确保不出现裂纹和明显的凹陷，其弯扁的程度不应超过管子外径的10%，同时电缆管的弯曲半径也不应低于传入电缆的最小允许弯曲半径。

完成连接等一系列作业后，应进行试机操作，提前从上至下对设备的每一个焊脚焊缝进行全面检查，以确保符合工艺规范，并且周围没有异物或挡阻，从而保证设备安装的稳固性和可靠性。变换电机的转向方向，对各种工作模式下的设备运行状况并完成逐项测试。最后要清除设备表面的油渍，然后在设备的焊接部位进行补漆，并根据甲方的指示，对油漆的颜色标签进行现场清理。在试运72h 后一切正常，即可完成设备交接验收表格，并提交给运营部门[4]。

4 质量验收

在煤仓刮刀旋转防堵装置项目的技术改造完成之后，能够有效地解决给煤机入口段或更高位置的堵煤问题，从而满足炉前给煤机的出力需求。旋转清堵装置可有效地解决从给煤机入口段向上超过3m范围的堵煤清理。脉冲式气力清堵装置有效地解决在过渡仓段与原煤仓段连接位置的堵煤问题，确保整体清堵高度能够超过4m。清堵装置具备在满载状态下启动的能力，以确保煤的连续和均匀供应。该装置的控制功能应当能够自动启动，并支持在现场或远程进行操作和监视。清堵装置的设计充分考虑雨季原煤水分增加的影响，并确保清堵效果的实现。清堵设备在安装完毕之后，没有出现任何泄漏现象，并且在操作过程中也没有出现卡顿或振动超出标准的情况。

5 实施效果

某电厂经过对清堵装置的改造升级，在经济效益上有效减少了负荷损失，如某机组每次负荷为50MW，降负荷时间为1h，每台设备一年约20次降负荷，全年损失电量计算为：50×20×2×1=2000MW。如电费为0.5元/kWh，那么会损害100万元/年。同时，能够减少投油损失，假设油价价格为1000元/t，投油量为20t，按照10次降负荷计算，全年投油损失为200万元。另外，还能减少人力成本，由于对清堵系统进行改造升级，无须由人工进行清堵，大幅节约人工清堵操作的损失。假设安排6人进行清堵工作，每年人力支出12万元，则节约人力成本72万元。

从社会效益上分析，本设计充分体现了人本主义生产理念，避免了手工清堵工作量，简化安装和施工的各个步骤，减轻工人的劳动强度和作业难度，降低生产管理成本和难度，同时也最大限度地消除工程施工过程中可能存在的安全隐患，全面提升施工环境。本设计在有效地解决电厂输煤管道的堵煤问题的同时，确保输煤系统运行的稳定性，同时也有助于提高烟气脱硫和脱硝的性能指标。本设计能够帮助企业更有效地采纳配煤掺烧技术，从而减少企业发电生产成本。同时，也为处理火电厂相似问题提供解决方案，具有较高的社会价值和推广意义。

综上所述，为解决给煤机落煤段堵塞问题，本电厂提出了给煤机技术改造升级方案，取消原有煤仓落煤管基建并在给煤机的上部安装了刮刀旋转机械清堵设计，并采取双台套布置。通过升级改造设计能最大限度地提高机械清堵工作高度，扩大清堵范围，同时增设了旋风式或矩阵式脉冲清堵装置，提高清堵效果，也能提高经济和社会效益。