火電廠提高劣質煤摻燒的實踐應用

　　---輸煤系統篩分除雜設備改進提高燃煤摻燒性

　　【摘要】 受煤碳市場供需關系變化和節能降耗的需要，火電廠需要摻燒發熱量低、雜物多的劣質煤和高水分、高粘性、低熱值的煤泥，對發電廠輸煤、制粉、鍋爐系統設備造成堵塞、磨損、沖擊，增加能源消耗。為提升輸煤系統摻燒量和降低能耗，對輸煤系統篩分、除雜設備進行改造，保證輸煤和制粉系統安全、節能運行，來提高全廠的運行經濟性和降低運營成本。

　　【關鍵詞】 摻燒 降耗 拋物線滾軸篩 鉤齒除雜設備 多級除雜

　　一.概述

　　河南華潤電力首陽山有限公司裝機容量為2*600MW，設計煤種為黃陵、銅川煤，校核煤種I為義馬煤，校核煤種II為地方煤。實際摻燒煤種包含：義馬低熱值煤、義馬煤泥、永華和鞏義貧瘦煤、焦煤、地方無煙煤等。

　　制粉系統為正壓直吹式，采用雙進雙出磨煤機，磨制設計煤種時，最佳鋼球裝載量下，煤粉細度200目通過75%，磨煤機分離器頂部裝有可調整角度的調節擋板，風粉分配均勻、可調，細度調節范圍70~95%(過200目)。

　　二.摻燒劣質煤對系統造成的影響

　　1、 來煤背景：

　　火電廠燃煤受煤炭市場行情變化和節能降耗、降低成本因素的需要，會摻燒了無煙煤、煤泥等“劣質煤”，這些煤源在生產和運輸過程中，會含有大量石塊、矸石、木塊、麻繩、鐵絲等纖維質雜物。受來煤影響，不僅增加了輸煤系統篩分的工作量和難度，同時潛在影響鍋爐制粉系統的安全經濟穩定運行。

　　2、 進廠煤特點：

　　煤量多，年平均320萬噸。

　　煤種雜，進場煤源和煤種多，少則二十種，多則達四五十種。

　　雜質多，在生產和運輸過程中，無煙煤有的矸石、大塊、纖維質雜物摻雜其中。

　　粒度大，火力發電廠來煤大部分為沒有篩分的原煤，粒度在1~300mm之間。

　　煤泥，煤泥是選煤廠的副產品，具有高水分、高粘性和低熱值特性。

　　3、 燃用劣質煤后帶來的影響

　　火電輸煤系統要將原煤經過篩分、破碎、除雜、除鐵后在顆粒度控制在30mm以下后送入原煤倉，已保證制粉系統安全經濟運行。摻燒劣質煤后帶來的問題：

　　1)對輸煤系統的影響。煤中的纖維質雜物造成篩分除雜設備卡塞，效率降低;煤中大塊和矸石加快了設備磨損;摻燒煤泥，煤質水分(mt)14~20，灰分(Aar)30~40，造成輸煤制粉系統堵塞，輸煤破碎率低，入爐煤采樣代表性偏差高于60kacl/kg。

　　2)對制粉系統的影響。分離器的調節擋板、回粉管堵塞，造成分離效果變差;爐渣含碳量增加，影響鍋爐經濟運行;頻繁清理分離器和停運磨煤機，增大了運行、檢修人員的工作量，同時增加了發電成本。

　　3)爐渣中有明顯的大碳粒，含碳量高;鍋爐飛灰含碳量增加，降低了鍋爐的運行經濟性。

　　三.篩分除雜設備效率分析：

　　1、 除雜設備

　　原齒板式除雜物機利用偏心軸帶動齒板交替按回轉曲線軌跡運行，由于齒板工作面2米較長，雜物在分離速度較慢;齒板上下交叉間距變大，雜物容易隨煤流進入下級皮帶，除雜效果較差。

　　2、 概率篩篩分效果差原因：

　　概率篩篩條水平自上而下呈25°布置組成篩面，激振裝置做定向直線振動使篩面獲得高頻振動，物料受激振力而周期性向前跳動，小顆粒穿過篩孔，落到下一層篩面上。由于篩條長2米，雜物在篩面上通行速度較慢，造成篩透率降低;篩面條形布置，纖維質線性雜物易掛在篩條上，不能及時排除，造成篩面堵塞。

　　3、 效率統計

　　設備名稱正常運煤效率摻燒劣質煤效率

　　除雜物機80%30%

　　除大塊機84%46%

　　篩分設備75%35%

　　四.篩分除雜設備結構選型比較

　　1、 除雜設備比較

　　1)除大木器式除雜物機：利用裝有旋轉齒形盤的三級主軸同向轉動除雜。缺點：多級分離交叉運行，大塊容易在過渡區域隨煤流進入皮帶，降低除雜效果。

　　2)振動除雜物機：利用偏心電機振動進行篩分。缺點：當煤中線性纏繞物多且煤濕時，容易造成堆積，篩孔堵塞失去除雜意義。

　　3)滾軸式除雜物機：利用平行排列篩軸向同一方向轉動，煤沿篩面向前運動，對雜物進行分離，該除雜物機應用較多，除雜效率在85%以上。缺點：落料點部位滾軸容易被大塊卡死，造成跳閘，影響流程;篩軸上麻繩、破布等纏繞物難清理;

　　4)鉤齒式除雜物機：采用單組鉤齒旋轉，提高煤流除雜能力，鉤齒滾筒變頻調速，控制煤流除雜時間和篩分速度，利用煤流沖擊和自身重力有效除去煤中雜物。優點：該設備對塊狀雜物最小粒度大于有效分離間隔的雜物分離效率達到92%以上，且不發生堵煤。分揀線性纏繞物效率在90%以上。

　　2、篩分設備比較

　　1)振動篩：利用振動電機激振作為振動源，使物料在篩網上被拋起，向前作直線運動同時進行篩分。缺點：篩分效率不高，出力偏小，受煤質變化影響大，頻繁堵塞。

　　2)概率篩：利用概率篩分原理，篩面是靠激振裝置進行直線振動，區別于振動篩而利用概率原理，以很快的速度完成整個篩分過程，使物料篩分所需的時間僅為振動篩的1/3～1/20。缺點：當煤中線性纏繞物多且煤濕時，容易造成堆積，篩透率不高。

　　3)滾軸篩(目前電廠多采用此型篩分設備)：利用平行排列篩軸向同一方向轉動，煤沿篩面向前運動，對雜物進行分離，篩片采用梅花型或多瓣型，當煤質較好時，設備運行穩定，篩分效率在85%以上。缺點：當煤質較差(含水量〉12%，灰分〉28%，煤中石塊、草繩，鐵絲等纖維質軟性雜質多)，滾軸篩存在易卡石塊、易纏雜物、篩孔易堵塞等缺陷，受煤質變化影響該缺陷不易解決，一直困擾著滾軸篩的穩定運行。

　　4)拋物線型滾軸篩：拋物線型滾軸篩是由套在按變傾角布置的數根并列軸上的篩片，做同向等速旋轉，形成一個滾動的篩面，物料在此篩面上流動時，篩分效率顯著提高，解決了傳統滾軸篩堵、卡、纏繞等問題。

　　四.篩分除雜設備改造方案

　　1、除雜設備改進方案

　　除雜設備選用鉤齒式除雜設備。

　　特點：

　　1) 采用旋轉鉤齒滾筒、六排鉤齒組360度安裝。

　　2) 鉤齒間距根據煤種特性設定。

　　3) 自動清除鉤齒雜物。

　　4) 采用變頻器控制旋轉速度，適應煤量和煤種變化。

　　2、篩分設備改進方案

　　篩分設備升級為拋物線型滾軸篩

　　特點：

　　1) 防卡塞改進：

　　根據煤流量、篩齒線速度、物料特性，篩片改為拋物線型，降低了對應的兩組篩片之間因擠住石塊而卡塞。

　　篩軸采用聚脂彈性基座，杜絕石塊在相鄰兩組篩片間卡塞。

　　2)防纏繞改進：

　　篩片用耐磨板處理后做薄，在轉動過程中煤流沖擊可清除掛在篩片上的雜物。

　　清掃用刮板用彈簧鋼制做配刀刃，傾斜布置在軸上，有效清除纏繞在軸上的軟性雜物。

　　3)防堵改進：

　　篩軸采用柔性基座，具有防堵措施，當煤中水分在15%時，篩孔不易堵塞。

　　篩片采用拋物線式，兩組交錯布置，不易粘煤，適用于煤泥摻燒工作開展。

　　拋物線型滾軸篩出口裝有防積煤的設施，具有自清功能。

　　4)防漏粉

　　篩軸與機體相接處采用橡膠碗密封，和防卡裝置結合有效杜絕漏粉。軸承座采用骨架密封和機械迷宮雙重密封。

　　5)篩透率

　　拋物線型篩片選用耐磨鋼，熱處理后提高硬度和耐磨性同時做最薄，增加篩面的有效篩分面積，提高了透篩率。

　　篩面采用變傾角布置，篩軸交錯布置，控制篩分顆粒在〈30mm同時，篩透率達到90%以上。

　　滾軸篩如何能解決防堵、防卡、防纏繞問題是運行穩定關鍵。通過比較和實驗，針對普通型滾軸篩存在問題進行改進，選用拋物型滾軸篩。

　　拋物線型滾軸篩在卡塞，堵煤，防纏繞、密封方面進行改造和優化，能解決普通滾軸篩存在的共性問題 。

　　五.篩分除雜設備改造實施

　　1、除雜改造

　　先對上煤線除雜物機改造，雜物由改造前的每天0.3-0.5噸，到改造后的每天6-12噸，特別是煤中石塊和纏繞物大量分揀，大量減少了進入煤倉中的雜物，使磨煤機分離器的堵塞得到緩解。效果顯著后，對堆煤線兩臺除大塊機進行改造。

　　2、多級除雜

　　除了傳統的除大塊、除雜物兩級除雜，在煤場下級皮帶增加除雜設備，實現多級除雜。

　　3、篩分設備改造

　　將原振動概率篩改為拋物線型滾軸篩。

　　六.效果驗證

　　1、鉤齒式除雜物機改造效果驗證：

　　煤種類代表性礦點煤質參數除雜效果

　　發熱量揮發分灰分全水

　　長焰煤榆林、華亭4600-6000379~1712除雜效果好，主要是線性纏繞物

　　煙煤千秋、耿村3400-470010~3010~3510~12除雜效果好，石塊和雜物較多

　　煙煤耿村塊煤3200-340035388大塊篩分明顯，有0.1‰ 撒煤

　　長焰煤長村3100-3400403612除雜效果好，石塊和雜物較多

　　貧瘦煤湖北宏燃4200-260015~20378石塊和線性雜物較多，有0.2‰撒煤

　　無煙煤濟源3300114011石塊、雜物居多

　　無煙煤鞏義36009438石塊、雜物居多

　　無煙煤永華370012408石塊、雜物居多

　　2、 拋物線型滾軸篩改造效果驗證

　　雜物分離量天篩分物統計設備運行穩定性比較

　　改造前改造后改造前改造后改造前改造后

　　0.3噸1.6噸木塊、大石塊破布、木塊、木棍、編織袋、繩頭等纖維質線性雜物和石塊頻繁堵煤，失去篩分功能穩定運行，入爐煤采樣代表性提高，碎煤機的利用效率提高。

　　對濕煤的適應能力比較

　　入爐煤熱值差對鍋爐及制粉系統減輕運行壓力比較(16臺分離器清理)

　　改造前改造后改造前改造后改造前改造后

　　常發生堵塞現象，雨季上煤負荷在600t/h以下無堵煤現象，瞬間負荷2300t/h，雨季負荷1500t/h40kacl/kg16kacl/kg雜物數量18桶/1億kwh雜物數量8.6桶/1億kwh

　　飛灰含炭量比較對磨煤機的影響

　　飛灰含炭量降低0.54%年減少鋼球消耗37噸。

　　七.結論

　　1、通過對輸煤系統篩分設備技術優化和改進，設備效率顯著提升：

　　1)輸煤系統篩分設備效率和篩透率提高到90%，增加了對大塊和雜物的篩分力度，下級碎煤機利用率得到提高;避免大塊矸石對設備和落煤管的沖擊磨損，落煤管襯板壽命延長2000小時以上;上煤粒度滿足≤30mm的要求，提高了入爐煤采樣的代表性，對減小熱值差提供了依據;同時篩分設備適應煤種能力提升，有助于摻燒煤泥降低燃料成本。

　　2)制粉系統分離器雜物減少60%，清理次數減少50%;篩分粒度控制到30mm滿足了制粉系統經濟運行;碎煤機利用率的提高減少了磨機鋼球損耗;爐渣含碳量減少提高了鍋爐運行經濟性;減少停磨次數和檢修人員工作量，降低了運營成本。

　　3)鍋爐飛灰含碳量降低0.54%，磨機鋼球年降低37噸。

　　2、劣質煤和煤泥摻燒提升

　　摻燒劣質煤能力到223萬噸/年，占進廠煤比例的70%，摻燒煤泥10萬噸/年。僅煤泥摻燒節約燃料成本1500萬元。

　　八.結束語

　　通過對篩分除雜設備技術創新和改造，解決了通用火電廠輸煤系統篩分除雜設備易卡、堵、纏繞、效率低、不節能的共性難題，輸煤系統適應煤種能力和摻燒能力顯著提升，提高入爐煤采樣代表性同時為降低熱值差提供可靠數據。

　　經過現場實踐，多級鉤齒除雜物機和拋物線型滾軸篩適應于礦點多、煤種變化大、煤質復雜(煙煤、貧瘦煤、無煙煤、褐煤、煤泥等)的電廠，為節能降耗、經濟、安全可靠運行奠定了基礎。

　　無煙煤等劣質煤和煤泥摻燒是首陽山實施多煤種摻燒的最佳實踐案例，在煤炭市場變化較大環境下，通過創新思維模式，應對外界煤炭供應的變化，提高摻燒價值最大化，開展多煤種混配摻燒，為火力發電廠降低能耗和運營成本提供了借鑒經驗。