張立強(qiáng)，亓俊波，丁國(guó)棟

（1.國(guó)家能源集團(tuán) 山西電力有限公司，山西 太原 030006；2.山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 047500）

0 引言

煤電行業(yè)是我國(guó)電力領(lǐng)域中二氧化碳排放的重點(diǎn)行業(yè)。“雙碳”目標(biāo)下，我國(guó)進(jìn)一步提出推動(dòng)煤電“三改聯(lián)動(dòng)”。煤電“三改聯(lián)動(dòng)”如果實(shí)施得當(dāng)，將極大地助力新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特殊性決定了我國(guó)電力供應(yīng)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間還需依靠火力發(fā)電，因此降低燃煤發(fā)電廠的煤耗，對(duì)緩解燃料的供應(yīng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著十分重要的意義，而且燃煤發(fā)電廠的供電煤耗會(huì)影響到自身的經(jīng)濟(jì)效益，供電煤耗的增加會(huì)直接影響運(yùn)營(yíng)成本。燃煤發(fā)電廠的供電煤耗與廠用電的關(guān)系是廠用電率越高，供電煤耗越高。通過對(duì)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，降低廠用電率，可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵會(huì)污染環(huán)境和增大火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)設(shè)備的使用壽命和職工的健康造成影響，因此如何對(duì)輸煤系統(tǒng)的粉塵進(jìn)行有效防治是當(dāng)前燃煤發(fā)電廠的關(guān)鍵任務(wù)。

1 改造前概況

王曲電廠原輸煤篩分和碎煤系統(tǒng)含2 臺(tái)滾軸篩（甲、乙兩路）、1 臺(tái)環(huán)錘式碎煤機(jī)（單路），兩篩一破工藝，篩上物經(jīng)輸送帶運(yùn)送至碎煤機(jī)進(jìn)行破碎后，堆積在煤場(chǎng)，后經(jīng)二次倒運(yùn)進(jìn)行摻配。來煤經(jīng)甲、乙滾軸篩篩分后，篩下物經(jīng)#9 甲、乙?guī)捷斔蜋C(jī)至原煤倉，以滿足鍋爐磨煤機(jī)的需要，篩上物經(jīng)#11 帶式輸送機(jī)送到碎煤機(jī)經(jīng)破碎后送至煤場(chǎng)或直接至煤場(chǎng)，然后經(jīng)車輛轉(zhuǎn)運(yùn)至汽車煤溝再入輸煤系統(tǒng)。改造前篩分、碎煤系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 改造前篩分、碎煤系統(tǒng)Fig.1 Screening and crushing coal system before transformation

經(jīng)過分析研究，現(xiàn)系統(tǒng)存在以下問題。

（1） 煤場(chǎng)封閉氣膜投運(yùn)后，碎煤機(jī)下料口封閉在氣膜內(nèi)，碎煤機(jī)在碎煤過程中因膜內(nèi)外氣壓差，導(dǎo)致碎煤機(jī)室和#11 帶棧橋粉塵嚴(yán)重，存在較大火災(zāi)安全隱患和環(huán)境污染。

（2） 篩上物經(jīng)碎煤機(jī)破碎后的煤裝車二次倒運(yùn)汽車煤溝，再回入輸煤系統(tǒng)，產(chǎn)生倒運(yùn)費(fèi)，增加設(shè)備電耗和運(yùn)輸污染，輸煤效率低。

（3） 破碎后的煤由于臨時(shí)堆放北煤場(chǎng)，不僅占用煤場(chǎng)有效面積，且造成各種煤種混煤，熱值、硫份變化大，再次進(jìn)入輸煤系統(tǒng)，影響燃料摻配精度。

（4） #11 帶式輸送機(jī)、碎煤機(jī)為單路布置，一旦故障，影響鍋爐上煤。

2 改造方案

根據(jù)王曲電廠輸煤篩分樓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在原滾軸篩位置設(shè)計(jì)甲、乙篩碎一體機(jī)，并對(duì)現(xiàn)有地面樓板及承重梁進(jìn)行加固，滿足篩碎一體機(jī)動(dòng)靜態(tài)荷載，相應(yīng)落煤筒、電氣及控制系統(tǒng)按照規(guī)范更新，實(shí)現(xiàn)兩篩兩破雙路直接入爐模式，同時(shí)考慮煤中雜物影響輸煤篩分碎煤系統(tǒng)運(yùn)行，在前置皮帶機(jī)設(shè)計(jì)安裝除雜物機(jī)。為確?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)保和職業(yè)健康，在篩碎一體機(jī)的前置輸煤#8 皮帶、后置輸煤#9 皮帶設(shè)計(jì)安裝高壓噴霧和回程皮帶清洗裝置等除塵或抑塵設(shè)備。篩分、碎煤系統(tǒng)改造方案如圖2 所示。

圖2 篩分、碎煤系統(tǒng)改造方案Fig.2 Reform scheme of screening and crushing coal system

（1） 除雜物機(jī)。在前置輸煤#4 甲、乙?guī)ь^部設(shè)計(jì)除雜物機(jī)，涉及除雜物機(jī)安裝所需的輸煤#4甲、乙?guī)ь^部護(hù)罩及落煤筒的改裝、出料口溜管、安裝基礎(chǔ)、電氣及控制等，電源位置在輸煤#3 轉(zhuǎn)運(yùn)站MCC 配電柜，距離除雜物機(jī)約20 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離除雜物機(jī)約180 m。

（2） 輸煤#8 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置。在前置輸煤#8 甲、乙?guī)гO(shè)計(jì)高壓微霧及回程帶清洗裝置，涉及輸煤#8 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置安裝、電氣及控制等。電源位置在輸煤篩分室MCC 配電柜，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約10 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約100 m。就近輸煤棧橋開式水系統(tǒng)提供高壓微霧水源。

（3） 甲、乙篩碎一體機(jī)。在原滾軸篩位置設(shè)計(jì)甲、乙篩碎一體機(jī)，篩分樓房間改造、樓板基礎(chǔ)加固方案及安裝基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，配套除塵設(shè)備及巡檢檢修平臺(tái)，給料、出料落煤筒及導(dǎo)料槽，電氣及控制等。滾軸篩電機(jī)選用低壓電機(jī)，碎煤機(jī)電機(jī)選用6kV 高壓電機(jī)。380 V 電源可采用原滾軸篩就地電源，6 kV 電源位置在輸煤6 kVAB 段，距離滾軸篩及碎煤機(jī)約100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離滾軸篩及碎煤機(jī)約100 m。需新增6 kV電源高壓開關(guān)柜（高壓開關(guān)、配套電流互感器、零序電流互感器、接地開關(guān)、電容分壓裝置、避雷器、多功能數(shù)字儀表、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、電力電纜連接銅排等）、380 V 電源接口開關(guān)、程控接口繼電器、電纜等。

（4） 輸煤#9 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置。在后置輸煤#9 甲、乙?guī)гO(shè)計(jì)高壓微霧及回程帶清洗裝置，涉及輸煤#9 甲、乙?guī)Ц邏何㈧F及回程帶清洗裝置安裝、電氣及控制等。電源位置在煤倉間MCC 配電柜，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距離高壓微霧及回程帶清洗裝置約400 m。就近輸煤棧橋開式水系統(tǒng)提供高壓微霧水源。

3 改造新增設(shè)備要求

3.1 除雜物機(jī)

除雜物機(jī)采用回轉(zhuǎn)鉤齒式，適應(yīng)木塊、石塊等大塊及雜物，具有良好的清除能力以及防堵能力。鉤齒間距為≤150 mm，誤差不大于正負(fù)5 mm。符合條件的大塊清除率不低于90%。除雜物機(jī)滿足長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的要求，啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)平穩(wěn)并安全可靠，并應(yīng)考慮煤表面水分達(dá)20%的可能。傳動(dòng)部分應(yīng)有良好的潤(rùn)滑條件，潤(rùn)滑部分不得有滲油現(xiàn)象。重型連續(xù)工作制，整機(jī)設(shè)計(jì)壽命不少于30 a。除雜物機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性,不得有任何變形和斷裂現(xiàn)象。軸及鉤齒必須耐沖擊、耐磨損，使用壽命應(yīng)大于2 a。除大塊器的鉤齒更換方便并可自由整體移出設(shè)置移出裝置便于維修，旋轉(zhuǎn)鉤齒式除大塊機(jī)的鉤齒應(yīng)采用NM400 高強(qiáng)度耐磨鋼板制造，厚度不低于14 mm，安裝結(jié)構(gòu)合理、更換方便，鉤齒使用保質(zhì)期為兩年，正常使用2 a 內(nèi)不出現(xiàn)變形、歪斜或明顯磨損，所除雜物現(xiàn)場(chǎng)便于清理。

3.2 高壓微霧系統(tǒng)

采用單相流體霧化技術(shù)實(shí)現(xiàn)噴霧抑塵降塵，噴嘴霧化粒度要求細(xì)微均勻（霧化粒度0 ～100 μm），降塵率不低于93%。系統(tǒng)主體設(shè)備為一體化集成設(shè)備，相關(guān)裝置及柜體為模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)與檢修方便。補(bǔ)水過濾裝置、儲(chǔ)水裝置、增壓裝置、控制裝置全部可以模塊化拆卸，以減輕維護(hù)和檢修難度。系統(tǒng)運(yùn)行為恒流恒壓，工作壓力為7～10 MPa，單個(gè)噴嘴噴霧耗水量≤48 L/h，以滿足節(jié)能降耗要求。系統(tǒng)完全滿足工業(yè)企業(yè)中循環(huán)水、沖洗水、生活用水、消防用水等水源作為除塵水源的要求，不會(huì)出現(xiàn)噴嘴堵塞。

3.3 回程皮帶清洗裝置

回程皮帶清洗裝置應(yīng)與皮帶機(jī)帶寬相匹配。采用三級(jí)刮刀自行對(duì)皮帶進(jìn)行清洗，采用框架結(jié)構(gòu)。下部漏斗采用不銹鋼制作，厚度不小于3 mm?；爻唐逑囱b置運(yùn)行應(yīng)不受煤中水分、雜質(zhì)影響，不出現(xiàn)堵噴嘴的現(xiàn)象，具有良好的清除能力，對(duì)回程皮帶去除殘留物料清洗率不低于85%。清洗下來的泥灰落入設(shè)備下部集泥斗內(nèi)，集泥斗內(nèi)部設(shè)置有低速螺旋排污裝置，將泥灰順利的排出設(shè)備外，避免箱體堵塞。過濾水源，過濾精度達(dá)200 目，減小噴嘴堵塞風(fēng)險(xiǎn)，過濾器具有自動(dòng)排污功能，可定時(shí)排污。

3.4 篩碎一體機(jī)

項(xiàng)目改造實(shí)施重點(diǎn)是設(shè)計(jì)研發(fā)高度較小的1 000 t/h 高效篩碎一體機(jī)，應(yīng)具有篩分和破碎功能。具體結(jié)構(gòu)包含篩碎箱體、篩片、錘頭、齒板、襯板、減振裝置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，錘頭、齒板采用耐磨材料制造，使用壽命不低于6 000 h，篩片使用壽命不低于15 000 h，內(nèi)部襯板采用耐磨鋼襯板，厚度不低于20 mm。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用硬齒面減速機(jī)，減速機(jī)齒面精度為6 級(jí)，齒面硬度為HRC58～62。篩碎一體機(jī)的技術(shù)參數(shù)為：

篩碎一體機(jī)如圖3 所示。

圖3 篩碎一體機(jī)Fig.3 Sieve crushing machine

4 改造施工組織

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在不影響上煤情況下分別甲乙路進(jìn)行改造實(shí)施，項(xiàng)目施工步驟如下。

（1） 拆除輸煤#4 帶頭部護(hù)罩頭部漏斗和改造安裝鉤齒式除雜物機(jī)及相關(guān)落煤管（斗）。

（2） 輸煤#8 帶尾部增加回程皮帶清洗裝置。

（3） 輸煤#8 帶安裝高壓微霧系統(tǒng)。

（4） 輸煤#8 帶至輸煤#9 帶轉(zhuǎn)運(yùn)站篩分設(shè)備改造為#8 帶機(jī)頭部漏斗至篩碎一體機(jī)，后全部篩碎合格粒度煤炭落入#9 帶。篩分碎煤系統(tǒng)入口側(cè)設(shè)有旁路，必要或應(yīng)急時(shí)煤流可通過旁路進(jìn)入#9帶式輸送機(jī)。

（5） 輸煤#9 帶尾部增加回程皮帶清洗裝置。

（6） 輸煤#9 帶安裝高壓微霧系統(tǒng)。

（7） 篩分室原有滾軸篩拆除，現(xiàn)有地面樓板及承重梁進(jìn)行土建基礎(chǔ)加固，主梁進(jìn)行打磨、去皮、制作U 型箍和鋼條，進(jìn)行粘鋼，高壓電機(jī)底座地面破拆、纖維布加固和凝固，安裝高壓電機(jī)座，回裝篩碎漏斗，導(dǎo)料槽進(jìn)行封堵，回裝篩碎主體和高壓電機(jī)，電纜鋪設(shè)，控制箱安裝，電氣接線，試運(yùn)168 h，土建地面恢復(fù)和養(yǎng)護(hù)，滿足篩碎一體機(jī)動(dòng)靜態(tài)荷載。

5 結(jié)語

此次設(shè)計(jì)研發(fā)了一種高效千噸級(jí)篩碎一體機(jī)，并在王曲電廠輸煤系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)踐。輸煤系統(tǒng)完善的雙路布置，消除了王曲電廠原輸煤系統(tǒng)局部單路布置的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)可靠性。輸煤系統(tǒng)多點(diǎn)增加高壓噴霧、回程皮帶清洗裝置等除塵或抑塵設(shè)備，解決了王曲電廠輸煤皮帶揚(yáng)塵問題。輸煤#11帶和原碎煤機(jī)的棄用消除了因煤場(chǎng)氣膜壓差造成的棧橋廊道粉塵污染及火災(zāi)隱患。

由于王曲電廠燃料系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)的原因，按照一定比例摻燒配好的燃料在經(jīng)過滾軸篩后，粒度大于30 mm 的煤塊又返回到煤場(chǎng)，進(jìn)入到爐前煤倉的燃料摻燒比例被改變。返回料場(chǎng)的燃料再次倒運(yùn)到輸煤系統(tǒng)，燃料摻燒比例更是無法準(zhǔn)確計(jì)算。通過高效千噸級(jí)篩碎一體機(jī)應(yīng)用和王曲電廠輸煤篩分碎煤系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)了精確摻燒，提高了燃料利用率，降低了生產(chǎn)成本，并擴(kuò)大了煤場(chǎng)的使用面積，使煤場(chǎng)的燃料布局更加合理。同時(shí)，取消了原破碎大塊煤場(chǎng)裝載及轉(zhuǎn)運(yùn)車輛，每年節(jié)約了大量生產(chǎn)成本。鉤齒式除雜物機(jī)的前置使用，提前將特大塊兒及木棍、鋼筋、炮線、編織袋等雜物鉤除，完善了輸煤系統(tǒng)，保證輸煤系統(tǒng)安全運(yùn)行。