燃用褐煤电厂输煤系统的设计特点

张 晴，常瑞丽

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013)

0 引言

我国是煤炭资源和使用大国，无烟煤、贫煤、烟煤等储量占煤炭储量的主体，是火力发电的主要燃料，随着电力工业的不断发展，近年来在内蒙、东北、新疆等地区建设了一批以褐煤为燃料的电厂。 同时，东南亚国家(如印尼)作为我国电力设备出口的主要地区的煤炭也以褐煤为主，可以预见今后一定时期内，以褐煤为燃料的发电厂项目将越来越多。

相对于无烟煤、贫煤、烟煤等煤种，褐煤的成煤年代短，具有发热量低、水分高、挥发分高等特点，易于风化、碎裂和氧化自燃，因此，燃用褐煤的火电机组在输煤系统的设计中应充分考虑其燃料特点，使设计方案和设备选型适应燃料特性，才能保证输煤系统的长期稳定运行。

1 褐煤特性及其对燃料输送系统的影响

1.1 褐煤特性

褐煤依据其碳化程度的不同，分为老年褐煤和年轻褐煤。老年褐煤碳化程度较深、组织结构较为致密、外观程黑褐色。 我国内蒙古和东北地区的褐煤属老年褐煤。 年轻褐煤的碳化程度较浅，外观程褐色、松散状，含有木质纤维(变质石棉)。一般水分和挥发分均比老年褐煤要高，但发热量较低。我国云南地区褐煤属于年轻褐煤［1］。

总的来讲，与普通电煤相比褐煤的共同特点是：煤种年轻，变质程度较低，因此其碳含量相对较低，挥发份高(35%～50%)；其次褐煤的硬度小，空隙裂隙大，从而褐煤的含水量较高(30%～50%)，这也导致其热值相对较低；另外，褐煤氧含量较高，着火点较低，煤质疏松且易碎，易于扬尘和自燃。表1给出了褐煤和普通电煤的主要特性的对比。

表1 褐煤和普通电煤的主要特性对比表

1.2 褐煤特性对燃料输送系统的影响

褐煤中所含水分较大，在输煤过程中会产生自流，给上煤造成困难，严重时会造成堵塞，中断上煤，影响生产。因为燃煤的水分增加，原煤的松散性逐渐恶化，造成筛分、破碎困难，各种故障率增加，易引起设备粘煤、堵煤，落煤管积煤、皮带跑偏、过载、打滑等现象。

褐煤挥发份较高，燃点较低，极容易自燃。运行中，煤的挥发份和硫分大量增加时，应特别注意防爆和煤的自燃［2］。据观察和统计标明，挥发份高的褐煤，即使是同样条件下的露天存贮，发生自燃的几率也要比普通低挥发份煤种大一倍。

褐煤的煤质疏松，在运输过程中煤粒收到冲击、摩擦、剪切和挤压作用，从而产生变形与碎裂。在来煤的接卸和转运过程中，煤的水分蒸发后不可避免的会产生大量粉尘，成为火电厂较大的污染源。粉尘不仅破坏工作环境、影响职工身体健康，还会带来安全隐患，严重影响正常生产。

2 褐煤输送系统设计要点及设备选型

2.1 卸煤设施

涉外工程中(印尼、印度、菲律宾等地)一般作为坑口电厂或港口电厂燃料，卸煤设施一般以皮带来煤或者码头卸煤为主要方案。国内工程 (我国新疆、内蒙等地)也有公路或者铁路来煤的个例。燃用褐煤的卸煤设施，在设计上要分地域按实际情况考虑。在东南亚高温、多降雨、湿度大的地区，应充分考虑粘煤和设备堵塞的问题；而在我国新疆、内蒙等干旱地区，褐煤经过长途运输后比较容易风化和粉碎，在卸煤过程中极易扬尘，应充分考虑煤尘防治的问题。

在雨季来煤较湿情况下，煤粒间的黏附力增大，流动性变差，翻卸时容易引起设备粘结，严重时可能导致停机；为了防止堵煤，在采用翻车机或者汽车卸煤沟卸煤时，应尽量在卸煤斗和煤沟侧壁采用摩擦阻力小、不吸水的高分子塑料板或不锈钢衬板以减小煤粉粘结，同时尽量减小煤的落差，降低转运高度［3］。

为了防止煤尘飞扬，应在卸煤斗和卸煤沟等扬尘点设喷雾抑尘设施，以降低煤尘污染。图1为喷雾喷头抑尘的使用情况。

2.2 贮煤设施

储煤场的容量和贮存设施，应根据运输方式、运距及气象条件、褐煤特性等因素统一考虑。由于褐煤属于高挥发份煤种，基于风损大、易自燃等原因，根据规程规定一般贮存褐煤的煤场不宜大于全厂10天耗煤量。而且应设置防爆、通风、温度监测和喷水降温设施，并严格控制存煤时间。

图1 卸煤系统喷雾抑尘设施

褐煤水分较高容易引起、粘煤现象，特别对于循环流化床锅炉，其原煤斗内煤粒较小，湿度大时则难以下料。已投产的大中小CFB锅炉运行情况都证实，湿煤进入CFB锅炉的输送导致系统堵煤已成为严重制约锅炉连续、安全、经济运行的主要因素［4］，防止输煤系统堵煤的有效措施是设置干煤棚。

大部分电厂为了更好的实现翻烧以及有效控制褐煤的存放时间，在储煤场内均设干煤棚，干煤棚的容量满足供机组燃用7天或者根据业主要求确定。当来煤水分较高时，如果不采取措施会影响锅炉燃烧热效率。此时褐煤不宜直接送入炉膛，而是将先存入干煤棚，待已风干后再运输至主厂房。

煤场机械一般选用悬臂式斗轮堆取料机，采用推煤机和装载机作为辅助设备。在国外工程中，为了更好地实现堆、取料作业同时进行，褐煤煤场多采用独立的悬臂堆料机和斗轮取料机，在来煤较湿的情况下，堆料机将煤堆卸至干煤棚内以便于晾干水分，同时取料机把干煤棚内存放的已经风干后的煤运输至主厂房。 为了灵活地实现堆料、取料方式，有些业主要求增加煤场旁路系统，即增设一条循环皮带，将煤场取煤的带式输送机与上主厂房的带式输送机相连，形成一个回路。

2.3 筛碎系统

输煤系统设置煤筛可以降低破碎机的出力，减少进入破碎机的细煤量，但是遇到湿煤时极易造成堵煤，因此有些电厂在筛分破碎系统中取消筛机。

燃用褐煤的筛碎系统一般选用筛分性能较好的振动筛，当筛孔堵塞时，此煤筛能够起到振动给煤机的作用，以保证来煤能顺畅的进入碎煤机。

褐煤水分高容易造成碎煤机筛板孔粘煤现象，筛孔通流面积下降，破碎效率降低。因此碎煤机的选型一般不宜采用带底篦的破碎机，不带底篦的可逆双向锤击式碎煤机和双齿辊式细碎破碎机比较适用［5］。

可逆锤击式破碎机在设计上放弃了出口易导致堵塞的筛板，即无底筛设计，靠调整锤头和破碎板间隙来控制粒度，能够有效防止堵煤、粘煤。双齿辊式破碎机通过调整齿辊的间距来控制物料粒度，不易产生过破碎，并且对湿煤不敏感，对满足锅炉燃煤粒度级配要求较为方便。可逆锤击式破碎机和双齿辊式破碎机分别如图2、图3所示。

图2 可逆锤击式破碎机

图3 双齿辊式破碎机

2.4 厂内输送系统

燃用褐煤的带式输送机系统中输送带应采用难燃胶带，并采取相应的消防措施。燃用褐煤时，从贮煤设施取煤的第一条胶带机上应设置明火煤监测装置。

褐煤输送系统转运站设计应尽量减小层高和落差，落煤斗、落煤管的内衬应采用不燃烧材料。必要时可以增加非标落煤管的数量；在落煤斗和导料槽的连接处应做成喇叭口状，防止积煤和堵煤。

输煤系统出力除应满足锅炉BMCR工况并符合码头卸煤工作方式外，还应考虑保证锅炉原煤斗容量。 由于褐煤特性原煤斗容积受限，为保证机组供煤可靠性，褐煤输煤系统运行与主机一样按照三班制设计。

3 褐煤输送系统设计实例

3.1 工程简介

印尼Riau坑口燃煤电站工程，规划容量2×300 MW，一次建成，采用CFB锅炉。工程厂址位于印尼苏门答腊岛Jambi邦，拟燃用印尼当地褐煤。

厂址气象条件为典型的热带海洋性气候，高温、降雨多、湿度大，平均环境温度为27°C，年平均降水量2 500 mm，平均相对湿度为86.5%。

3.2 褐煤输送系统方案

燃煤拟采用汽车运输至电厂，采用汽车卸煤沟作为卸煤设施，汽车卸煤沟设18个卸车位。卸煤系统和上煤系统均采用双路带式输送机，输送机参数按照带宽1 200 mm，带速2.5 m/s，出力1 000 t/h。带式输送机系统设计能够满足来煤直通主厂房以及通过煤场旁路输送到主厂房。

由于燃用高水分褐煤，煤场分为露天煤场和干煤棚两部分。煤场总容量为满足两台机组8天耗煤量(100%容量)的运行煤场加上满足机组7天耗煤量(100%容量)的干煤棚。在储煤场，设两台悬臂斗轮堆料机将分别向煤场堆煤，每个煤堆设一台。 煤场斗轮机堆料和取料出力均为1 000 t/h。应业主要求，在煤场设循环皮带机以便于褐煤的翻烧储存。

由于CFB锅炉炉前不设磨煤机，因此入炉煤粒度均由输煤系统的筛碎设备来保障。工程设计的最初阶段，拟采用两级筛分、破碎系统，将来煤破碎至满足锅炉需求的8～10 mm粒度。后经业主澄清来煤粒度能保证在50 mm以下，且破碎机并入锅炉岛一起采购，因此输煤系统不再设置筛机和碎煤机。

4 结语

燃料输送系统是火力发电厂的重要组成部分，它将原煤制备成满足要求的燃烧用煤，在燃煤粒度和燃煤质量方面满足锅炉的安全、经济运行。褐煤相对于其它普通电煤，具有较高的水分、灰分和挥发份，因此容易黏结、堵煤，且容易引起粉尘，易自燃。 因此，输煤系统设计应充分考虑以上因素，使设计方案和设备选型适应燃料特性，保证输煤系统的长期稳定运行。