石子煤负压气力输送系统在清水川电厂二期工程中的应用

张辉

(陕西清水川能源股份有限公司，陕西 榆林 719400)

0 引言

近年来，随着火电厂大容量机组技术的日益成熟，大型火力发电机组得到了迅猛的发展。与此同时，中速磨煤机也得到广泛的应用。而中速磨煤机在运行过程中产生的石子煤如果不及时清理，轻则会影响磨煤机的磨煤效果，重则会威胁磨煤机的安全运行。由于清水川电厂的电煤全部来自冯家塔煤矿，该矿煤质较差，原煤虽经过了洗煤流程，但仍含有少量石头、矸石和矿石等杂质，导致中速磨煤机石子煤日排放量增大，如果将石子煤堆积在现场，会对作业环境造成严重污染。人为增加磨煤机的送风量和加载力，虽然可减少石子煤排放量，但也加剧了磨煤机磨辊的磨损速度，同时，对锅炉运行及受热面的磨损也会带来不利的影响。结合清水川电厂的实际情况，通过对人力输送、机械输送、水力输送及负压气力输送方式的优缺点的对比分析，选用合适的输送石子煤方式供决策者选择，是本文研究的主要课题。

1 石子煤负压气力输送系统

1.1 系统概况

清水川电厂所选石子煤负压气力输送系统以1台锅炉所配的6台HP型中速磨煤机为1个系统单元，二期工程共2台锅炉，配有2套系统单元。

1.2 设计和运行条件

1.2.1 锅炉资料

锅炉燃煤量(BMCR工况):

设计煤种: 481.2 t/h;

校核煤种1: 524.3 t/h;

校核煤种 2: 445.7 t/h。

1.2.2 系统布置方式

每个系统单元配有6台中速磨煤机，具体布置方式如图1所示。

1.2.3 系统设备安装位置

设备安装位置在锅炉炉后区域及主厂房煤仓间0 m层。

1.2.4 煤质分析

煤质分析结果见表1。

表1 燃煤技术参数

续表

1.3 负压输送系统的性能参数

负压输送系统的性能参数见表2。

表2 负压输送系统的性能参数

2 石子煤负压气力输送系统构成、运行原理及特点

2.1 负压气力输送系统的设备组成

系统单元由螺旋给料装置、气力加速室、石子煤分离装置、石子煤存储料斗、脉冲反吹式滤筒除尘器、真空泵、输送管路、多种气动(电磁)阀门、电气和热工控制部分等组成，如图2所示。

图2 系统设备组成

2.2 负压气力输送系统工艺流程

负压输送系统是以输送系统末端的引风装置在运转时形成负压与外界压力差为动力，将外界空气吸入管道。在螺旋给料机的带动下，磨煤机内未磨碎的石子煤通过吸料口被带入到截料斗，经过旋风分离器后的煤粉粉尘和石子煤在离心力和重力的作用下被分离出来。带有煤粉粉尘的空气进入过滤料斗，石子煤则在重力的作用下落到截料斗被集中收集，进入到过滤料斗的煤粉粉尘随流动的空气上升，经过除尘器后被净化处理，除尘后的空气则排入大气。吸附在除尘器上的细小粉尘在反吹及振打装置的作用下，落到过滤料斗的底部。当料斗中物料堆积到限定的高度后，料位计反馈信号到可编程序控制器(PLC)，随即安排卸渣，灰渣由运输车辆运至灰场堆弃处理，负压气力输送系统工艺流程如图3所示。

2.3 负压气力输送系统的特点

负压气力输送是全封闭型管道输送系统，它具有以下特点。

(1)设备构造简单，安装比较方便，建设时间短，易于实现。

(2)布置灵活，可通过管道从多处同时吸取物料，输送到一处集中，较少占用主厂房室内空间。

(3)初期投资费用较大，运行期间维修操作容易，方便实现自动化操作。

(4)负压气力输送设备由计算机控制，自动化程度高，高效节能，输送效率高。

图3 负压气力输送系统工艺流程

(5)气力输送时石子煤及煤粉粉尘在管内运行，管内处于负压，粉尘不会外泄飞扬，无二次污染，作业环境好。

(6)输送能力强，不受环境温度的影响且输送量可按照现场要求进行调整。

(7)噪音小，能够满足环保要求。

(8)采用螺旋给料机作为石子煤进料设备，对粒径大的石子煤无法输送且容易卡死。

3 负压气力输送系统与传统输送系统的技术经济对比

人工输送系统设计简单，不需要其他辅助设备，对空间也没有特殊的要求。对于磨煤机而言，安全可靠性高，它可快速、方便、安全地从磨煤机卸料并输送石子煤。该系统不占用或很少占用主厂房区域的空间。建设初期投资较少，但后期维护费用较大。在煤质较差的情况下，劳动强度也会加大，对工作区域的污染较为严重。该操作系统不适合装机容量较大的电厂。

机械输送系统布置灵活，系统采用程序控制，自动化程度较高。在一般情况下，机械输送系统需要开挖地下隧道且需要布置除尘、喷淋、通风、冲洗、排污等设施，初期投资较大，后期设备检修维护困难，维护费用比较高。在这种传输方式下，石子煤是通过传送皮带或其他机械方式提升至储料仓，对周围环境污染较小，基本上无粉尘飞扬。煤仓间0 m层也不会出现交通交叉的情况。但是，输送设备出煤仓间后需要爬升，占用炉后或炉侧位置，给炉后的整体布置及运行带来不便。设备长时间运行的可靠性及粉尘漏冒也是长期以来需要解决的问题。

水力输送系统是靠水流在管道里流动带动石子煤移动的输送方式。整套系统采用程序控制，自动化程度高。在输送过程中，无粉尘飞扬且干净、卫生，对于发电厂的文明生产、生产达标来讲是较为理想的输送方式。但该系统相对复杂，现场布置占用0 m很大的空间，初期投资费用较大，运行后维护量大，水力输送系统耗水量大，效率低(20%～40%)，管道易磨损，能耗大，调试磨合期长，输送的灰渣也难以再综合利用，石子煤收集斗易堵及收集斗周围的漏冒诸多问题也很难解决。在正常情况下磨煤机不会进水，但在实际生产中进水事故却常常发生，这些因素也会影响磨煤机的安全运行。

负压气力输送系统稳定性好，系统采用PLC程序控制，自动化程度高，可以连续产生系统所需的负压，及时解决管道漏冒的问题。采用了环保型旋风分离器对石子煤和所含灰尘进行有效的分离处理，可保证工作环境的清洁。但该系统初期投资较大，系统较复杂，现场设备及管道较多，会占用煤仓间0 m空间及炉侧或炉后一定的空间。系统采用螺旋给料装置对于粒径较大的石子煤则无法输送且容易造成堵塞卡死的情况。另外，石子煤与管网的长期直接摩擦对管网的使用寿命也有一定的影响，必须定期更换。

4 结束语

石子煤作为一种特殊物料，有其特殊的输送特性，负压气力输送系统作为输送石子煤的一种新的方式，与其他传统的输送方式相比有较多的优点。同时，也因自身输送方式的特殊性其自身的缺点也比较明显。通过对负压气力输送系统机理及石子煤特点的深入了解并结合清水川电厂的实际情况，清水川电厂技术人员对负压气力输送系统进行了论证并到有运行业绩电厂进行了调研，论证和调研结果表明，该系统符合严寒、缺水地区现场安全生产的需要，可大大降低系统的运行成本，降低能源的消耗，也能及时解决石子煤排放过程中着火及粉尘污染等问题。

［1］杨伦，谢一华.气力输送工程［M］.北京:机械工业出版社，2007.

［2］原松涛.火力发电厂气力除灰技术及其应用［M］.北京:中国电力出版社，2002.

［3］崔功龙.燃煤发电厂粉煤灰气力输送系统［M］.北京:中国电力出版社，2005.