堵煤开关在输煤系统中的应用研究

庄东方 钱鹏 刘勇

（华电江苏能源有限公司句容发电厂，江苏镇江 212000）

堵煤开关在输煤系统中的应用研究

庄东方 钱鹏 刘勇

（华电江苏能源有限公司句容发电厂，江苏镇江 212000）

本文针对落煤管堵煤而造成的燃煤输送非正常中断问题，结合堵煤开关安装成本以及后期设备维护量，对堵煤开关的选择及安装方式进行研究，有效解决了输煤系统的堵煤故障。实际运行表明改造之后的堵煤保护检测可靠，维护方便。

堵煤开关；安装；电控

2013年下半年，华电江苏能源有限公司句容发电厂2×1000MW机组顺利实现双投，是目前国内单机等级最高、效率最优的发电机组，热效率高，可靠性好，各类参数均达国内领先水平。

对于火力发电厂而言，输煤系统的稳定运行直接关系电厂锅炉以及机组的可靠运行［1-3］。近年来，随着经济高速发展，我国对于电量的使用日益增加，如何提高产电量已经成了电厂最关注的问题［4］。因而，现阶段对于堵煤的研究也具有重大意义。分析华电江苏能源有限公司句容发电厂投产以来输煤系统的运行情况，发现落煤管堵煤是造成输煤运行事故的主要原因之一［5］。句容发电厂输煤系统采用了输煤程序控制，通过分布在现场的各主要监视点实现程控运行。但由于监视技术限制，当转运站落煤管发生堵煤时，无法直观地通过现场设置的摄像头及时检测发现，造成燃料输送过程的非正常中断，需要花费大量的人力物力进行清理，堵煤严重时不但会对输煤设备造成损坏，对机组的安全运行形成威胁，并且会加大劳动强度，存在严重的安全隐患［6］。

输煤过程中，需要运用输煤皮带来进行运输，而堵煤开关是电厂输煤皮带设备上的一个重要保护元件［7，8］，用来对输煤系统在落煤管处出现煤流不畅、堵塞情况时的安全保护，是用来实现运煤自动化的必需品。堵煤开关类型有很多种，现阶段使用在电厂的堵煤开关大致有以下几种：射频导纳式堵煤开关，机械限位开关，感应式开关，磁控堵煤开关等。堵煤开关选择以及安装方式直接影响堵煤开关的可靠使用，进而影响整套设备的安全运行。

1 堵煤开关的选择

1.1 堵煤开关的工作原理

堵煤开关的种类有多种，主要由探头和电子线路两部分组成，其中探头由探测传感器及其保护结构组成，电子线路主要由检测线路、输出线路和高频振荡器三部分组成。电子线路和探头之间以及与接地容器相互绝缘，当高频振荡器提供的电流传给传感器上，当煤炭碰到传感器，输出不同的电流，再经过一系列处理，最终反映到电脑上。

1.2 射频导纳式堵煤开关

句容发电厂燃料输煤系统堵煤检测装置起初采用射频导纳开关，这种开关有先进的抗粘附电路设计，存在保护电极，检测电路会将检测电极和保护电极的信号进行比较，因此可以消除物料的粘附而产生虚假错误信号，不怕粘料、挂料。相对于其他同类产品，具有更高的系统稳定性，受温度、压力、密度、湿度的影响较小。尽管如此，句容发电厂起初采用的射频导纳开关在未达到理想使用年限时就出现了较大的问题。原因是开关前部探杆长达40cm，当落煤中掺杂颗粒较大的煤块时，由于重力作用对前部探杆形成较大的冲击，将探杆砸弯，探头砸坏，导致射频导纳开关严重损坏，造成落煤管严重堵煤，输煤系统瘫痪。并且射频导纳开关价格偏贵，批量采购费用较大，不利于节约成本。

1.3 阻旋式堵煤开关

此次堵煤改造计划采用阻旋式料位开关取代射频导纳料位开关，如图1所示。

图1 阻旋式料位开关简图

阻旋式堵煤开关的工作原理较为简单：利用电机带动叶片旋转，当煤堵塞时，叶片受煤的阻挡停止转动，阻力矩推动内部机构动作，发出动作信号，并切断电机电源，使电机停止转动；当物料下降，煤离开叶片时，在弹簧作用下，叶片恢复原位继续转动。通过调节开关内部的扭力弹簧可以调整转轴的输出扭力，安装时根据煤的比重大小调节弹簧就可以改变叶片的灵敏度，达到精确监控落煤管堵煤情况的目的。

2 堵煤开关的安装

为实现堵煤开关的稳定使用，安装时必须遵循三个理念。

①根据不同高度的落煤管布置堵煤开关的位置。

②安装位置尽量避开落煤冲击的点。句容发电厂输煤系统转运站高度偏高，落煤管长度大多较长，因此皮带运行时煤块的冲击力较大。在安装堵煤开关时要尽量避开煤流的掉落位置，这样一方面可以防止堵煤开关误动作，造成输煤停滞，另一方面也形成了对堵煤开关本体的保护。

③安装时必须加强对开关装置本身的防护。由于落煤管存在较大的高度差，下落时受重力作用煤流具有较大的动能，如果煤流中夹杂着体积较大的煤块，频繁的撞击容易对堵煤开关本体造成严重的破坏，导致设备损坏。除了安装时要避开落煤的冲击之外，还要在开关本体外部加装一个防护罩，并在防护罩外侧用耐磨500钢板包裹，厚度为6mm。防护罩如图2所示。

图2 阻旋式料位开关三视图

3 实现方式

结合句容发电厂输煤系统落煤管实际情况，对堵煤开关的安装作进一步分析。

3.1 高落差

以T3转运站C03、C04带落煤管为例，如图3所示。

图3 C03、C04带落煤管简图

根据基建时的设计要求，输煤系统T3转运站的高度较高，将近40m，而CO3头部与C04尾部的垂直高度差也达到了20m，因此两条皮带之间的落煤管极长，一旦落煤管内部发生堵煤，对输煤系统的正常运行造成的影响是毁灭性的。

通过讨论以及试验，决定将堵煤开关安装在途中A、B位置，即电动三通下部两侧位置。这种安装方法有以下几点优势：①由于煤流流向的单向性，若发生堵煤必定是从下往上，较低的安装位置有利于更早地检测到堵煤，及时中断皮带运行，避免堵煤更加严重；②伸入三通内部的检测头能较为准确地检测到实际的堵煤量，方便运行检修人员判断堵煤情况；③由于煤块煤粉自身的重力作用，煤流经三通落下时，由于分岔口两边各有30°的拐角，因此如果煤流中煤块较小，成分以为煤粉为主，则会靠中轴线落下，而堵煤开关安装在外侧钢板上，避免被煤流直接冲击导致开关损坏。

但由于落煤管高度差太大，煤流受重力作用的动能也很大，加上如果煤流中夹杂的煤块体积也超过普通煤块体积，在落入三通时在内外侧挡板之间发生剧烈跳动，则很有可能砸坏装置本体。

3.2 低落差

对于落差较低的落煤管，则选择如图4的安装位置。

这一种安装方式显著的特点就是安装位置C很高，略高于落煤口，有以下两点优势：①由于开关安装位置高，煤流基本接触不到设备开关本体，因此不会对其产生撞击，可最大程度地保护装置，延长使用寿命，直接降低维护量；②一旦发生堵煤，开关也可以可靠动作，及时中断运行。

由于落煤口空间较大，当开关动作时，相比较其他安装位置，实际堵煤量也相应较大，对恢复生产运行而言是较大的障碍。实践证明，尽管这种安装方案略有瑕疵，但由于落煤管长度偏短，后期处理恢复生产的困难也容易克服，加上可以绝对保护装置本体，节省成本降低维护量，在条件许可的情况下建议尽量使用本方案。

3.3 复杂落煤管

句容发电厂输煤系统中T4转运站的结构较为复杂，包含C04A、C04B、C05、C06、C07、C08、C09A和C09B共8条皮带，并且是卸煤和上煤的中转站，因此其中落煤管情况更为复杂。首先，对T4转运站煤流走向简单介绍：煤流经C04A、C04B带进入T4转运站，其中C04B带的煤流直接流向C05带进入#1煤场。C04A带的煤流则经C04A电动三通，一边流入C06带进入#2煤场，为了生产需要，有时要将刚从来船卸下的煤直接送至原煤仓，而不会流入两个煤场储备，所以通过C04A电动三通可以将C04A带的煤流从三通另一侧流下，通过C04A缓冲滚筒进入C08B带头部，通过C08B电动三通直接落到C09A、C09B带。C07带也可从#1煤场取煤经C07电动三通落入C09带，C08从#2煤场取煤，经C08B电动三通送至C09A、C09B。

鉴于T4转运站运行的特殊性，安装位置一方面要确保堵煤装置不易损坏，另一方面要尽可能减少堵煤量。对于C04A至C09A、C09B加仓段，类似于上文第一种高落差落煤管，两条皮带之间垂直高度差达到将近30m，一旦发生堵煤，后果不堪设想，甚至会导致整套输煤系统瘫痪很长一段时间。因此，必须在落煤管上方和下方都安装堵煤开关，保证能及时检测到堵煤。参考高落差落煤管堵煤开关的安装，安装位置选择在C04A电动三通以及C08B电动三通外端两侧的钢板上。在三通外端两侧钢板上开孔，将堵煤开关配合保护罩壳伸入三通内并封死，一方面保护装置本体不被煤流砸坏，较低的安装位置又可以保证开关及时动作，因此堵煤量不会过大，便于故障排除。C07至C09A、C09B段之间为C07电动三通，也可以参考上述方法安装开关。

3.4 电控的实现

当输煤系统某处落煤管发生堵煤时，阻旋式堵煤装置的前端叶片被积煤卡住停止旋转，内部机构动作，向外发出开关动作信号，瞬时切断上级皮带电机电源，皮带机立即跳闸，避免堵煤情况更加严重。同时立即启动落煤管振打装置，对落煤管内部的积煤进行振打处理。待清扫处理完毕，物料下降，积煤离开前端叶片，在装置内部弹簧的作用下，开关复位，才能允许再次启动皮带机。

4 结语

现阶段，随着经济的高速发展，我国对电的使用也日趋增加，同时，由于环境污染的严重，对火力发电厂提出了更高的要求。如何能够无污染地提供更多的电力成了现代火力发电厂共同研究的课题，而如何解决堵煤问题成了其中一个关键环节。句容发电厂对堵煤系统的升级，由原来的射频导纳式堵煤开关更新为现在阻旋式堵煤开关，满足句容发电厂的实际情况，能够更好地解决落煤堵煤问题，为电厂更高效、更安全地生产提供了保障。

［1］王希光.故障树理论在火电厂锅炉故障诊断中的应用［D］.大庆：大庆石油学院，2004.

［2］李德育.基于热经济性的200MW机组性能分析［D］.保定：华北电力大学，2004.

［3］苏成斌.输煤程控系统的设计［D］.大庆：大庆石油学院，2003.

［4］张玉雷.1000MW水轮发电机进相运行端部磁场计算［D］.哈尔滨：哈尔滨理工大学，2012.

［5］刘小川，邱代林.燃煤火力发电厂原煤斗堵煤问题的分析及对策［J］.能源与节能，2013（12）：65-66.

［6］刘猛.火力发电厂原煤仓堵煤治理综合研究［J］.科技创新导报，2010（12）：109.

［7］余金强.关于皮带给煤报警系统的优化［J］.科技与企业，2015（13）：209.

［8］闫长征，周劲松.电厂堵煤开关使用技术探讨［J］.神华科技，2013（1）：47-49.

Research on Application of Coal Blocking Protection in Coal Handling System

Zhuang DongfangQian PengLiu Yong
（Jurong Power Plant,Huadian Jiangsu Energy Co.,Ltd.，Zhenjiang Jiangsu 212000）

Combined with the installation cost and the maintenance of the late coal,the problem of abnormal coal transportation caused by coal caving and the selection of coal blocking switch are analyzed in this paper,the utility model effectively solvedthe problem of coal blockage in the coal conveying system.The actual operation shows that the coal blocking protection after the reform is reliable and easy to maintain.

coal blocking switch；installation position；electronic control

TK124

A

1003-5168（2017）08-0142-03

2017-07-03

庄东方（1971-），男，大专，助理工程师，研究方向：电厂输煤系统电控检修；钱鹏（1993-），男，本科，助理工程师，研究方向：火力发电厂燃料电控检修；刘勇（1992-），男，本科，助理工程师，研究方向：火电厂燃料电控检修。