燃煤发电厂输煤筛碎系统改造实践

张立强，亓俊波，丁国栋

（1.国家能源集团 山西电力有限公司，山西 太原 030006；2.山西鲁晋王曲发电有限责任公司，山西 长治 047500）

0 引言

煤电行业是我国电力领域中二氧化碳排放的重点行业。“双碳”目标下，我国进一步提出推动煤电“三改联动”。煤电“三改联动”如果实施得当，将极大地助力新型电力系统的构建，推动能源清洁低碳转型。我国能源结构的特殊性决定了我国电力供应在相当长时间还需依靠火力发电，因此降低燃煤发电厂的煤耗，对缓解燃料的供应和促进国民经济的发展有着十分重要的意义，而且燃煤发电厂的供电煤耗会影响到自身的经济效益，供电煤耗的增加会直接影响运营成本。燃煤发电厂的供电煤耗与厂用电的关系是厂用电率越高，供电煤耗越高。通过对输煤系统进行技术改造，降低厂用电率，可达到节能降耗的目的。输煤系统产生的粉尘会污染环境和增大火灾风险，对设备的使用寿命和职工的健康造成影响，因此如何对输煤系统的粉尘进行有效防治是当前燃煤发电厂的关键任务。

1 改造前概况

王曲电厂原输煤筛分和碎煤系统含2 台滚轴筛（甲、乙两路）、1 台环锤式碎煤机（单路），两筛一破工艺，筛上物经输送带运送至碎煤机进行破碎后，堆积在煤场，后经二次倒运进行掺配。来煤经甲、乙滚轴筛筛分后，筛下物经#9 甲、乙带式输送机至原煤仓，以满足锅炉磨煤机的需要，筛上物经#11 带式输送机送到碎煤机经破碎后送至煤场或直接至煤场，然后经车辆转运至汽车煤沟再入输煤系统。改造前筛分、碎煤系统如图1 所示。

图1 改造前筛分、碎煤系统Fig.1 Screening and crushing coal system before transformation

经过分析研究，现系统存在以下问题。

（1） 煤场封闭气膜投运后，碎煤机下料口封闭在气膜内，碎煤机在碎煤过程中因膜内外气压差，导致碎煤机室和#11 带栈桥粉尘严重，存在较大火灾安全隐患和环境污染。

（2） 筛上物经碎煤机破碎后的煤装车二次倒运汽车煤沟，再回入输煤系统，产生倒运费，增加设备电耗和运输污染，输煤效率低。

（3） 破碎后的煤由于临时堆放北煤场，不仅占用煤场有效面积，且造成各种煤种混煤，热值、硫份变化大，再次进入输煤系统，影响燃料掺配精度。

（4） #11 带式输送机、碎煤机为单路布置，一旦故障，影响锅炉上煤。

2 改造方案

根据王曲电厂输煤筛分楼现场实际情况，在原滚轴筛位置设计甲、乙筛碎一体机，并对现有地面楼板及承重梁进行加固，满足筛碎一体机动静态荷载，相应落煤筒、电气及控制系统按照规范更新，实现两筛两破双路直接入炉模式，同时考虑煤中杂物影响输煤筛分碎煤系统运行，在前置皮带机设计安装除杂物机。为确保现场环保和职业健康，在筛碎一体机的前置输煤#8 皮带、后置输煤#9 皮带设计安装高压喷雾和回程皮带清洗装置等除尘或抑尘设备。筛分、碎煤系统改造方案如图2 所示。

图2 筛分、碎煤系统改造方案Fig.2 Reform scheme of screening and crushing coal system

（1） 除杂物机。在前置输煤#4 甲、乙带头部设计除杂物机，涉及除杂物机安装所需的输煤#4甲、乙带头部护罩及落煤筒的改装、出料口溜管、安装基础、电气及控制等，电源位置在输煤#3 转运站MCC 配电柜，距离除杂物机约20 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距离除杂物机约180 m。

（2） 输煤#8 甲、乙带高压微雾及回程带清洗装置。在前置输煤#8 甲、乙带设计高压微雾及回程带清洗装置，涉及输煤#8 甲、乙带高压微雾及回程带清洗装置安装、电气及控制等。电源位置在输煤筛分室MCC 配电柜，距离高压微雾及回程带清洗装置约10 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距离高压微雾及回程带清洗装置约100 m。就近输煤栈桥开式水系统提供高压微雾水源。

（3） 甲、乙筛碎一体机。在原滚轴筛位置设计甲、乙筛碎一体机，筛分楼房间改造、楼板基础加固方案及安装基础设计，配套除尘设备及巡检检修平台，给料、出料落煤筒及导料槽，电气及控制等。滚轴筛电机选用低压电机，碎煤机电机选用6kV 高压电机。380 V 电源可采用原滚轴筛就地电源，6 kV 电源位置在输煤6 kVAB 段，距离滚轴筛及碎煤机约100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距离滚轴筛及碎煤机约100 m。需新增6 kV电源高压开关柜（高压开关、配套电流互感器、零序电流互感器、接地开关、电容分压装置、避雷器、多功能数字仪表、电动机保护装置、电力电缆连接铜排等）、380 V 电源接口开关、程控接口继电器、电缆等。

（4） 输煤#9 甲、乙带高压微雾及回程带清洗装置。在后置输煤#9 甲、乙带设计高压微雾及回程带清洗装置，涉及输煤#9 甲、乙带高压微雾及回程带清洗装置安装、电气及控制等。电源位置在煤仓间MCC 配电柜，距离高压微雾及回程带清洗装置约100 m，程控室程控柜位于燃料集控室，距离高压微雾及回程带清洗装置约400 m。就近输煤栈桥开式水系统提供高压微雾水源。

3 改造新增设备要求

3.1 除杂物机

除杂物机采用回转钩齿式，适应木块、石块等大块及杂物，具有良好的清除能力以及防堵能力。钩齿间距为≤150 mm，误差不大于正负5 mm。符合条件的大块清除率不低于90%。除杂物机满足长期连续运行的要求，启动、运行和停机平稳并安全可靠，并应考虑煤表面水分达20%的可能。传动部分应有良好的润滑条件，润滑部分不得有渗油现象。重型连续工作制，整机设计寿命不少于30 a。除杂物机的钢结构应具有足够的刚度、强度和稳定性,不得有任何变形和断裂现象。轴及钩齿必须耐冲击、耐磨损，使用寿命应大于2 a。除大块器的钩齿更换方便并可自由整体移出设置移出装置便于维修，旋转钩齿式除大块机的钩齿应采用NM400 高强度耐磨钢板制造，厚度不低于14 mm，安装结构合理、更换方便，钩齿使用保质期为两年，正常使用2 a 内不出现变形、歪斜或明显磨损，所除杂物现场便于清理。

3.2 高压微雾系统

采用单相流体雾化技术实现喷雾抑尘降尘，喷嘴雾化粒度要求细微均匀（雾化粒度0 ～100 μm），降尘率不低于93%。系统主体设备为一体化集成设备，相关装置及柜体为模块化结构，维护与检修方便。补水过滤装置、储水装置、增压装置、控制装置全部可以模块化拆卸，以减轻维护和检修难度。系统运行为恒流恒压，工作压力为7～10 MPa，单个喷嘴喷雾耗水量≤48 L/h，以满足节能降耗要求。系统完全满足工业企业中循环水、冲洗水、生活用水、消防用水等水源作为除尘水源的要求，不会出现喷嘴堵塞。

3.3 回程皮带清洗装置

回程皮带清洗装置应与皮带机带宽相匹配。采用三级刮刀自行对皮带进行清洗，采用框架结构。下部漏斗采用不锈钢制作，厚度不小于3 mm。回程皮带清洗装置运行应不受煤中水分、杂质影响，不出现堵喷嘴的现象，具有良好的清除能力，对回程皮带去除残留物料清洗率不低于85%。清洗下来的泥灰落入设备下部集泥斗内，集泥斗内部设置有低速螺旋排污装置，将泥灰顺利的排出设备外，避免箱体堵塞。过滤水源，过滤精度达200 目，减小喷嘴堵塞风险，过滤器具有自动排污功能，可定时排污。

3.4 筛碎一体机

项目改造实施重点是设计研发高度较小的1 000 t/h 高效筛碎一体机，应具有筛分和破碎功能。具体结构包含筛碎箱体、筛片、锤头、齿板、衬板、减振装置和驱动机构，锤头、齿板采用耐磨材料制造，使用寿命不低于6 000 h，筛片使用寿命不低于15 000 h，内部衬板采用耐磨钢衬板，厚度不低于20 mm。驱动机构采用硬齿面减速机，减速机齿面精度为6 级，齿面硬度为HRC58～62。筛碎一体机的技术参数为：

筛碎一体机如图3 所示。

图3 筛碎一体机Fig.3 Sieve crushing machine

4 改造施工组织

根据现场情况，在不影响上煤情况下分别甲乙路进行改造实施，项目施工步骤如下。

（1） 拆除输煤#4 带头部护罩头部漏斗和改造安装钩齿式除杂物机及相关落煤管（斗）。

（2） 输煤#8 带尾部增加回程皮带清洗装置。

（3） 输煤#8 带安装高压微雾系统。

（4） 输煤#8 带至输煤#9 带转运站筛分设备改造为#8 带机头部漏斗至筛碎一体机，后全部筛碎合格粒度煤炭落入#9 带。筛分碎煤系统入口侧设有旁路，必要或应急时煤流可通过旁路进入#9带式输送机。

（5） 输煤#9 带尾部增加回程皮带清洗装置。

（6） 输煤#9 带安装高压微雾系统。

（7） 筛分室原有滚轴筛拆除，现有地面楼板及承重梁进行土建基础加固，主梁进行打磨、去皮、制作U 型箍和钢条，进行粘钢，高压电机底座地面破拆、纤维布加固和凝固，安装高压电机座，回装筛碎漏斗，导料槽进行封堵，回装筛碎主体和高压电机，电缆铺设，控制箱安装，电气接线，试运168 h，土建地面恢复和养护，满足筛碎一体机动静态荷载。

5 结语

此次设计研发了一种高效千吨级筛碎一体机，并在王曲电厂输煤系统中进行实践。输煤系统完善的双路布置，消除了王曲电厂原输煤系统局部单路布置的缺点，提高了系统可靠性。输煤系统多点增加高压喷雾、回程皮带清洗装置等除尘或抑尘设备，解决了王曲电厂输煤皮带扬尘问题。输煤#11带和原碎煤机的弃用消除了因煤场气膜压差造成的栈桥廊道粉尘污染及火灾隐患。

由于王曲电厂燃料系统原始设计的原因，按照一定比例掺烧配好的燃料在经过滚轴筛后，粒度大于30 mm 的煤块又返回到煤场，进入到炉前煤仓的燃料掺烧比例被改变。返回料场的燃料再次倒运到输煤系统，燃料掺烧比例更是无法准确计算。通过高效千吨级筛碎一体机应用和王曲电厂输煤筛分碎煤系统的改造，实现了精确掺烧，提高了燃料利用率，降低了生产成本，并扩大了煤场的使用面积，使煤场的燃料布局更加合理。同时，取消了原破碎大块煤场装载及转运车辆，每年节约了大量生产成本。钩齿式除杂物机的前置使用，提前将特大块儿及木棍、钢筋、炮线、编织袋等杂物钩除，完善了输煤系统，保证输煤系统安全运行。