火力發(fā)電廠疏煤系統(tǒng)配置解析
日期：2015-03-24 閱讀數(shù)：
火力發(fā)電廠疏煤系統(tǒng)配置解析
夏 磊
（河北省 秦皇島市 秦皇島華電測控設(shè)備有限公司 066000）
摘要：如今火力發(fā)電廠疏煤系統(tǒng)無非是疏松機(jī)、振打器、空氣炮等三種配置，有的廠還配置有疏松機(jī)結(jié)合振打器，有的廠配置有疏松機(jī)結(jié)合空氣炮。我們結(jié)合煤倉的特點(diǎn)，從各種疏松設(shè)備的原理和設(shè)計(jì)功能著手，來分析各種配置的合理性和效果的好壞。
Abstract：Sparse system of coal thermal power plant is now nothing more than loose, vibration,
air guns, three configurations, and some plants also equipped with machine vibration to
fight osteoporosis, osteoporosis and some plant equipped with machine guns air.
We combine the characteristics of the coal bunker from a variety of loose equipment
and the principle functions of the initial start, to analyze a variety of configurations
and the rationality of the good and bad effects.
火力發(fā)電廠給煤系統(tǒng)的煤倉大都是水泥、鋼等結(jié)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)形狀基本相同，上部呈方形、圓柱體，下部呈方錐、圓錐或雙曲線形。上口大，下口小，上口進(jìn)煤，下口排放煤，煤自上而下靠自重下落。下落的煤在錐形容器內(nèi)流動(dòng)，愈向下流動(dòng)，截面積愈小，對煤本身形成擠壓，增大磨擦系數(shù)，造成堵塞。煤的水分含量、粗細(xì)度比、溫度變化、煤在容器內(nèi)存放時(shí)間長短、容器壁磨擦系數(shù)大小都是造成堵塞的原因。
下面介紹幾種普遍用于疏煤系統(tǒng)的產(chǎn)品。
1、機(jī)械振打器
大部分的振打器就是基于靜電除塵而發(fā)展起來的。各行業(yè)中使用較為普遍的振打器有機(jī)械振打器和電磁振打器。機(jī)械振打器主要有錘擊振打器和彈簧凸輪振打器，錘擊振打器是靠裝在回轉(zhuǎn)軸上的搖臂錘對極板進(jìn)行輪流振打；彈簧凸輪振打器是通過類似于凸輪的裝置產(chǎn)生周期振打動(dòng)作。
由于振動(dòng)器將上端棚煤處理下來后，下端仍有堵煤，造成煤倉下口堵煤更嚴(yán)重，且振動(dòng)器噪音較大，所以振動(dòng)器是最早被淘汰的產(chǎn)品。
2、空氣炮
空氣炮是以突然噴出的壓縮氣體的強(qiáng)烈氣流，以超過1馬赫(音速)的速度直接沖入貯存散體物料的閉塞故障區(qū)，這種突然釋放的膨脹沖擊波，克服了物料靜摩擦，使容器內(nèi)的物料又一次恢復(fù)流動(dòng)．它是利用空氣動(dòng)力原理，工作介質(zhì)為空氣，由差壓裝置和快速排氣閥、瞬間將空氣壓力能轉(zhuǎn)變成空氣射流動(dòng)力能，可以產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，是一種吹灰設(shè)備。
空氣炮由于工作面積每個(gè)只有0.004m2，結(jié)構(gòu)與維修不便，故仍未徹底解決堵塞問題。
3、疏松機(jī)
疏松機(jī)主要由控制裝置和疏松組件兩部分組成。
其中控制裝置由電氣控制部分和液壓控制部分組成，電氣控制部分主要由物流檢測系統(tǒng)（國產(chǎn)HDSC-QXKG、美國拉姆齊20-39）、可編程控制器（日本三菱FX系列、法國施耐德TWDIO系列、德國西門子LOGO和S7系列等）、空開（國產(chǎn)天正、法國施耐德）、接觸器（國產(chǎn)天正、法國施耐德）、智能電機(jī)保護(hù)器（韓國三和HDSC系列）、中間繼電器（日本歐姆龍、法國施耐德）、計(jì)數(shù)器（日本歐姆龍）等組成；液壓控制部分主要由電機(jī)、油泵、油箱、電磁閥、溢流閥、壓力表、液位計(jì)等組成。疏松組件主要由油缸、拉桿、刮板以及限位開關(guān)等組成。
疏松機(jī)采用了電、液一體化設(shè)計(jì)。PLC作為電氣控制指揮中心，液壓控制油站系統(tǒng)作為接收電氣控制中心的指令，疏松組件作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過液壓傳遞的方式完成疏松動(dòng)作。疏松機(jī)具有如下功能：
圖1：疏松機(jī)控制面板
緊急停止功能――面板上配置一個(gè)緊急停止按扭（Φ60mm，大蘑菇頭，旋轉(zhuǎn)復(fù)位），遇緊急情況可使空開后的系統(tǒng)斷電，后決定是否恢復(fù)或者進(jìn)行檢修。
就地疏松功能――電源指示燈點(diǎn)亮?xí)r，操作人員按下啟動(dòng)按鈕，PLC接到指令并根據(jù)控制邏輯控制疏松機(jī)進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)，疏松動(dòng)作指示燈點(diǎn)亮，疏松機(jī)油缸下、上往復(fù)動(dòng)作一次，開始疏松，油缸恢復(fù)原位，疏松機(jī)停止，疏松結(jié)束。整個(gè)疏松過程為一個(gè)周期。
定時(shí)疏松功能――定時(shí)啟動(dòng)用于長時(shí)間內(nèi)沒有斷煤信號來時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)疏松裝置，有利于預(yù)防煤倉“棚煤”，防止板結(jié)限制疏松機(jī)動(dòng)作。操作人員可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)定定時(shí)時(shí)間，達(dá)到預(yù)防系統(tǒng)斷煤的目的。
自動(dòng)疏松功能――在自動(dòng)疏松方式時(shí)，不需要運(yùn)行操作人員的干預(yù)，當(dāng)疏松系統(tǒng)投入運(yùn)行，且給料機(jī)運(yùn)行30s后，自動(dòng)疏松裝置處于自動(dòng)狀態(tài)。斷煤傳感器檢測到斷煤信號并經(jīng)過PLC處理后，電氣控制面板的斷煤指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)疏松機(jī)。此時(shí)電氣控制面板的疏松動(dòng)作指示燈點(diǎn)亮，疏松機(jī)開始工作。在疏松機(jī)動(dòng)作的過程中，如果斷煤傳感器檢測到的斷料信號消失，即電氣控制面板的疏松動(dòng)作指示燈熄滅，則疏松機(jī)會(huì)自動(dòng)停止。如果疏松機(jī)動(dòng)作四個(gè)周期后，電氣控制面板的疏松動(dòng)作指示燈仍處于點(diǎn)亮狀態(tài)，則發(fā)出斷料報(bào)警熱工信號，請求運(yùn)行人員檢查處理。
DCS方啟動(dòng)疏松功能――就地控制柜上預(yù)留有遠(yuǎn)程控制的接口，輸出斷煤故障報(bào)警信號和疏松機(jī)運(yùn)行信號，便于運(yùn)行人員的監(jiān)視；并接受DCS來的疏松機(jī)啟停信號。這些信號均為干接點(diǎn)，外部電纜接線采用接線端子。
斷煤判斷及報(bào)警――采用2個(gè)傾斜開關(guān)，反應(yīng)靈敏，保證斷煤、堵煤等信號傳遞準(zhǔn)確，進(jìn)行邏輯判斷，保證信號的及時(shí)性和可靠性，確保疏松機(jī)能根據(jù)信號及時(shí)、準(zhǔn)確啟動(dòng)。
油泵電機(jī)保護(hù)功能――采用進(jìn)口過流繼電器（智能電機(jī)保護(hù)器），可對發(fā)生過流、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障的電機(jī)實(shí)施保護(hù)。當(dāng)油泵電機(jī)過載或缺相時(shí)發(fā)出“油泵過載”指示。1秒后，自動(dòng)進(jìn)行斷電復(fù)位，如在6秒內(nèi)連續(xù)2次過載，則判斷油泵真正過載，過流繼電器斷電，油泵電機(jī)停止運(yùn)行，待故障處理完畢按下啟動(dòng)按鈕，則繼續(xù)正常工作。
液壓系統(tǒng)超壓、過載保護(hù)功能――液壓控制部分采用中高壓設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的工作壓力4MPa. 額定壓力6.3MPa，短時(shí)間內(nèi)的最高工作壓力高達(dá)12MPa。液壓控制系統(tǒng)裝有溢流閥，將油壓限制在6MPa以內(nèi)；而油泵智能電機(jī)保護(hù)器監(jiān)測的電流信號經(jīng)過程序控制保證系統(tǒng)油壓在8MPa以下，從而系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械和電控油壓的雙重保護(hù)。為防止誤操作，液壓系統(tǒng)調(diào)試好后，將溢流閥上的壓力調(diào)整旋鈕上的螺絲緊死，并將壓力旋鈕后的旋轉(zhuǎn)套旋轉(zhuǎn)并頂住壓力旋轉(zhuǎn)按鈕，確保壓力調(diào)整好后不再變動(dòng)。
順控和時(shí)控共存，順控優(yōu)先功能――同時(shí)控制在PLC內(nèi)部時(shí)間繼電器控制疏松動(dòng)作周期的同時(shí)又采用了位置傳感器（安裝在疏松機(jī)油缸上），當(dāng)油缸動(dòng)作到位后，動(dòng)作方向立刻翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了順控和時(shí)控同時(shí)控制，并且順控優(yōu)先，從而提高了疏松效率。
動(dòng)作計(jì)數(shù)指示功能――裝置面板上設(shè)計(jì)數(shù)器，可準(zhǔn)確的記錄疏松機(jī)動(dòng)作的次數(shù)，在PLC內(nèi)部設(shè)有計(jì)數(shù)器，也可記錄斷煤時(shí)，疏松機(jī)自動(dòng)動(dòng)作的次數(shù)，方便運(yùn)行人員監(jiān)視、分析和管理。
壓力表減震功能――壓力表前帶有一個(gè)阻尼裝置，可以緩沖起壓時(shí)油對表體的沖擊，使其具有防震功能。
拉桿上下錯(cuò)位、導(dǎo)向定位功能――拉桿、刮板在保證能將堵煤疏松的同時(shí)，刮板弧線與原煤倉弧線保證一致，安裝在同一煤斗內(nèi)的疏松機(jī)組件的高度不同（上下錯(cuò)位），避免搭橋連接形成堵煤，并且2臺(tái)疏松機(jī)帶動(dòng)拉桿同時(shí)向下或向上運(yùn)動(dòng)，最后動(dòng)作周期結(jié)束拉桿停在上段位置。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，拉桿處于下部位置時(shí)，倉壁的曲線和拉桿之間的縫隙最大，容易產(chǎn)生夾煤現(xiàn)象，造成疏松設(shè)備的卡澀。動(dòng)作周期結(jié)束時(shí)拉桿停在上段位置，有效地消除了設(shè)備發(fā)生卡澀的情況。在合理位置安裝導(dǎo)向定位卡箍，使力的傳遞方向更加穩(wěn)定，達(dá)到更好的疏煤效果。
疏松機(jī)典型：
大慶油田熱電廠――每套原煤斗疏松機(jī)、截門采用一臺(tái)一帶二型自動(dòng)疏松裝置，即配置一套液壓泵站、一套控制裝置、四臺(tái)疏松機(jī)（安裝在原煤斗內(nèi)壁）、兩臺(tái)截門以及一套煤流檢測開關(guān)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)疏松及開關(guān)截門功能。
整套系統(tǒng)采用S7-300集中控制方式，共設(shè)置一個(gè)主站和六個(gè)就地控制柜。
PLC主控柜置于集控室，柜內(nèi)配備西門子S7-300系列 PLC、通訊設(shè)備、24V直流電源、斷路器、中間繼電器、端子等，用于對單臺(tái)爐的所有疏松機(jī)和截門設(shè)備進(jìn)行控制、監(jiān)視。另外，PLC通過ProfiBUS-DP或MPI網(wǎng)絡(luò)連接與上位機(jī)通訊，上位機(jī)通過該網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視生產(chǎn)過程及設(shè)備的參數(shù)和狀態(tài)，包括故障和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控、及網(wǎng)絡(luò)化的程序上傳和下載，達(dá)到集中控制的目的。
圖2：S7-300控制方案示意圖
錦州熱電廠項(xiàng)目――六個(gè)煤倉的疏松機(jī)通過一臺(tái)控制柜控制，油站置于就地。
圖3：錦州控制柜
出口項(xiàng)目――土耳其ICDAS BIGA電廠、印度尼西亞中爪哇2×300MW燃煤電站、澳大利亞電廠、土耳其SILOPI電廠、土耳其EREN電廠。
圖4：澳大利亞Millmerran電廠疏松機(jī)現(xiàn)場安裝
圖5：土耳其控制柜
其他：疏松機(jī)結(jié)合機(jī)械振打――典型：華電能源牡丹江第二發(fā)電廠#5、#6、#7機(jī)組
該廠原煤倉裝有機(jī)械振打，但效果很差，2005年3月秦皇島華電測控設(shè)備有限公司對牡二電廠疏煤系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在#5、#6、#7機(jī)組共六個(gè)原煤倉上各安裝一臺(tái)HDSC-SSJ.1.1-P-2型煤倉自動(dòng)疏松裝置，改造完成后運(yùn)行效果不是很理想。
2008年11月，該公司工程技術(shù)人員對#5機(jī)組設(shè)備進(jìn)行消缺時(shí)發(fā)現(xiàn)，給煤機(jī)斷煤后，運(yùn)行人員只操作機(jī)械振打，不操作煤倉自動(dòng)疏松裝置，結(jié)果是無法解決給煤機(jī)斷煤問題。之后，運(yùn)行人員用大錘對煤倉本體進(jìn)行敲擊，效果仍不理想。此時(shí)華電測控工程技術(shù)人員啟動(dòng)煤倉自動(dòng)疏松裝置，立時(shí)就有碎煤稀松地滑落，待疏松機(jī)停止運(yùn)行后，該技術(shù)人員又操作了振打，大量的煤傾落下來，此情形3天發(fā)生2次。至此，此次#5機(jī)組給煤機(jī)斷煤問題得到基本解決。
2009年1月，該公司工程技術(shù)人員將#5、#6、#7爐#1、#2疏松機(jī)定時(shí)時(shí)間調(diào)整為1、2、3小時(shí)，選擇2小時(shí)，觀察3天，#1疏松機(jī)動(dòng)作28次，#2由于液壓油沒有及時(shí)補(bǔ)充，沒有投運(yùn)。詢問運(yùn)行人員，三天內(nèi)#1給煤機(jī)只發(fā)生過一次斷煤，#2給煤機(jī)斷煤比較頻繁（58次）。
經(jīng)華電測控工程技術(shù)人員現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，牡二電廠#5、#6、#7三個(gè)機(jī)組的6個(gè)煤倉均為雙曲線煤倉，下口收口不是十分緊湊，落煤管上口（方圓結(jié)）直徑比較大，機(jī)械振打確實(shí)有效果。但是如果在落煤管下口收口嚴(yán)重或落煤管是圓錐形的廠，機(jī)械振打肯定沒有效果，而且還容易造成原煤愈振愈實(shí)，使原煤更加不易流動(dòng)，成為一體，徹底棚實(shí)。
從這個(gè)案例中不難發(fā)現(xiàn)，僅憑機(jī)械振打是無法徹底解決煤倉棚、堵煤問題的。
疏松機(jī)結(jié)合空氣炮――典型：江蘇江陰夏港電廠
該廠原煤倉裝有空氣炮，但煤倉棚、堵煤的現(xiàn)象仍然很頻繁，且一旦給煤機(jī)斷煤，流量很難恢復(fù)。2005年9月，秦皇島華電測控設(shè)備有限公司對夏港電廠疏煤系統(tǒng)進(jìn)行了改造，即在原煤倉上安裝疏松機(jī)（2種型號），保留不妨礙疏松機(jī)運(yùn)行的其他空氣炮。改造后，疏煤效果很好，給煤機(jī)斷煤現(xiàn)象很少發(fā)生，尤其是集中控制方式（整個(gè)機(jī)組的疏松機(jī)由2臺(tái)液壓油站電氣控制部分置于主控室，液壓油站置于就地，包含上位機(jī)畫面），縮短了斷煤時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了檢修成本，優(yōu)化了人力資源，得到該廠檢修、運(yùn)行、管理人員的一致好評。
綜上，僅憑機(jī)械振打和空氣炮是不能徹底解決火力發(fā)電廠給煤系統(tǒng)斷煤問題的，疏松機(jī)是火力發(fā)電廠疏煤系統(tǒng)最佳配置，選擇質(zhì)量和功能有保障的廠家即能在很大程度上減少給煤機(jī)斷煤次數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率。
