火力發電廠疏煤系統配置解析
日期：2015-03-24 閱讀數：
火力發電廠疏煤系統配置解析
夏 磊
（河北省 秦皇島市 秦皇島華電測控設備有限公司 066000）
摘要：如今火力發電廠疏煤系統無非是疏松機、振打器、空氣炮等三種配置，有的廠還配置有疏松機結合振打器，有的廠配置有疏松機結合空氣炮。我們結合煤倉的特點，從各種疏松設備的原理和設計功能著手，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.
火力發電廠給煤系統的煤倉大都是水泥、鋼等結構組成。其結構形狀基本相同，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流動，愈向下流動，截面積愈小，對煤本身形成擠壓，增大磨擦系數，造成堵塞。煤的水分含量、粗細度比、溫度變化、煤在容器內存放時間長短、容器壁磨擦系數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的產品。
1、機械振打器
大部分的振打器就是基于靜電除塵而發展起來的。各行業中使用較為普遍的振打器有機械振打器和電磁振打器。機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軸上的搖臂錘對極板進行輪流振打；彈簧凸輪振打器是通過類似于凸輪的裝置產生周期振打動作。
由于振動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重，且振動器噪音較大，所以振動器是最早被淘汰的產品。
2、空氣炮
空氣炮是以突然噴出的壓縮氣體的強烈氣流，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，這種突然釋放的膨脹沖擊波，克服了物料靜摩擦，使容器內的物料又一次恢復流動．它是利用空氣動力原理，工作介質為空氣，由差壓裝置和快速排氣閥、瞬間將空氣壓力能轉變成空氣射流動力能，可以產生強大的沖擊力，是一種吹灰設備。
空氣炮由于工作面積每個只有0.004m2，結構與維修不便，故仍未徹底解決堵塞問題。
3、疏松機
疏松機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（國產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（國產天正、法國施耐德）、接觸器（國產天正、法國施耐德）、智能電機保護器（韓國三和HDSC系列）、中間繼電器（日本歐姆龍、法國施耐德）、計數器（日本歐姆龍）等組成；液壓控制部分主要由電機、油泵、油箱、電磁閥、溢流閥、壓力表、液位計等組成。疏松組件主要由油缸、拉桿、刮板以及限位開關等組成。
疏松機采用了電、液一體化設計。PLC作為電氣控制指揮中心，液壓控制油站系統作為接收電氣控制中心的指令，疏松組件作為系統的執行機構，通過液壓傳遞的方式完成疏松動作。疏松機具有如下功能：
圖1：疏松機控制面板
緊急停止功能――面板上配置一個緊急停止按扭（Φ60mm，大蘑菇頭，旋轉復位），遇緊急情況可使空開后的系統斷電，后決定是否恢復或者進行檢修。
就地疏松功能――電源指示燈點亮時，操作人員按下啟動按鈕，PLC接到指令并根據控制邏輯控制疏松機進行動作。此時，疏松動作指示燈點亮，疏松機油缸下、上往復動作一次，開始疏松，油缸恢復原位，疏松機停止，疏松結束。整個疏松過程為一個周期。
定時疏松功能――定時啟動用于長時間內沒有斷煤信號來時自動啟動疏松裝置，有利于預防煤倉“棚煤”，防止板結限制疏松機動作。操作人員可以根據現場實際情況設定定時時間，達到預防系統斷煤的目的。
自動疏松功能――在自動疏松方式時，不需要運行操作人員的干預，當疏松系統投入運行，且給料機運行30s后，自動疏松裝置處于自動狀態。斷煤傳感器檢測到斷煤信號并經過PLC處理后，電氣控制面板的斷煤指示燈點亮，同時自動啟動疏松機。此時電氣控制面板的疏松動作指示燈點亮，疏松機開始工作。在疏松機動作的過程中，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作指示燈熄滅，則疏松機會自動停止。如果疏松機動作四個周期后，電氣控制面板的疏松動作指示燈仍處于點亮狀態，則發出斷料報警熱工信號，請求運行人員檢查處理。
DCS方啟動疏松功能――就地控制柜上預留有遠程控制的接口，輸出斷煤故障報警信號和疏松機運行信號，便于運行人員的監視；并接受DCS來的疏松機啟停信號。這些信號均為干接點，外部電纜接線采用接線端子。
斷煤判斷及報警――采用2個傾斜開關，反應靈敏，保證斷煤、堵煤等信號傳遞準確，進行邏輯判斷，保證信號的及時性和可靠性，確保疏松機能根據信號及時、準確啟動。
油泵電機保護功能――采用進口過流繼電器（智能電機保護器），可對發生過流、缺相、堵轉等故障的電機實施保護。當油泵電機過載或缺相時發出“油泵過載”指示。1秒后，自動進行斷電復位，如在6秒內連續2次過載，則判斷油泵真正過載，過流繼電器斷電，油泵電機停止運行，待故障處理完畢按下啟動按鈕，則繼續正常工作。
液壓系統超壓、過載保護功能――液壓控制部分采用中高壓設計，液壓系統的工作壓力4MPa. 額定壓力6.3MPa，短時間內的最高工作壓力高達12MPa。液壓控制系統裝有溢流閥，將油壓限制在6MPa以內；而油泵智能電機保護器監測的電流信號經過程序控制保證系統油壓在8MPa以下，從而系統實現了機械和電控油壓的雙重保護。為防止誤操作，液壓系統調試好后，將溢流閥上的壓力調整旋鈕上的螺絲緊死，并將壓力旋鈕后的旋轉套旋轉并頂住壓力旋轉按鈕，確保壓力調整好后不再變動。
順控和時控共存，順控優先功能――同時控制在PLC內部時間繼電器控制疏松動作周期的同時又采用了位置傳感器（安裝在疏松機油缸上），當油缸動作到位后，動作方向立刻翻轉，實現了順控和時控同時控制，并且順控優先，從而提高了疏松效率。
動作計數指示功能――裝置面板上設計數器，可準確的記錄疏松機動作的次數，在PLC內部設有計數器，也可記錄斷煤時，疏松機自動動作的次數，方便運行人員監視、分析和管理。
壓力表減震功能――壓力表前帶有一個阻尼裝置，可以緩沖起壓時油對表體的沖擊，使其具有防震功能。
拉桿上下錯位、導向定位功能――拉桿、刮板在保證能將堵煤疏松的同時，刮板弧線與原煤倉弧線保證一致，安裝在同一煤斗內的疏松機組件的高度不同（上下錯位），避免搭橋連接形成堵煤，并且2臺疏松機帶動拉桿同時向下或向上運動，最后動作周期結束拉桿停在上段位置。多年的實踐經驗證明，拉桿處于下部位置時，倉壁的曲線和拉桿之間的縫隙最大，容易產生夾煤現象，造成疏松設備的卡澀。動作周期結束時拉桿停在上段位置，有效地消除了設備發生卡澀的情況。在合理位置安裝導向定位卡箍，使力的傳遞方向更加穩定，達到更好的疏煤效果。
疏松機典型：
大慶油田熱電廠――每套原煤斗疏松機、截門采用一臺一帶二型自動疏松裝置，即配置一套液壓泵站、一套控制裝置、四臺疏松機（安裝在原煤斗內壁）、兩臺截門以及一套煤流檢測開關，并實現自動疏松及開關截門功能。
整套系統采用S7-300集中控制方式，共設置一個主站和六個就地控制柜。
PLC主控柜置于集控室，柜內配備西門子S7-300系列 PLC、通訊設備、24V直流電源、斷路器、中間繼電器、端子等，用于對單臺爐的所有疏松機和截門設備進行控制、監視。另外，PLC通過ProfiBUS-DP或MPI網絡連接與上位機通訊，上位機通過該網絡監視生產過程及設備的參數和狀態，包括故障和報警，實現數據采集、設備監控、及網絡化的程序上傳和下載，達到集中控制的目的。
圖2：S7-300控制方案示意圖
錦州熱電廠項目――六個煤倉的疏松機通過一臺控制柜控制，油站置于就地。
圖3：錦州控制柜
出口項目――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電廠疏松機現場安裝
圖5：土耳其控制柜
其他：疏松機結合機械振打――典型：華電能源牡丹江第二發電廠#5、#6、#7機組
該廠原煤倉裝有機械振打，但效果很差，2005年3月秦皇島華電測控設備有限公司對牡二電廠疏煤系統進行了改造，在#5、#6、#7機組共六個原煤倉上各安裝一臺HDSC-SSJ.1.1-P-2型煤倉自動疏松裝置，改造完成后運行效果不是很理想。
2008年11月，該公司工程技術人員對#5機組設備進行消缺時發現，給煤機斷煤后，運行人員只操作機械振打，不操作煤倉自動疏松裝置，結果是無法解決給煤機斷煤問題。之后，運行人員用大錘對煤倉本體進行敲擊，效果仍不理想。此時華電測控工程技術人員啟動煤倉自動疏松裝置，立時就有碎煤稀松地滑落，待疏松機停止運行后，該技術人員又操作了振打，大量的煤傾落下來，此情形3天發生2次。至此，此次#5機組給煤機斷煤問題得到基本解決。
2009年1月，該公司工程技術人員將#5、#6、#7爐#1、#2疏松機定時時間調整為1、2、3小時，選擇2小時，觀察3天，#1疏松機動作28次，#2由于液壓油沒有及時補充，沒有投運。詢問運行人員，三天內#1給煤機只發生過一次斷煤，#2給煤機斷煤比較頻繁（58次）。
經華電測控工程技術人員現場觀察發現，牡二電廠#5、#6、#7三個機組的6個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）直徑比較大，機械振打確實有效果。但是如果在落煤管下口收口嚴重或落煤管是圓錐形的廠，機械振打肯定沒有效果，而且還容易造成原煤愈振愈實，使原煤更加不易流動，成為一體，徹底棚實。
從這個案例中不難發現，僅憑機械振打是無法徹底解決煤倉棚、堵煤問題的。
疏松機結合空氣炮――典型：江蘇江陰夏港電廠
該廠原煤倉裝有空氣炮，但煤倉棚、堵煤的現象仍然很頻繁，且一旦給煤機斷煤，流量很難恢復。2005年9月，秦皇島華電測控設備有限公司對夏港電廠疏煤系統進行了改造，即在原煤倉上安裝疏松機（2種型號），保留不妨礙疏松機運行的其他空氣炮。改造后，疏煤效果很好，給煤機斷煤現象很少發生，尤其是集中控制方式（整個機組的疏松機由2臺液壓油站電氣控制部分置于主控室，液壓油站置于就地，包含上位機畫面），縮短了斷煤時間，提高了生產效率，節約了檢修成本，優化了人力資源，得到該廠檢修、運行、管理人員的一致好評。
綜上，僅憑機械振打和空氣炮是不能徹底解決火力發電廠給煤系統斷煤問題的，疏松機是火力發電廠疏煤系統最佳配置，選擇質量和功能有保障的廠家即能在很大程度上減少給煤機斷煤次數，從而提高生產效率。
