火力发电厂疏煤系统配置解析
日期：2015-03-24 阅读数：
火力发电厂疏煤系统配置解析
夏 磊
（河北省 秦皇岛市 秦皇岛华电测控设备有限公司 066000）
摘要：如今火力发电厂疏煤系统无非是疏松机、振打器、空气炮等三种配置，有的厂还配置有疏松机结合振打器，有的厂配置有疏松机结合空气炮。我们结合煤仓的特点，从各种疏松设备的原理和设计功能着手，来分析各种配置的合理性和效果的好坏。
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.
火力发电厂给煤系统的煤仓大都是水泥、钢等结构组成。其结构形状基本相同，上部呈方形、圆柱体，下部呈方锥、圆锥或双曲线形。上口大，下口小，上口进煤，下口排放煤，煤自上而下靠自重下落。下落的煤在锥形容器内流动，愈向下流动，截面积愈小，对煤本身形成挤压，增大磨擦系数，造成堵塞。煤的水分含量、粗细度比、温度变化、煤在容器内存放时间长短、容器壁磨擦系数大小都是造成堵塞的原因。
下面介绍几种普遍用于疏煤系统的产品。
1、机械振打器
大部分的振打器就是基于静电除尘而发展起来的。各行业中使用较为普遍的振打器有机械振打器和电磁振打器。机械振打器主要有锤击振打器和弹簧凸轮振打器，锤击振打器是靠装在回转轴上的摇臂锤对极板进行轮流振打；弹簧凸轮振打器是通过类似于凸轮的装置产生周期振打动作。
由于振动器将上端棚煤处理下来后，下端仍有堵煤，造成煤仓下口堵煤更严重，且振动器噪音较大，所以振动器是最早被淘汰的产品。
2、空气炮
空气炮是以突然喷出的压缩气体的强烈气流，以超过1马赫(音速)的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料静摩擦，使容器内的物料又一次恢复流动．它是利用空气动力原理，工作介质为空气，由差压装置和快速排气阀、瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能，可以产生强大的冲击力，是一种吹灰设备。
空气炮由于工作面积每个只有0.004m2，结构与维修不便，故仍未彻底解决堵塞问题。
3、疏松机
疏松机主要由控制装置和疏松组件两部分组成。
其中控制装置由电气控制部分和液压控制部分组成，电气控制部分主要由物流检测系统（国产HDSC-QXKG、美国拉姆齐20-39）、可编程控制器（日本三菱FX系列、法国施耐德TWDIO系列、德国西门子LOGO和S7系列等）、空开（国产天正、法国施耐德）、接触器（国产天正、法国施耐德）、智能电机保护器（韩国三和HDSC系列）、中间继电器（日本欧姆龙、法国施耐德）、计数器（日本欧姆龙）等组成；液压控制部分主要由电机、油泵、油箱、电磁阀、溢流阀、压力表、液位计等组成。疏松组件主要由油缸、拉杆、刮板以及限位开关等组成。
疏松机采用了电、液一体化设计。PLC作为电气控制指挥中心，液压控制油站系统作为接收电气控制中心的指令，疏松组件作为系统的执行机构，通过液压传递的方式完成疏松动作。疏松机具有如下功能：
图1：疏松机控制面板
紧急停止功能――面板上配置一个紧急停止按扭（Φ60mm，大蘑菇头，旋转复位），遇紧急情况可使空开后的系统断电，后决定是否恢复或者进行检修。
就地疏松功能――电源指示灯点亮时，操作人员按下启动按钮，PLC接到指令并根据控制逻辑控制疏松机进行动作。此时，疏松动作指示灯点亮，疏松机油缸下、上往复动作一次，开始疏松，油缸恢复原位，疏松机停止，疏松结束。整个疏松过程为一个周期。
定时疏松功能――定时启动用于长时间内没有断煤信号来时自动启动疏松装置，有利于预防煤仓“棚煤”，防止板结限制疏松机动作。操作人员可以根据现场实际情况设定定时时间，达到预防系统断煤的目的。
自动疏松功能――在自动疏松方式时，不需要运行操作人员的干预，当疏松系统投入运行，且给料机运行30s后，自动疏松装置处于自动状态。断煤传感器检测到断煤信号并经过PLC处理后，电气控制面板的断煤指示灯点亮，同时自动启动疏松机。此时电气控制面板的疏松动作指示灯点亮，疏松机开始工作。在疏松机动作的过程中，如果断煤传感器检测到的断料信号消失，即电气控制面板的疏松动作指示灯熄灭，则疏松机会自动停止。如果疏松机动作四个周期后，电气控制面板的疏松动作指示灯仍处于点亮状态，则发出断料报警热工信号，请求运行人员检查处理。
DCS方启动疏松功能――就地控制柜上预留有远程控制的接口，输出断煤故障报警信号和疏松机运行信号，便于运行人员的监视；并接受DCS来的疏松机启停信号。这些信号均为干接点，外部电缆接线采用接线端子。
断煤判断及报警――采用2个倾斜开关，反应灵敏，保证断煤、堵煤等信号传递准确，进行逻辑判断，保证信号的及时性和可靠性，确保疏松机能根据信号及时、准确启动。
油泵电机保护功能――采用进口过流继电器（智能电机保护器），可对发生过流、缺相、堵转等故障的电机实施保护。当油泵电机过载或缺相时发出“油泵过载”指示。1秒后，自动进行断电复位，如在6秒内连续2次过载，则判断油泵真正过载，过流继电器断电，油泵电机停止运行，待故障处理完毕按下启动按钮，则继续正常工作。
液压系统超压、过载保护功能――液压控制部分采用中高压设计，液压系统的工作压力4MPa. 额定压力6.3MPa，短时间内的最高工作压力高达12MPa。液压控制系统装有溢流阀，将油压限制在6MPa以内；而油泵智能电机保护器监测的电流信号经过程序控制保证系统油压在8MPa以下，从而系统实现了机械和电控油压的双重保护。为防止误操作，液压系统调试好后，将溢流阀上的压力调整旋钮上的螺丝紧死，并将压力旋钮后的旋转套旋转并顶住压力旋转按钮，确保压力调整好后不再变动。
顺控和时控共存，顺控优先功能――同时控制在PLC内部时间继电器控制疏松动作周期的同时又采用了位置传感器（安装在疏松机油缸上），当油缸动作到位后，动作方向立刻翻转，实现了顺控和时控同时控制，并且顺控优先，从而提高了疏松效率。
动作计数指示功能――装置面板上设计数器，可准确的记录疏松机动作的次数，在PLC内部设有计数器，也可记录断煤时，疏松机自动动作的次数，方便运行人员监视、分析和管理。
压力表减震功能――压力表前带有一个阻尼装置，可以缓冲起压时油对表体的冲击，使其具有防震功能。
拉杆上下错位、导向定位功能――拉杆、刮板在保证能将堵煤疏松的同时，刮板弧线与原煤仓弧线保证一致，安装在同一煤斗内的疏松机组件的高度不同（上下错位），避免搭桥连接形成堵煤，并且2台疏松机带动拉杆同时向下或向上运动，最后动作周期结束拉杆停在上段位置。多年的实践经验证明，拉杆处于下部位置时，仓壁的曲线和拉杆之间的缝隙最大，容易产生夹煤现象，造成疏松设备的卡涩。动作周期结束时拉杆停在上段位置，有效地消除了设备发生卡涩的情况。在合理位置安装导向定位卡箍，使力的传递方向更加稳定，达到更好的疏煤效果。
疏松机典型：
大庆油田热电厂――每套原煤斗疏松机、截门采用一台一带二型自动疏松装置，即配置一套液压泵站、一套控制装置、四台疏松机（安装在原煤斗内壁）、两台截门以及一套煤流检测开关，并实现自动疏松及开关截门功能。
整套系统采用S7-300集中控制方式，共设置一个主站和六个就地控制柜。
PLC主控柜置于集控室，柜内配备西门子S7-300系列 PLC、通讯设备、24V直流电源、断路器、中间继电器、端子等，用于对单台炉的所有疏松机和截门设备进行控制、监视。另外，PLC通过ProfiBUS-DP或MPI网络连接与上位机通讯，上位机通过该网络监视生产过程及设备的参数和状态，包括故障和报警，实现数据采集、设备监控、及网络化的程序上传和下载，达到集中控制的目的。
图2：S7-300控制方案示意图
锦州热电厂项目――六个煤仓的疏松机通过一台控制柜控制，油站置于就地。
图3：锦州控制柜
出口项目――土耳其ICDAS BIGA电厂、印度尼西亚中爪哇2×300MW燃煤电站、澳大利亚电厂、土耳其SILOPI电厂、土耳其EREN电厂。
图4：澳大利亚Millmerran电厂疏松机现场安装
图5：土耳其控制柜
其他：疏松机结合机械振打――典型：华电能源牡丹江第二发电厂#5、#6、#7机组
该厂原煤仓装有机械振打，但效果很差，2005年3月秦皇岛华电测控设备有限公司对牡二电厂疏煤系统进行了改造，在#5、#6、#7机组共六个原煤仓上各安装一台HDSC-SSJ.1.1-P-2型煤仓自动疏松装置，改造完成后运行效果不是很理想。
2008年11月，该公司工程技术人员对#5机组设备进行消缺时发现，给煤机断煤后，运行人员只操作机械振打，不操作煤仓自动疏松装置，结果是无法解决给煤机断煤问题。之后，运行人员用大锤对煤仓本体进行敲击，效果仍不理想。此时华电测控工程技术人员启动煤仓自动疏松装置，立时就有碎煤稀松地滑落，待疏松机停止运行后，该技术人员又操作了振打，大量的煤倾落下来，此情形3天发生2次。至此，此次#5机组给煤机断煤问题得到基本解决。
2009年1月，该公司工程技术人员将#5、#6、#7炉#1、#2疏松机定时时间调整为1、2、3小时，选择2小时，观察3天，#1疏松机动作28次，#2由于液压油没有及时补充，没有投运。询问运行人员，三天内#1给煤机只发生过一次断煤，#2给煤机断煤比较频繁（58次）。
经华电测控工程技术人员现场观察发现，牡二电厂#5、#6、#7三个机组的6个煤仓均为双曲线煤仓，下口收口不是十分紧凑，落煤管上口（方圆结）直径比较大，机械振打确实有效果。但是如果在落煤管下口收口严重或落煤管是圆锥形的厂，机械振打肯定没有效果，而且还容易造成原煤愈振愈实，使原煤更加不易流动，成为一体，彻底棚实。
从这个案例中不难发现，仅凭机械振打是无法彻底解决煤仓棚、堵煤问题的。
疏松机结合空气炮――典型：江苏江阴夏港电厂
该厂原煤仓装有空气炮，但煤仓棚、堵煤的现象仍然很频繁，且一旦给煤机断煤，流量很难恢复。2005年9月，秦皇岛华电测控设备有限公司对夏港电厂疏煤系统进行了改造，即在原煤仓上安装疏松机（2种型号），保留不妨碍疏松机运行的其他空气炮。改造后，疏煤效果很好，给煤机断煤现象很少发生，尤其是集中控制方式（整个机组的疏松机由2台液压油站电气控制部分置于主控室，液压油站置于就地，包含上位机画面），缩短了断煤时间，提高了生产效率，节约了检修成本，优化了人力资源，得到该厂检修、运行、管理人员的一致好评。
综上，仅凭机械振打和空气炮是不能彻底解决火力发电厂给煤系统断煤问题的，疏松机是火力发电厂疏煤系统最佳配置，选择质量和功能有保障的厂家即能在很大程度上减少给煤机断煤次数，从而提高生产效率。
