提高火电厂自动采样装置可靠性初探.doc

提高火力发电厂自动采样装置运行可靠性初探
邵斌田
（华能吉林发电有限公司长春热电厂，吉林 长春 130216）
摘 要：阐述了火力发电厂燃煤自动采样装置正常投入运行的重要意义，总结了目前自动采样装置存在的主要问题，并对如何解决这些问题，提高自动采样装置运行可靠性进行了初步探讨。
关键词：自动采样的重要意义 存在主要问题与解决方法探讨
目前，我国的电力工业的结构仍是以火力发电为主。火力发电厂耗用大量燃煤，成为我国煤炭工业的最大用户，燃煤消耗就占电厂生产成本的75%左右。因此，能否对燃煤质量实现有效控制，对发电企业节省能源，降低发电成本来讲，具有重要的意义。
本文从电厂实现燃煤自动采样的意义、目前燃煤自动采样装置存在的主要问题及解决办法两个方面进行了初步探讨。
一、火力发电厂实现燃煤自动采样的意义
火力发电厂燃煤的质量分析包括采样、制样和分析。用少量样品的分析结果代表一批燃煤的质量，必然会有偏差。该偏差由采样偏差、制样偏差、分析偏差构成，三者当中采样偏差最大。分析结果偏差太大时还可以重新分析，而样品无代表性时往往由于煤已运走或进炉燃烧，无法重新或者说根本不具备重新采样的条件和可能。
我厂发电总装机容量700MW，收到基低位发热量Qnet.ar为3600千卡左右，全年平均日耗原煤量约6000吨。实现了燃煤全部自动采样（火车来煤），与人工采样相比较，如果燃煤样品准确率提高1/1000（实际应高于此值），等效于全年节约原煤21900吨，按照300元/吨计算，年节约生产成本657万元。这对于目前吉林省内火力发电企业来说意义非常重大。
既然自动采样的实现对火力发电企业有如此重要的意义，那么，认真总结分析自动采样装置目前存在的主要问题、探讨解决这些问题的有效方法，至关重要。
二、自动采样装置存在的主要问题及解决办法
进入上个世纪五十年代以后，国内外的电力设备设计工作者，就对入厂煤机械采制样设备进行了大量的研究，但由于国内的煤质和外国的精煤、煤质相比，煤质较差，内含杂质太多。90年以前从国外进口的入厂煤机械采制样设备基本上都不能正常运转，90年代开始国内采制样设备大量的研制，但客观地说，真正能正常平稳运转又能达到国标要求的入厂煤火车采制样设备确实不多，必须根据企业燃烧原煤的实际情况，不断改进和优化，才能逐步实现连续稳定投入运行。
（一）目前国内自动采样装置存在的主要问题
1、采样头控制定位不准确，不能满足国标要求的3点甚至5点法，7点法采样。
2、采样装置不能真正实现国标要求的全断面采样，且采样头全断面采样时易堵塞；采样头对大块的矸石，煤块和冻煤无法采集；采样头和系统密封不好，煤尘太大，直接影响工作环境。
3、破碎机设计不合理。要么频繁出现堵塞，直接影响设备正常运转；要么速度太快，由于高速旋转磨擦产生热量消耗水份，产生风穴使煤样水份掉失太多。
4、余煤返回设计不合理，影响采样效率且易造成现场煤尘飞扬，污染环境。
5、煤样没有很好的混匀，缩分后煤样没有代表性，不能达到国标要求。
（二）主要解决措施和办法
根据几年来对采制样设备的了解和研究，整理出以下主要做法或者说措施，仅供大家参考。
1、首先需对电厂可能燃用的煤炭进行全面的分析和预估，确定燃煤的水份，粘度，性能，根据不同的煤种，在基建或设备选择阶段把好关，避免不必要的重复投资。特别要关注粘度较高，水份也比较大的煤种，破碎比一定不能大，采取多级破碎和多级缩分，使采制样系统更加流畅。
建议破碎设备出口粒度选择13mm为宜，避免或者减少堵塞在采样阶段的发生，能够极大地提高采样系统的运行可靠性，制样室破碎流程中再来解决燃煤粘度大、水分大问题很容易，这一点至关重要。
2、采用超声波多路测量位置，精确定位满足多点采样要求；长距螺旋采样头全断面采样，满足国标全断面采样要求。
3、由于采样头采用液压驱动运行较为稳定，故对现场环境要求严格，东北地区需考虑系统伴热，运行管理中冬季考虑提前30—60min启动液压系统。同时采用硬齿面减速机驱动和下行，硬齿面减速机驱动链轮链条带动采样头采样，专用合金采样头刀具，可快速破碎矸石，煤块和一般硬度的冻煤。从运行实际效果看，较为稳定，基本能够实现冬季设备连续投用。
采样头上端易发生堵塞，采用正反双螺旋强制性出料，冬季同时考虑每个运行班次结束后及时清理等措施，基本能够得到解决。
4、一台采样设备使用的好坏，与它整套的技术参数配比有很大关系，首先是采样的频率，破碎机的破碎比，缩分器的分步，余煤返回的形式，都有很大的关联。
1）怎样选择破碎机，现在国内最实用的破碎机是仿美国福锐特的旋锤式破碎机，破碎腔能全腔打开，非常便于清理，粒度调整便利，更换筛条就可改变粒度的大小。
2）破碎机进料腔要和破碎机内腔设置压力平衡管，使内外腔平衡，破碎腔内要有割风刀，不能使破碎腔内由于高速旋转产生风穴，破碎机入口到破碎反击板处设置清理机构，防止粘接。
3）破碎机的转速推荐控制值：不大于600转/分，并一定要带极贯性轮，增大破碎力矩。转速太快，由于高速旋转磨擦产生热量消耗水份，产生风穴使煤样水份丢失太多，影响发电企业效益。
4）增大缩分量，缩分器要采取多级缩分，增加缩分精度。
5）余煤返回采取随采随返回的结构形式，提高采样效率；余煤返回的回煤口离车装煤面高度不得大于100mm，煤车上方采用硬管，下方采用软连接，以充分控制余煤造成的扬尘问题。
7，螺旋采样头设计和制造时，螺旋筒内孔要加工，螺旋叶片外径和螺旋筒内径配合间隙不得大于0.5mm，转速不得高于205转/分，降低水分损失，同时螺旋采样头抬起时避免出现煤粉泄漏，影响现场环境。
8，余煤返回装置不宜选择斗式提升机，尤其是外水较高灰分大于15%的煤种更要慎重选用斗式提升机。水分大、粘度高时斗式提升机的小挖斗非常容易粘煤，更是发生堵塞现象，造成采样设备运行可靠性的降低。推荐采用胶带输送方式。
9、有很多采样设备不考虑煤样有没有混匀就进入破碎缩分系统，使缩分后的煤样不具代表性。一定要在破碎缩分前把采集到的煤样均匀的混合后再进入破碎缩分，使缩分后的煤样具有代表性。
结束语：燃煤采样装置能否可靠连续投入运行，采集到的煤样是否具有代表性，直接影响发电企业最大的成本组成，如何选择和运行维护好采样设备，对于一个火力发电企业非常重要，相关各级生产、技术管理人员应予以高度重视。

作者简介：
邵斌田，华能吉林发电有限公司长春热电厂燃料部副主任。1991年以来，长期从事燃料系统、脱硫系统的运行与检修管理工作。
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说明：此文2012年9月获得东北三省燃料专业学术研讨会论文评比三等奖