碎煤系统改造方案(第三稿).doc

中电投山西铝业热电厂碎煤系统改造方案（第三稿）根据中电投山西铝业有限公司计划发展部2014年2月27日提供的“热电厂碎煤系统改造项目可行性研究报告编制需要提供的原始设计条件”及2014年3月5日提供的“关于热电厂碎煤系统改造项目部分原始条件的核实”，大致适合的可选方案有三个：即方案一（a1)、方案一（b1)和方案三（见“中电投碎煤系统改造项目可行性研究报告（第二稿）”的七个方案）。但是，由于要满足“瞬时通过碎煤设备的煤量为300-430t/h”，则需要考虑更换筛分机。具体三个方案分述如下：1. 方案一（a1）1.1 布置方式：破碎机与细筛机换位，即“粗筛粗碎细碎”方式， 见下图所示。图1-1 方案一（a1）工艺路线图图1-2 方案一（a1）布置图1.2 需要的来煤条件 来煤粒度150mm，煤质水分150mm的大块煤不要进入系统； （2）拆除原来的粗破机，考虑更换滚筒筛（尺寸相当的筛分机）安装在此位置，筛分粒度设置成30mm,配套建设去粗破机、细破机的溜煤管； （3）拆除原来的滚筒筛，更换新的粗碎机,配套改造相应的的溜煤管； （4）更换细碎机，配套建设去电厂皮带机的溜煤管； （5）相应的设备设施及土建改造。 优点： （1）“先粗筛后破”，对水分要求及筛孔防堵及防磨损稍有利； 缺点： （1）此类工艺布置国内少数电厂采用，有一定的工艺风险； （2）遇湿煤极易堵塞，煤煤矸石含量大时筛分机易损坏； （3）来煤中的合格粒度再进行破碎，有过粉碎造成的浪费； 1.4 生产能力匹配核算来煤首先进入粗筛机。粗筛机采用原来的GTS()-2200/600型笼式滚动筛分机，但需要对其进行改造或设置其粒度30mm，其计算的生产能力为357.87h/t,输煤系统的计算生产能力为345t/h，满足碎煤系统的生产要求。但是，当要满足“瞬时通过碎煤设备的煤量为430t/h”时，需要更换筛分机。若按选择国内某厂生产的GTS()-2200/500型自清式防堵式滚动筛分机考虑，其滚筒直径2000mm,滚筒长度5000mm。若按惯性振动筛及共振筛处理能力的办法进行计算，其生产能力Q=480.48(h/t)，可以满足本系统的要求。但是本滚筒筛的外形尺寸为7512（长）2500（宽）2773（高），原来的滚筒筛外形尺寸为4988（长）2630（宽）3480（高）。在本碎煤楼进行布置的情况见图1-3所示，由于其布置结果不能满足仓壁夹角大于60的要求，所以本筛子不可使用在本碎煤楼的布置中。摆在我们面前的只有两种选择，要么选择一种尺寸不大于原来、能力大、效率高、工作可靠的筛子；要么继续使用原来的筛子，在瞬间通过碎煤设备的煤量大于345t/h时碎煤质量有一定的影响。图1-3 GTS()-2200/500型滚动筛分机的布置示意图若按考虑到国内部分厂家采用振动筛，其筛分效率比滚动筛效率高（一般振动筛筛分效率在90-95%，滚筒筛筛分效率在5060%），但是我国大型振动筛的技术还有待于进一步提高，国产的大型振动筛其振动大、噪音大、故障多、维修困难等。对于系统生产能力为345t/h碎煤系统，其选用单层振动筛尺寸太大，若选用ZSG2060型双层高效园振动筛，其计算能力为384h/t,其外形尺寸为6000（长）2620（宽）2610（高）。对于430t/h碎煤系统，ZSG2080型双层高效园振动筛其外形尺寸为8000（长）2620（宽）3493（高）。按其尺寸在本碎煤系统的碎煤楼里进行布置（见图3-5所示），由于其筛面尺寸较大，筛下溜槽的斜面倾角根本无法满足60的要求，所以在现在的碎煤楼中，布置双层振动筛的方案无法实施。若采用2YKR2452型园振动筛，其计算出力能力为403.2h/t,其外形尺寸为5826（长）4264（宽）2749（高），其尺寸更大，同样无法实施。图14 ZSG2060型双层振动筛在本系统布置的示意图根据中电投山西铝业有限公司2014年2月27日提供的“2013年入炉煤全水指标平均水平在6%”，其来煤所含水分30mm来煤占70%以上，粗筛的筛分效率按50%考虑时)进入该粗碎机，该粗碎机有时可以满足生产条件的要求。当系统产能为430t/h时，只要有52.7%以下燃煤（即30mm来煤占95%以上，粗筛的筛分效率按50%考虑时）可以不更换筛分机，但是这种情况不好实现，所有需要更换粗碎机。根据有关技术规程，本碎煤系统的粗碎机选择重型环锤式碎煤机。国内某厂重型环锤式碎煤机的性能参数见表1-1.表1-1 国内某厂家环锤式破碎机性能参数表 型式型 号额定出力（t/h）入料粒度（mm）出料粒度（mm）转子电动机破碎煤种直径（mm）长度（mm）线速度（mm）功率（KW）转速（r/min）重型HCSCZ-400400350301370120042.3220592硬质煤HCSZ-600600350301370158542.3315592HCSZ-800800350301370197042.3400592HCSZ-10001000350301370255042.3500592本破碎机的额定出力是指入料粒度大于出料粒度的占90%以上，表面水分小于15%,容重为0.81.0t/m3,抗压强度小于12MPa的煤，且合格粒度小于8595%的工况条件下，广泛适用于火力发电厂的各种烟煤、无烟煤和褐煤等煤种坚硬煤的破碎。当系统产能为430t/h时，只要有52.7%以下燃煤（即30mm来煤占95%以上，粗筛的筛分效率按50%考虑时）进入粗碎机，同时还需筛子能力满足、工作可靠的情况下。显然这种条件不好完全保障，所以应当考虑更换粗碎机。考虑到中电投山西铝业发电厂的入厂煤中煤矸石占有一定比例（约占30%）的实际，则可选择HCSZ-1000型重型环锤破碎机，其计算生产能力为415.73t/h，只要系统产能430t/h的96.7%以下的然煤进入粗碎机（小于等于30mm粒度的煤可以占7%以上），就可满足要求。显然对于本系统来煤粒度“小于等于13mm的约占30-40%”，完全满足要求。表3-2 国内某厂家HCSZ1000环锤式破碎机性能参数表序号项目单位数值1设备型号HCSZ102额定出力t/h10003入料粒度/出料粒度mm/mm300/304偶合器型号YOX11505电动机型号YKK560-106电动机功率kW5607电动机电压V60008防护等级/绝缘等级级IP54/F9扰力值KN46.0210外形尺寸(长宽高)mmm4.1993.4331.9511碎煤机本体质量:kg24181本方案中,无论筛分机的筛上物料还是筛下物料，都要进入该细破机，若仍然采用原来的SPM-300型双向细粒破碎机，其计算生产能力为 264.56（/h），不能满足要求，必须更换。可以考虑更换为SPM1820双向可逆锤击式细碎机，其计算生产能力为428.4t/h，基本满足生产要求。 1.5 落煤管需要配套建设的有关溜煤管（或溜煤槽），按照有关技术规程的要求，落煤管仓壁于水平面的倾斜角不宜小于60。经进行布置与核算，本方案中若采用原来的筛子，或者采用与原来尺寸相当的筛子，就可以满足此要求。 1.6 燃煤水分大的措施当来煤水分在7%以上时，导致筛分效率低、筛分效果恶化；当水分达到7-14%时，一般的振动筛已经很难完成6mm或 3mm的筛分任务。为了保证较小破碎筛分后燃煤的粒度，若含水量大于8%的原煤，以设置干煤棚为好。根据中电投山西铝业有限公司所提供的原煤成分在雨雪季达到20%的情况，此时必须采取干煤棚等有利措施，严格控制入炉煤的含水情况。另外，可选择带活动破碎板或带加热的箅板，德国奥彼马破碎公司所生产的带加热箅板碎煤机已有成熟的运行经验。 1.7 煤质差的措施若来煤的煤质差，一般在卸煤设施出口的第一个转运站设置三块处理机（除杂物），或预选择性破碎机，如南通电厂、北京华能热电厂、湖北鄂州电厂、山东云州矿务局选煤厂、河南华豫、鸭河口电厂等。本方案中考虑了“煤矸石含量平均20-30%,煤质最差时矸石量最高30%”的现状，在设备选型上采用重型破碎机，当煤矸石含量再大时需要选择超（特）重型破碎机。1.8 其他措施（1）通风除尘措施注意到了碎煤机出料口有一定排风量的因素，可以考虑在碎煤机的出口均设置吸风除尘装置。（2）碎煤机基础减振措施可以考虑在碎煤机与楼板之间采用减振装置，动扰力5t的碎煤机可采用独立基础，用地脚螺栓固定。（3）改善操作条件采用适当的措施，改善操作条件，使得来煤能够均匀、连续的分布在筛子上，让来煤沿整个筛子的宽度布满成一薄层，既利用了筛面，有便于细粒透过筛孔，因此可以获得较高的生产率和筛分效率。给料量增加，生产能力就增大，但是筛分效率就会逐渐降低，原因是筛子产生过负荷，此时，筛子就成了一个溜槽，实际上只起了运输物料的作业。（4） 现有斗提机本方案中采用的是开式工艺布置方案，没有采用斗提机，中电投山西铝业公司根据自己的情况决定斗提机的去留问题。 1.9 电器控制各类电器设备的启动、关闭和切换等操作系统维持原控制系统。1250A开关柜更换为3000A开关柜（需设计阶段核算确认），相应电缆更换700米。 1.10工程投资估算（详见表3-3）表3-3 拟选方案一（a1）工程总投资估算表序号工程或费用名称计算方式估算投资（万元）构成方式或依据一类费用合计996.741建设安装工程费用198.74土建、安装2设备费用798.00设备及运输二类费用合计114.643建设管理费类费用1.7%16.94财建(2002)3944工程建设监理费类费用1%9.97发改价(2007)6705可研费9.80按双方合同6工程设计费类费用5%49.83按勘察设计取费标准2002版7场地准备及临时设施费类费用1.2%11.968联合试运转费I类费用1%9.979工程保险费I类费用0.6%5.98按建标(2007)164规定0.3-0.6%10生产准备费I类费用1%9.97按建标(2007)164规定三+类费用合计1111.38四基本预备费+类费用8%88.91按建标(2007)164规定810% 五其他相关费用合计7.2911工程项目审计费类费用2.82.7912财务审计费类费用0.50.5013环保监测费4.0六工程总投资三+四+五1207.58 1.11运行费用估算本项目的运行费用只包括能耗增加的部分，其余人工费、工程维护管理费等维持原来的费用。本工程运行主要能耗增加于更换粗、细碎机、细筛机和新增通风除尘系统后新增耗电量。原有二台SPM-300型双向细粒破碎机电机为450KW2，更换为二台SPM1820后电机为800 KW2，新增电机容量350KW2；原有二台PCH-1216环锤式碎煤机电机为315KW2，更换为二台HCSZ-1000环锤式碎煤机后电机为560 KW2，新增电机容量245KW2；原有二台GTS()-2200/600型笼式滚动筛分机电机为22KW2，更换后电机为55KW2；二套除尘系统新增负荷120KW2；合计增加电机总容量748KW2。设备正常运行按7920小时/年，二台破碎机平均需用系数按0.8，年平均有功负荷系数为0.75，电价按0.50元/kwh计。新增耗电量为748KW20.80757920小时=710.90104kwh新增电费为710.901040.5=355.45万元。 2 方案一（b1）2.1 工艺布置方式粗碎机与细筛机换位，即“细筛粗碎细碎”方式，下图所示。图 2-1 方案一（b1）工艺路线图图 2-2方案一（b1）布置图2.2 需要的来煤条件 来煤粒度150mm，且当来煤粒度13mm的7%，煤质水分7%。2.3 方案一（b1）改造内容： （1）在煤场设置格栅，控制150mm的大块煤不要进入系统； （2）更换筛分机，将筛分粒度设置成13mm,配套建设去粗碎机及去电厂皮带机的溜煤管； （3）拆除原来的滚筒筛，将原来的粗破机安装在此位置，配套建设去细碎机的溜煤管； （4） 更换粗碎机和细碎机，配套建设去电厂皮带机的溜煤管； （5） 相应的设备设施及土建改造。 优点：（1） 来煤中已经符合13mm的要求的部分燃煤不再经过破碎机,减少了过粉碎现象，节省运行费； 缺点：（1）此类工艺布置国内少见，关键点在细筛机功能能否正常发挥，工艺风险大；（2） 遇湿煤极易堵塞，煤煤矸石含量大，细筛机机损坏严重； 2.4 生产能力匹配核算来煤进入该细筛机后，筛上物料经过溜槽进入粗碎机，筛下物料进入电厂皮带机的溜煤管。采用原来的GTS()-2200/600型笼式滚动筛分机作为细筛机，设置其粒度13m，该细筛机的计算生产能力为357.87h/t，输煤系统的计算生产能力为345t/h。但是，当“瞬时通过碎煤设备的煤量为430t/h”时，需要更换筛分机。其有关情况同方案一（a1）,在此不再赘述。需要指出的是，由于该筛子作为细筛使用，筛孔尺寸较小，筛网结构强度稍差，遇到煤矸石等杂物磨损快，该筛子的筛分功能和效率很难正常发挥。粗碎机采用原有的PCH-1216环锤式碎煤机，按经验公式计算其成成能力为226.77t/h，若筛上物料小于65%（即系统产能为345t/h时，来煤粒度13mm的占70%以上，滚筒筛的筛分效率按50%计算）进入该粗碎机，该破碎机就可以满足要求，而本系统来煤粒度“小于等于13mm的约占30-40%”，显然需要更换粗碎机。但是当系统产能为430t/h时，只要有52.7%以下燃煤（即13mm来煤占95%以上，粗筛的筛分效率按50%考虑时）进入粗碎机，同时还需筛子能力满足、工作可靠的情况下。显然这种条件不好实现，所以应当考虑更换粗碎机。可选择HCSZ-1000型重型环锤破碎机，其计算生产能力为415.73t/h，只要系统产能430t/h的96.7%以下的然煤进入粗碎机（小于等于13mm粒度的煤可以占7%以上），就可满足要求。显然对于本系统来煤粒度“小于等于13mm的约占30-40%”，完全满足要求。应当说明：按照有关规范的要求，“当碎煤机前装有筛分设备时，碎煤机的出力按应小于运煤系统额定出力，但是，考虑到筛分设备的运行可靠和对易粘结和水分较大的美中的适应性往往不令人满意，原苏联及印度等国家的一些发电厂在装有筛分设备时的碎煤机的出力让等于运煤系统的额定出力。原苏联火力发电厂工艺设计规程规定，只有经过技术论证，才可在选择碎煤机时考虑已筛去末煤的这一因素”。此时，也应当考虑更换。当然，若考虑的筛子堵塞的情况下可以停产，则就基本满足要求，这时候就不需要更换该粗碎机了。在此方案中，进入细碎机的物料，是由粗筛机筛上物料进入粗碎机破碎后，再经粗碎机后再进入细破机，若仍然采用SPM-300型双向细粒破碎机，其计算成成能力为 264.56t/h，当考虑但是当系统产能为430t/h时，筛上燃煤小于碎煤系统总生产能力的61.5%时（即来煤中13mm的78%时，滚筒筛的筛分效率按50%计算），此时该细碎机就可满足要求。显然这种情况不好实现，所以需要更换细碎机。可考虑更换为SPM1820双向可逆锤击式细碎机，其计算生产能力为428.4t/h，完全可以满足要求。其他配套措施同方案一（a1). 2.5电器控制及电缆各类电器设备的启动、关闭和切换等操作系统维持原控制系统。1250A开关柜更换为3000A开关柜（需设计阶段核算确认），相应电缆更换700米。 2.6 工程投资估算由于本方案中，主要设备拆除和更换基本与方案一（a1)一致，只存在布置方式的变化，因此工程估算与方案一（a1)相同。 2.7 运行费用估算同方案一（a1)。3. 方案三3.1 工艺布置方式：同改造前的工艺布置。图3-1 改造方案三工艺路线图图3-2 方案三工艺布置图 3.2 来煤条件来煤粒度150mm，煤质水分8%。 3.3 改造内容： （1 在煤场设置格栅，控制150mm的大块煤不要进入系统； （2 在原来粗破机的位置，更换粗破机，配套新建去细筛机的溜煤管； （3） 更换细筛机，配套新建去细碎机和去电厂皮带机的溜煤管； （4） 更换细碎机，配套新建去电厂皮带机机的溜煤管； （5） 粗破机、细筛机及细碎机及相应的土建改造。 优点： （1）“先破后筛”，适应不同煤种、水分及杂质的能力稍强。 （2）成熟工艺，国内许多大型电厂采用这种工艺较多。 缺点：（1）对部分燃料有过粉碎造成的浪费；（2）粗破机磨损大。 3.4 生产能力匹配分析 来煤首先进入粗碎机。可选择HCSZ-1000型重型环锤破碎机，其计算生产能力为415.73t/h，基本满足要求。经过粗碎机进行破碎的来煤全部进入滚筒筛。若采用采用原来的GTS()-2200/600型笼式滚动筛分机作为细筛机，设置其粒度13m，该细筛机的计算生产能力为357.87h/t，输煤系统的计算生产能力为345t/h。但是，当“瞬时通过碎煤设备的煤量为430t/h”时，需要更换筛分机。其有关情况同方案一（a1）,在此不再赘述。细破机若仍然采用SPM-300型双向细粒破碎机，其计算生产能力为264.56t/h，只要进入细碎机的物料在总生产能力76%以下（即：系统产能345t/h时经过细筛机的煤粒度13mm的占47%时，细筛机的筛分效率按50%计算），就可满足生产要求。但是当系统“瞬时通过碎煤设备的煤量为430t/h”时，需要筛分机筛上物料小于61.5%时该细碎机能满足要求，这时需要的经过粗碎机的燃煤粒度13mm的占78%，同时还需筛子能力满足、工作可靠的情况下。显然是不好满足这一条件的，所以需要更换细碎机。可选择HCSZ-1000型重型环锤破碎机，其计算生产能力为415.73t/h，完全可以满足要求。其他配套措施同方案一（a1)。 3.5电器控制及电缆各类电器设备的启动、关闭和切换等操作系统维持原控制系统。1250A开关柜更换为3000A开关柜（需设计阶段核算确认），相应电缆更换700米。 3.6 工程投资估算由于本方案中，主要设备拆除和更换基本与方案一（a1)一致，只存在布置方式的变化，因此工程估算与方案一（a1)相同。 3.7 运行费用估算同方案一（a1)。4.对比分析碎煤系统改造方案对比表及优缺点对比表分别见表4-1和表4-2.表4-1 碎煤系统改造方案对比表（第三稿）名称方案一（a1) 或称A方案一（b1) 或称B方案三 或称C特点分析来煤粒度150mm， 水分8%， 粒度150mm， 水分7%， 或者7%粒度150mm， 水分8%， 方案C适应性优于方案A；方案A优于方案方案B系统生产能力430t/h430t/h430t/h布置方式粗筛粗碎细碎细筛粗碎细碎粗碎细筛细碎工艺特点少数少见常规粗筛机设备换位换位没有筛孔粒度设置30mm13mm粗筛机出力计算357.87t/h，需更换，作为粗筛效果稍好于细筛；计算357.87t/h，需要更换，作为细筛效果稍差，易堵塞；无需要更换粗筛机，但是尺寸不能大于原有。粗碎机设备换位，并且换新HCSZ-1000换新HCSZ-1000新换HCSZ-1000粗碎机出力计算出力415.73t/h； 需要出力365t/h； 完全满足要求；计算出力415.73t/ht/h； 需要出力430t/h； 基本满足 ；细筛机设备无无更换新细筛机筛孔粒度设置13mm细筛机出力无无 需要出力264.56t/h； 完全满足；计算出力428.4t/h； 需要出力约365t/h； 完全满足；避免过粉碎现象方面，方案B适应性优于方案A；方案A优于方案方案C溜煤管设施新配5套： （皮带机下1、粗筛机下2、粗碎机下1、细碎机下1）新配5套： （皮带机下1、细筛机下2、粗碎机下1、细碎机下1）新配5套： （皮带机下1、粗碎机下1，细筛机下2，细碎机下1）仓壁倾角全部满足60要求全部满足60要求全部满足60要求通风除尘设备新增新增新增干煤棚设施及转运站三块处理机需要增加，铝厂自行考虑解决；需要增加，铝厂自行考虑解决；需要增加，铝厂自行考虑解决；闲置设备粗碎机、细筛机、细碎机粗碎机、细筛机、细碎机粗碎机、细筛机、细碎机电机装机功率新增748KW新增748KW新增748KW投资1207.58万元1207.58万元1207.58万元表4-2 碎煤系统改造方案优缺点对比表（第三稿）名称方案一（a1) 或称A方案一（b1) 或称B方案三 或称C主要优点（1）“先粗筛后破”，对水分要求及筛孔防堵及防磨损稍有利；（1）“先细筛后破”，对来煤中已经部分符合13mm的要求不再经过破碎机,减少了过粉碎现象，节省运行费；（1） “先破后细筛”，适应不同煤种、水分及杂质的能力稍强一些。（2）成熟工艺，国内许多大型电厂采用这种工艺较多；主要缺点（1）此类工艺布置国内少数电厂采用，有一定的工艺风险；（2）遇湿煤极易堵塞，煤煤矸石含量大时筛分机易损坏，但比“先细筛后破”好；（3）来煤中的合格粒度再进行破碎，有过粉碎造成的浪费；（1）此类工艺布置国内大型电厂采用情况少见，关键点在细筛机功能能否正常发挥，工艺风险大；（2） 对来煤要求较严格，遇湿煤极易堵塞，煤煤矸石及杂质含量大时，细筛机堵塞、损坏严重；（1） 对已经符合要求的部分燃料有过粉碎造成的浪费；（2）粗破机磨损稍大。待解决的问题（1）需要更换细筛机，但是尚无找到理想的筛分设备，尺寸不能大于原有；（1）需要更换细筛机，但是尚无找到理想的筛分设备，尺寸不能大于原有；（1）需要更换细筛机，但是尚无找到理想的筛分设备，尺寸不能大于原有； 5.结语综上分析，每个方案都有各自不同的优缺点。中电投山西铝业有限公司可根据自己的侧重点，可以确定选择适合自身条件的合适方案。 山西冶金公司技术有限公司 2014年3月12日