中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司 内蒙古 鄂尔多斯 017209
摘要：由于火力发电厂在传统的燃煤方式下会有很多弊端，增加了电厂的经济损失，这就要求燃煤处理系统通过优化设计，选择最佳给煤方式，控制各煤仓的给煤量，使输煤系统的给煤方式更加合理、安全。
关键词：电厂；输煤系统；煤仓
前言
目前来说，我国大部分电厂主要以燃煤为主，加工、运输、贮备足够的燃煤是电厂最基本的生产环节。电厂多为基于可编程序控制器（PLC），智能测量控制仪表，通用计算机等构成的集散控制系统。本文采用了DCS系统，通过此系统的应用，大大地减少了设备运行和维护费用，减少安全事故的发生，确保电厂的安全高效运行。本文就某电厂输煤系统的设计及相关问题进行探讨。
1影响电厂输煤能力的因素
1.1掺配掺烧影响设备出力
近几年来,电厂燃煤供应煤种多,热值、硫分、灰熔融性温度相差大,为满足现行的排放限值及燃烧要求,需根据硫分等因素进行混煤掺配掺烧,每天上仓煤种在3种以上,切换取煤影响斗轮机工作时间,混煤时需要2台斗轮机同时取煤上仓,出力降低。根据电厂近3年的来煤分析可知,需进行掺配的比例约为总煤量的50%。上煤系统在掺配方式运行中,远低于设计出力。
1.2煤质变化使系统运行时间增加
在燃煤发电厂中,其煤种与煤质呈现多变的现象,同时使用的煤质与设计的煤质之间不相吻合,易发生偏离的可能,如人为地改变运输与供煤两方面计划,或因煤质管理工作上所产生的错查给煤质带来部分变化。因而煤种与煤质两者的变化均很复杂,牵扯面也很广,对输煤系统影响很大。该厂一期机组设计煤种为淮南煤,实际运行过程中常出现低热值煤,使得耗煤量加大,设备运行时间延长。部分来煤为中黏煤、粉煤或其它劣质煤,易造成堵煤。煤源的变化也导致设备故障增加,并造成皮带撒煤、跑偏现象较为严重,影响输煤系统的出力和正常运行。
1.3天气影响增加设备运行时间
如果电厂位于江南,梅雨季节时若连续下雨超过20天,一期工程干煤棚只有60m长,则干煤的库存量远不能满足存煤要求。而6~9月份大暴雨天气较多,又值迎峰度夏,机组负荷高,耗煤量较大,输煤系统堵煤频繁。
1.4设备性能影响系统出力
输煤系统运行几年来,输煤系统落煤管建成后未经过优化,物料通过胶带转运时多处落料点严重不正,大出力时易造成皮带机受料偏载跑偏。另设备故障率较高,出力受到限制。
2输煤程控系统设计的控制方式
2.1程控自动
整个系统通过上位机进行键盘鼠标控制，首先在上位机预先流程菜单上选择流程路径，然后系统自动检查是否正确。当盘式除铁器、三通挡板到位，而且煤管、筛煤机的堵煤检测设备无报警后。这时系统提示准备就绪，运行操作人员这时可以在上位机发出指令，系统自动完成相关设备的顺序启动。每条皮带启动前报警器发出20s报警，皮带启动后警铃停止。程序停机时按顺煤流逐一按预定的延时停机。
2.2集控方式
在上位机上通过鼠标键盘完成操作，分为远程联锁手动和解锁手动，解锁手动可对任何一台设备随意启停，要求是在不带负载方式下运行，主要是在设备调试时使用。联锁手动是按逆煤流方向对设备进行一对一的启动，停机时按顺煤流方向一对一停止。当手动关停运行的任何一台设备时，这台设备逆煤流方向上的所有设备联锁停机。
2.3就地手动
在设备检修调试或发生紧急情况下，直接在设备现场控制箱上进行。上煤部分的输煤设备以逆煤流方向启动；按顺煤流方向从煤源开始每一台设备延时停车，并且延时时间可以设定使其上余煤正好走空。这样保证下次再次启动时设备处于空载状态。在运行中，当任一台设备发生重大事故，如皮带的拉线动作和持续2S的皮带打滑、落煤管堵煤等，PLC主机立即向此设备发停车信号，并因此设备停车而联跳故障点以上的设备，并且故障点设备急闪灯，显示故障点发生的地点、及故障发生类型。但由于碎煤机的特殊性，除自身事故采取延时联跳，不允许在给煤过程中停机。当按紧急停机时，运行设备立即全线停机，仅碎煤机延时停机。配煤控制分为程控配煤、手动配煤和就地配煤。其中，配煤系统具有分炉计量及分场计量功能，为电厂的平衡计算创作条件。程控配煤根据锅炉对不同煤种的加仓要求，加仓起始。先依次对出现低煤位的仓进行优先配煤，待所有煤仓低煤位信号消失后，再进行顺序配煤，可以设置时间兼顾高料位信号顺序转到下一个煤仓进行顺序配煤。如果又出现低煤位仓则停止原顺序，优先为低煤位仓配煤并保持原配煤时间。配至一定数量后再转入顺序配煤程序，当达到高料位设置后再按照上位机设定的顺序为下一煤仓配煤。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当所有煤仓出现煤位上限信号后，上煤部分停机并将皮带上的煤配给各原煤仓，其中要自动跳过满仓、高煤位仓和检修仓。手动配煤是在上位机上手动操作控制犁煤器的抬落，就地配煤是就地值班员将犁煤器控制箱控制开关打到就地位置，实现就地操作配煤，这时该犁煤器不受上位机的控制。
3上煤方式优化控制的软件实现
根据需要将各煤仓煤位低于低煤位报警值的时间（td）尽量控制到最少，同时要将各煤仓煤位的实际高度尽量提升，使得（td）和该煤仓实际煤位与Ld之差的乘积的总和为最小值。本优化方案参考了满煤加煤的传统上煤方法，通过改进算法，遵循一定的原则，循环往复选择m（m<n）个低于低煤位报警值（Ld）的煤仓，然后对煤位下降速度最慢的煤仓，让其犁煤器进行煤仓加煤，直到不超过煤仓的高煤位报警值。本方法中的原则是：煤位低于指定高度，也就是Ld，然后对这些低于Ld的煤仓中选择煤位下降速度最慢的一个煤仓进行加煤，直到不超过Lg，当这个煤仓加足煤量后，继续重复这个操作程序。然而对于处于同一煤位下降速度的多个煤仓，要遵循优先选择煤位较低的煤仓进行加煤，直到不超过Lg为止。此外，若某煤仓的煤位低于超低煤位报警值时，必须要先对该煤仓进行加煤到不超过Lg，再对其它煤仓按照之前的条件进行选择性加煤。
例如某电厂的煤仓为6个，同时对于6个犁煤器，依次为它们编号为1到6号，煤位依次编成L1（T）到L6（T），对应的下降速度依次是dL1到dL6。采用前文所设的煤仓低煤位报警值（Ld）、超低煤位报警值（Ldd）、高煤位报警值（Lg）以及煤仓横截面积S。在加煤时，将煤位低于Ld的煤仓个数m个（m≤6）选出，根据选择条件，若是出现煤位低于超低煤位报警值的煤仓，必须要先对该煤仓进行加煤到不超过Lg，再在剩下的煤仓中选择m-1个煤位低于Ld的煤仓，且对其中煤位下降速度最慢的一个煤仓进行加煤到规定的条件；对于煤位下降速度相同的i个煤仓，需要选择其中煤位最低的煤仓加煤。每一个煤仓加煤的高度都要满足不超过高煤位报警值（Lg）。循环往复按条件选择加煤，直到将所有煤仓的煤位都加到指定煤位，同时让皮带上不再有余煤。
优化上煤方案的程序为：1）得到初始时刻所有煤仓煤位及其下降速度，判断并记录煤位低于Ld的个数为m个和低于Ldd的煤仓；2）若出现低于Ldd的煤仓，应优先加煤直到不超过Lg；3）若未出现低于Ldd的煤仓，则对m个中的其中煤位下降速度最慢的一个煤仓加煤，直到不超过Lg。然后对剩下的m-1个煤仓重复进行选择判断并记录，然后进行加煤操作，直到所有的煤仓都达到不超过Lg为止。
4造成煤仓堵塞的常见原因4.1煤仓卡塞
造成煤仓卡塞现象的主要原因是块料之间填充出现问题，发生卡咬的情况，使煤仓出现堵塞。一般情况下发生卡咬的块料之间的孔隙契合紧密，构成一个稳定的外部结构，堵塞在煤仓的漏口部分，阻碍煤炭开采、储存等工作的正常运行。出现煤仓卡塞现象是由于卸入煤仓的块料尺寸不符合运送标准，直径超过500mm的煤块进入到煤仓的漏口部分时，4～6块就可能形成卡咬漏口的块料。超标准煤块、矸块的来源主要包括以下几种途径：炮采与掘进工作面，在进行放炮落煤开采后，直径超过限度的煤块分布较为集中，块料的破碎工作没有全部完成就被放入了传送设备，使超限煤块的数量过多；金属网的连接不坚固，有时会发生网破的情况，导致大块超限矸石被送入煤仓；综采工作面在开展综采工作时，需要遵循一定的采高标准，部分工作面无法一次采全高，导致开采顶层的煤矿需要使用震动炮，由此产生超限的块料。
4.2煤仓结拱
结拱现象多发生于煤仓的拐弯处或急剧变化的部分，运输到煤仓的块料对原有煤矸产生了一定程度的冲击，压实了原有块料，并逐步加固原有的拱壳，出现煤仓结拱的现象。造成这种情况的主要原因包括贮料高度与存储时间两种。块料的贮料高度是影响煤炭压实度的主要因素，随着高度的增加，煤炭底层的压实度也会逐步上升，对煤仓的使用造成了一定程度的阻碍。块料的贮藏时间也会对底层的贮煤密度产生影响，这种影响主要表现在块料的不断下沉上，随着时间的增加，煤仓底部的压实程度也不断增强，最后出现煤仓结拱的堵塞现象。一般情况下，容易形成结拱的煤仓自身构造也存在一些问题：当煤仓的贮藏仓体结构为瘦长而垂直型时，仓体的垂直高度超过40m，直径小于3m，煤仓上端如果使用胶带卸载模式，极有可能在煤仓高度5m～10m的范围内出现结拱。如果煤仓上端采取翻笼卸载的模式，由于卸载时负荷分布不均，重量集中，煤仓的下半部分不直，使斗仓部分结拱堵塞现象频发；仓体的构造如果是立斜混合式，由于斜仓相对于立仓短，进行块料卸载时，设备的冲击力及煤炭的自重会在一定程度上加大对仓体交界处的压实度，容易出现结拱现象。因此，一旦煤仓的构造不符合相关标准，弯曲处及变化幅度较大的部分极有可能发生煤仓结拱。
4.3煤仓粘壁
由于煤中含有一定的水分，靠近仓壁或漏口壁的积煤，由于受存煤压实的影响被挤压在仓壁上，与仓壁紧密黏附在一起，就出现了粘壁现象，煤中含水量的增加也使煤仓堵塞的概率增大，这是因为水分增加使煤的黏结性提高，流动性降低。另外，仓壁支护失效围岩垮落、长物料进入仓内等，也易引起煤仓堵塞。
5煤仓堵塞的改造方式
5.1合理选择仓体的设计方案
煤仓的设计方案是影响其使用效率的关键性因素，在进行煤仓形式的选择时，首先要根据煤炭开采、贮藏、运输等实际使用情况，对仓体的使用年限、煤炭的贮藏量、建设材料的选用等因素进行综合性的对比分析，提升煤仓的使用效率，在保证煤炭开采工作顺利开展的基础上，降低煤炭贮藏成本。实践表明，选择科学合理煤仓形式，可以降低仓体结拱的发生频率，煤仓的直径在4m以上，结构为垂直形状，断面选择圆形的仓体防堵塞的能力较强。与此同时，斜仓与直仓的收口角度保持在60°以上，也可以在一定程度上降低煤仓堵塞的频次。
5.2强化煤仓仓体的支护力度
在进行仓体支护材料的选择时，应优先选用较为光滑的材料，提升支护的流动性，降低煤仓堵塞的可能性，提升块料的通过率。为此，在进行具体的仓体建设时，要避免使用木质构造的支护或无支护的情况出现，程后期对仓体建设工程进行质量验收时，应实行分阶段、多环节的检测模式，细化质量验收标准。
结束语
总之，发电厂的输煤系统作为电厂生产系统中重要组成部分，具有可靠性、扩展性好、易于使用等方面的优势，在发电厂日常生产中发挥着重要的作用。通过PLC技术和工业以太网的利用，加上上位机的双机配置，实现了系统的自动化设计目标，同时也为发电厂的输煤系统在将来扩容提供了便利条件。
参考文献：
［1］周文鑫，杨虎.如何降低圆形煤仓内煤的水分设计［J］.科研，2016，20（12）：318-318.
［2］李生堂.输煤系统落煤管防堵改造［J］.工程技术（全文版），2016，21（08）：267-267.
论文作者:刘兴军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/27
标签：设备论文; 系统论文; 电厂论文; 不超过论文; 煤质论文; 上位论文; 现象论文; 《防护工程》2018年第28期论文;