碎煤機室轉運站防堵抑塵曲線落煤管改造方案(11頁).doc
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2022-09-26
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1、發電有限責任公司碎煤機室轉運站防堵抑塵曲線落煤管改造工程方案技 術 方 案石家莊華泰億能工貿有限公司二O一三年 九 月 九 日一、 項目背景河南電廠裝機容量為4600+21000MW,一、二期工程安裝4600MW超臨界火電機組。廠址位于河南省濟源市境內,緊靠晉東南和晉南煤炭基地,煤炭資源極為豐富。地處焦枝、太焦和侯月三條鐵路干線的交匯處,晉煤外運的主要出口通道和 207國道沿廠區附近通過,交通運輸十分便利。電廠用水為地下水,允許開采量為6m 3/秒,廠區用地多為荒地,非常有利于建設大型火力發電廠。它的建設,對于發展民族工業,提高我國重大裝備國產化水平,促進產業升級,推動電力結構調整和優化,加快2、河南省經濟發展具有深遠意義。由于電廠位于華中、華北、西北電網的交匯處,它的建成還將對提高供電質量,支撐全國聯網,實現區內資源優化配置具有重要作用。同時電廠被列為二十一世紀燃煤優化設計示范電站,其工程設計水準與國際水平看齊,其效果將對我國今后燃煤電站設計起到示范作用。二、 目前國內燃煤火力發電廠輸煤系統轉運站普遍存在的現狀以及亟待解決的難題由于傳統輸煤系統技術落后,當前燃煤電廠輸煤轉運工況非常惡劣,粉塵濃度高,堵煤積煤,設備磨損嚴重,作業環境惡劣,主要問題表現為:1、燃煤較濕或由于是特殊煤種,在運輸過程中極易引起輸煤設備內部煤泥粘結,導致堵煤現象發生,影響電廠安全生產及發電要求;2、燃煤轉運過程3、中由于原來設備的落后及其他原因產生的煤塵難于治理,室內粉塵濃度超標,影響企業安全文明生產,直接威脅操作人員身體健康,并且室內積粉太多,燃煤在條件適宜情況下容易出現自燃;3、落煤點處燃煤對皮帶沖擊嚴重,會出現通常所說的“砸皮帶”現象,導致輸煤皮帶使用壽命縮短,特殊情況下在一些電廠出現過異物割裂皮帶現象;4、落料點不正導致皮帶跑偏,出現撒煤、漏粉現象,造成地面積粉太多,清理維護工作量大;5、落煤筒沖擊磨損嚴重,襯板更換維護頻繁;6、除塵、皮帶調偏、振打清理煤筒等輔助設備太多,運行能耗高,維護工作量大。三、 輸煤轉運站防堵抑塵綜合治理技術方案輸煤系統綜合治理主要是指輸煤系統粉塵和落料管堵煤的預防與治4、理,關鍵是預防,之后才是治理,先防后治、防治結合才能從根本上把輸煤系統的粉塵和堵煤徹底根治。針對目前沁北發電廠輸煤轉運項目存在問題進行實際分析考察,提出解決方案如下: 防堵抑塵落煤管技術:能夠有效解決輸煤系統落煤管堵塞、轉運站粉塵濃度高、落煤管設備沖擊磨損嚴重、物料落差較大沖擊皮帶以及物料落點不正導致皮帶跑偏等等問題。方案:結合沁北電廠實際情況,原煤約2/3為粉煤,通過篩分旁路落煤管垂直下落至接料皮帶,垂直落差高度達到7米,并且落煤管與接料皮帶運動方向形成一定的負角度,加劇落料點處揚塵現象以及皮帶磨損。采用防堵抑塵曲線落煤管技術,優化設計后落煤管內物料完全在滑道載流面滑落,極大減少空氣與物料接5、觸機會,從而有效減少誘導風總量,并且有效降低誘導風中含塵量。物料出口速度方向與皮帶運動方向一致,速度大小接近皮帶運行速度,物料可實現平穩落入接料皮帶,降低皮帶表面磨損。垂直于皮帶表面分速度約等于皮帶運行速度,極大減小物料砸皮帶現象。并且圓形截面落煤管具有良好的對中性,物料能夠很好的對中滑落至皮帶,不會出現物料重心在皮帶中心線兩側大范圍擺動,因此,不會出現落料點不正導致皮帶跑偏問題。對于由于物料輸送量不穩定導致的落料點不完全居中現象,采用落料點處導流板微調技術,可以長期有效解決該現實運行問題。另外,由于物料在落煤管表面處于滑動狀態,磨損主要集中為載流面表面大面積均勻滑動磨損,從而極大延長落煤管運6、行使用壽命以及維護周期。 擴容阻尼除塵裝置:徹底解決導料槽噴粉問題,降塵效率99%以上;方案:結合沁北電廠實際情況,導料槽采用全密封結構,具有一定的擴容降塵作用,原系統采用的過濾除塵單元(橡膠棒擋塵簾)由于使用磨損起不到良好的抑塵、除塵作用;同時結合我公司防堵抑塵轉運技術,建議在碎煤機篩分旁路和破碎旁路落煤管落料點處加強誘導風以及鼓風量的控制,從而有效降低轉運站室內粉塵濃度。 噴霧抑塵技術:在導料槽內部,建議在特定的位置裝設除塵降塵噴霧裝置(噴頭數量10個,每個噴頭每小時耗水量不大于50升)。實現良好的槽內抑塵除塵效果。其次,在導料槽頭部出口處布置2對霧化噴頭,可防止皮帶輸送過程中由于皮帶振動7、和與空氣相對運動造成皮帶表面煤塵飛揚導致的二次污染。1 防堵抑塵落煤管1.1 防堵抑塵落煤管設計防堵抑塵輸送技術擺脫了傳統的粉塵封堵治理方式,而是從源頭上控制和消除轉運過程中粉塵和堵煤現象的產生。防堵抑塵輸煤轉運技術是利用離散學(DEM)原理,研究物料粒子的彈性、黏性、塑性、形變等級、滑動、膨脹和流動性,在此分析基礎上建立數學模型,結合計算機仿真技術,將原來的煤降落過程轉變為煤滑落過程。運用現代計算機技術,輸入獲取信息進行CAD-3d設計,建立工程三維模型。采用DEM(離散元方法-discrete element method)分析方法對獲取的物料物理參數進行分析,建立物料模型顆粒(生成顆粒)8、,輸入計算機進行三維模擬仿真運行。通過不斷修正,獲得最佳物料運動分析設計成果。同時配合采用CFD(計算流體動力學Computational Fluid Dynamics)流體模擬技術進行空氣場氣流運動分析,對落煤筒內部空間、結構進行二次優化設計,實現空氣截流以及有效阻隔,確保運行過程中誘導風量最小化。設計過程中,我們將原來的煤降落過程轉變為滑落過程;全程嚴格控制煤流在滑落過程中動勢能大小和方向的轉變,確保煤流運動沖刷速度大于煤泥粘結速度,使其嚴格按照最佳切向角度和速度滑落;使煤流束的出口水平速度與接煤皮帶速度匹配一致,使煤流束能夠平緩的滑落到接料皮帶上。最大限度消除高速煤流攜帶的誘導風量和煤流9、沖擊造成的噴粉現象;流暢精確的弧型結構以及無死角設計,能夠使煤流束嚴格按照與煤滑落管壁切面的最佳沖擊角度下滑,從而能夠有效解決落煤管堵塞問題。1.2 落煤管管徑的確定對管徑的選擇上,根據皮帶的帶寬和出力,根據不同性質的物料下落的高度,在落料管內的速度、沖擊角等因素,綜合考慮物料在落煤管內充滿度。同時參考輸煤規范設計參數,初步確定落煤管管徑如下:帶寬:B=1400mm 出力:1500t/h 落煤管:920mm1.3 落煤管材料的選用作為技術的載體,材料是關鍵。充分了解各種主流耐磨材料的特性。我公司懂得在不同的工況,同一工況不同的位置,如何更好的選擇、更好的運用不同的耐磨材料。充分發揮不同材料的優10、點,避開其弱點,是我公司轉運裝置壽命保證的前提。鑒于沁北電廠碎煤機室轉運站高落差,初步確定耐磨襯板建議采用耐磨陶瓷襯板或高鉻合金鋼襯板。1.3.1耐磨陶瓷襯板具有極高的硬度以及極好的耐磨性能,其耐磨性能在許多工業場合得到廣泛應用,在特定場合耐磨效果得到一致認可;但是其缺點在于脆性高,容易破碎,不適于沖擊強度高的作業場所。針對輸煤系統,通常在破碎、篩分之前,不建議采用耐磨陶瓷襯板,由于原煤中含有較多大塊石頭或煤塊,容易沖擊造成耐磨陶瓷襯板沖擊破碎;但是在輸煤系統篩分、破碎工藝以后,原煤對襯板集中沖擊較小,尤其當采用曲線滑道設計以后,物料完全在襯板表面滑落,這時耐磨陶瓷的耐磨性能以及表面光滑不容易11、粘附特性尤為顯著,對降低煤泥輸送過程中的粘接堵塞幾率有一定幫助。1.3.2其次高鉻合金襯板,具有良好的綜合性能,具有較高的耐磨性能,同時具有一定的耐沖擊性能,目前廣泛運用于電廠輸煤系統。其缺點在于造價高,耐磨性能低于耐磨陶瓷,生產鑄造加工周期較長;表面光潔度以及摩擦系數不及耐磨陶瓷,以及重量高于耐磨陶瓷襯板。1.4 落煤管材料的規格與布置我公司科學設計煤流路徑,根據不同的設備部件不同的磨損情況,采用不同的襯板固定工藝,從而極大地降低了設備維護工作量,最大限度的延長設備使用壽命。落煤管殼體采用Q235A鋼板,殼體厚度10mm,保證具有足夠的結構強度。連接法蘭采用國家標準鋼制法蘭,滿足強度要求。殼12、體防腐完全采用環氧系列底氣和面漆。A、 耐磨陶瓷襯板:采用三合一橡膠硫化工藝,襯板分為微晶耐磨陶瓷層、硫化橡膠層以及基礎板材層,耐磨陶瓷微晶片厚度不低于5mm,硫化橡膠層不低于4mm,基板厚度不低于6mm;與殼體固定采用螺栓固定,螺栓規格為M16以上。B、 高鉻合金襯板:采用厚度不低于20mm的高鉻合金,鉻含量介于15%至20%,不低于15%。襯板與殼體采用M16沉頭螺栓固定,每塊襯板固定用螺栓不低于3條。1.5 落煤管布置圖前后對比所有落煤管按DEM原理進行管路模擬并設計,根據物料在管道的運行軌跡以及撞擊點,不斷修正管道的弧度、形狀等要素,最終設計出最佳的、合理的落煤管,同時保證落料位置。在13、落料點出口處,加擴容阻尼降塵裝置,導料槽內以及出口加霧化降塵設備,有效控制轉運站內粉塵濃度。A、 改造前現場圖B、 改造后初步設計布置示意圖(只改造篩分旁路落煤管,碎煤機旁路落煤管由于空間受限,保持現狀)2 擴容阻尼降塵裝置2.1擴容阻尼降塵裝置原理通過建立導料槽內空氣場的流動模型,對進入導料槽內的粉塵氣流進行擴容,減速,壓縮射流阻尼降塵;實現場氣過塵留置,擴容阻尼導料槽利用流體動力場理論結合除塵器的相關理論和實踐經驗進行設計。2.2擴容阻尼降塵裝置方案根據空氣動力學原理,結合現場擴容全密封導料槽設計,為了更好地實現粉塵的控制處理,建議在現有基礎上增設若干道阻尼格柵以及特制的抑塵結構單元。阻尼14、格柵與抑塵結構單元采用無動力除塵設計,具備結構簡單,維護方便,除(降)塵效果明顯以及節能特點。在導料槽經過擴容設計后,充分利用物理學原理,對于顆粒較大的粉塵進行物理沉降。然后通過裝置內部的獨特結構阻尼柵、抑塵結構單元,使帶塵氣體經過時得到降速、降塵、過濾。實現過濾、吸附、自動排塵等過程。3 噴霧抑塵技術我公司通過豐富的工程案例,以及不斷借鑒行業先進的經驗,在導料槽內部設置特殊的噴霧抑塵裝置,結合槽內抑塵結構單元,實現良好的抑塵、除塵效果。所有的霧化裝置都可采用就地、遠程控制,啟停方便。霧化裝置的單一噴頭耗水量每小時為50升,總體耗水量低于500升/小時,相對于輸煤總量來說微乎其微,不至于影響輸15、煤系統設備輸送以及鍋爐對煤水份的要求。對水質要求不高,采用廠內煤水就可以符合要求。四、 方案預算根據材料材質選擇區別,以下針對耐磨陶瓷和高鉻合金兩種材料分別提供方案預算;設備價格A:為采用耐磨陶瓷襯板設計的方式;設備價格B:為采用高鉻合金鋼襯板設計的方式;序號項目規格數量備注1防堵抑塵曲線落煤管920mm2套含曲線落煤管、檢修平臺爬梯、可調節導流板、檢修觀察人孔2槽內抑塵單元B=14020套采用插拔式結構標準設計,易于實現檢修維護、更換等3噴霧抑塵裝置50L2套含電磁閥、水質過濾器、手動球閥、噴頭等部件說明:1、采用陶瓷襯板的設計壽命為4年;采用高鉻合金襯板設計壽命為3年。五、 改造后預期效果16、通過對該轉運站綜合治理,采用防治結合手段,現有的突出問題都將得到徹底解決。為安全文明生產鋪平綠色通道。1、產品轉運設備獨特的設備結構、巧妙地無死角設計、有效的物料流動速度控制以及最佳切向角選擇,能夠有效地解決或者最大限度地緩解您的物料堵塞通道難題;2、相對于原來采用典煤設計標準,我公司采用了截然不同的設計思路,物料輸送過程由降落轉變為滑落,極大地降低了轉運過程中誘導風量以及誘導風中粉塵含量,同時設備內部獨特結構設計形成的氣體截流,從而保證從根本上抑制、控制粉塵產生,能夠行之有效地降低轉運站內空氣煤塵含量。3、煤筒出口物料速度與皮帶速度基本相當,物料速度方向與皮帶運行方向保持小角度滑落,避免砸皮17、帶問題發生,能夠很好地避免尖銳物體割裂皮帶危險。4、設備具有調節導流功能,調試合格,不會因輸量變化而產生落料點不正導致皮帶跑偏問題。5、物料滑落過程中形成載流面均勻磨損,避免落煤筒局部沖擊襯板更換維護頻繁問題。6、由于從根本上抑制粉塵的產生,配合廠內原有除塵器設備使用便可以取得良好的效果。設備自身能夠很好的避免物料粘結,無需振打裝置。無需為落料不正跑偏而配置皮帶調節裝置。從而更好地節約損耗能源,降低維護費用。六、 分析結論防堵抑塵落煤管、擴容阻尼除塵裝置和煤表面霧化抑塵技術的綜合解決方案,是輸煤系統革命性的成熟的創新技術,通過多個項目的實踐證明該技術:有效解決燃料粘結堵塞難題;粉塵排放達到國家標準;消除因落料不正而造成的皮帶跑偏;降低落煤管沖擊產生的噪音;降低對接料皮帶的沖擊損傷,延長皮帶使用壽命;節約水資源,節約大量除塵電力損耗,節約大量勞動力,提高皮帶機效率;投資少,運行費用低。使輸煤系統成為安全文明生產,節能減排的綠色走廊!