企业资讯

Corporate Information

三维曲线落煤管在输煤系统中的应用

发布时间：

2023-11-06

我厂P10#AB 皮带至P11#AB皮带原落煤管为传统的设计理念遵循《火力发电厂带式输送机运煤典型设计选用手册》进行设计。通过“料磨料”的减少煤流对设备的磨损；为防止堵塞，设备的过流面积尽量大。本设计理念虽然减少了煤流对设备的磨损，但燃煤在转运过程中，高落差煤流的冲击降低其使用寿命，较大面积剪切空气，产生大量的诱导风；高落差冲击造成皮带受伤。皮带偏载引起皮带跑偏；易造成输煤堵塞，直接影响燃煤电站的安全运行。为了解决问题，通过与武汉市和利时电力科技有限公司交流，对P10#AB 皮带至P11#AB输煤系统进行评估、论证并改造，将原传统落煤管改造为三维曲线落煤管，保证转运过程中，曲线落煤管内没有堵煤现象，卸载的煤流运行流畅，维护量小，解决了因堵煤、粉尘、皮带跑偏而造成运力不足的问题，延长皮带的使用寿命，每年可节约费用20-25多万元。

1、原输煤系统运行分析

1.1原输煤系统无法正常运行的产生的问题

1.1.1、原输煤系统落煤管粉尘浓度超标：原落煤管结构的设计使煤流在输送过程中过于分散地自由下落，造成煤流之间、煤流与落煤管内壁之间发生相互冲击、碰撞、挤压现象，自由落体状态高速下落的煤流不断剪切空气，产生大量的诱导风，造成输煤系统内空气压力不断升高，转运站内粉尘浓度超标。

1.1.2、落煤管卸载时料点不正造成皮带偏载跑偏：原P10#AB 皮带至P11#AB落煤管宽度几乎与导料槽宽度相等，当P10#AB皮带的来煤通过落煤管卸载至P11#AB时，煤流无法汇集到皮带的中心位置，煤流呈射线状冲击并堆积于P11#AB一侧，煤流横向的冲击的分力和偏载煤流的自重制成P11#AB皮带偏载跑偏。

1.1.3、堵煤现象严重：原P10#AB 皮带至P11#AB落煤管内基于直线运动的煤流冲击头部漏斗、落煤管、三通等承受煤流冲击的部位时，煤流与受料面之间的碰撞近似于非弹性碰撞，部分煤泥粘结于设备的冲击点、拐角处，煤层越堆越厚，越压越实，量变产生质变，煤流通道逐渐被堵塞，堵煤现象发生。

1.1.4、落煤管磨损严重:落煤管内煤流呈自由落体加速运动,高速度运动的煤流对落煤管受料部位冲击磨损严重。原P10#AB 皮带至P11#AB落煤管内安装可更换的铸钢、不锈钢、陶瓷等材料作为衬板，在煤流长时间的磨损后，经常出现局部磨穿、衬板脱落的现象。

1.2 落煤管无法正常工作的危害。

1.2.1、落煤管堵塞造成系统出力达不到设计要求，运行效率低下。

1.2.2、高速下落的煤流剪切空气产生大量的诱导风，使煤流中夹杂的粉尘被激活，输煤设备内空气压力不断升高，按空气动力学的理论，大量的含尘空气、粉尘从各个漏点喷出，转运站内环境恶劣，对人体的危害极大。

1.2.3煤粉尘是可燃性粉尘，悬浮于空气中，当浓度达到一定范围（一般煤尘的爆炸下限为114g/m3，对于挥发分大于25%的煤粉，其爆炸下限可达35g/m3，在一定的湿度和温度条件下会引起爆炸，造成安全事故。

1.2.4、设备、皮带磨损严重，维护成本居高不下，造成大量的人力资源损失、存在重大安全隐患。

1.2.5、输煤设备故障率高，频繁的设备故障造成输煤系统停机检修，生产无法正常进行。

2、三维曲线型落煤管设计的理论依据：

2.1、三维曲线型落煤管的设计是通过三维立体建模，借助于先进的颗粒学仿真软件，对散状物料输送过程中颗粒体系的行为特征进行较真实的模拟，从而协助设计人员对散状物料处理设备进行设计、测试和优化。

2.2、P10#AB至P11#AB落煤管改造前提供DEM模拟仿真截图及仿真视频。设计软件制作的曲线落煤管三维设计彩色截图：每个曲线落煤管的三维设计彩色截图应由前视图、右视图、等轴测视图等至少3个视图组成。

2.3、曲线落煤管仿真彩色截图可体现出物料的实际形状、粒度分布和物料的粘性；物料在各部位的运动轨迹和速度分布；将设备容易磨损的部位根据磨损的能量值进行着色，直观地观察出易磨损部位分布，包括正冲击和切向摩擦磨损；物料是否有堵塞、撒料的风险；在冲击点是否反弹严重；物料从落料管流出时物料运动轨迹与下部皮带运行反向之间的角度。

2.4、模拟截图中物料流动形态和实际使用情况均保证任何物料撞击接料漏斗壁角度小于20度。为保证撞击角度小于20度和控制物料流动速度，曲线落煤管必须是流线型。

2.5、所有模拟截图中物料流动形态和实际使用情况均须保证物料落在胶带上速度和方向应和胶带运行方向一致，落料速度应控制在胶带速度的正10%范围内。

2.6、使用仿真软件计算出的数据绘制图表对曲线落煤管进行定量评估，包括：对物料沿高度方向的速度分布绘制图表；物料载入下皮带时沿着皮带运动方向的速度和垂直于皮带运动方向的速度随皮带长度方向的变化。

2.7、依据仿真结果对曲线落煤管设计方案制作计算书。

3、曲线落煤管整体设计、制造要求：

3.1、曲线落煤管设计、制造应达到防堵和降速、减尘及减少冲击的功能要求，不需要添加辅助装置。

3.2、曲线落煤管设计为流线型抑尘防堵型，以保证落煤管正常输送不堵料。

3.3、曲线落煤管需保证带式输送机运行时最大跑偏量不得超过带宽的5%，曲线落煤管系统设计需要确保落料点的对中性能。

3.3、曲线落煤管设计保证带式输送机系统实际输送能力达到和超过设计能力。

3.4、曲线落煤管设计要求能保证物料的汇集输送，结合落差的大小设置诱导风抑制系统和缓解物料冲击系统，避免采用传统落煤管时直接落料对受料皮带造成的直接冲击的现象；曲线落煤管的设计要求保证落料点和胶带对中，运行期间不能发生落料点不正造成的胶带跑偏现象，材料的选择和设计布局要求达落煤管的设计使用寿命（设计寿命≥5年）。

3.5、噪音在离设备外壳1m的距离处进行测量，测到的噪音水平不大于80dB(A)。

3.6、曲线落煤管受料面材料的技术要求：受料面采用Cr7C3堆焊耐磨复合钢板，规格8+8，耐磨层的金相组织为马氏体，硬度HRC 58-62，表面要求光滑平整，表面平整度正负1mm。

3.7、曲线落煤管内不得留有死角，不得有积煤堵煤现象。满足安全文明生产的要求。

4、曲线型落煤管的应用

为解决传统落煤管存在的问题，通过与武汉市和利时电力科技有限公司合作研发，对P10#AB 皮带至P11#AB输煤系统进行了改造：取消原锁气器更换为三维给料匙，将传统的落煤管设计为曲线型落煤管，电动三通为防卡堵型，彻底解决了P10#AB 皮带至P11#AB输煤系统原存在的问题。系统可在任何工况条件下正常工作。

4.1、煤流速度得到控制，诱导风减小；按照具体实际，采用合理的曲线和异型截面形式的曲线型落煤管，有效对煤流进行集流运动，煤流不发生相互挤压、碰撞运动，而是“柔顺地”紧贴曲线落煤管侧壁进行有序移动，产生的诱导风量小，转运站内环境得到改善。

4.2、解决了皮带偏载跑偏的问题：煤流从曲线落煤管、给料匙卸载到输送带上时，保证煤流沿皮带运行方向卸载到皮带运行的中央位置。

4.3、煤流在曲线型落煤管内不断以切线的形式进行运动，煤流在作切线运动的过程中，运动方向不断发生改变，其动能也不断得到衰减，对其流速得到控制，有效降低煤流速度同时，能够较好控制煤流分布，实现均匀卸载。

4.4 延长设备的使用寿命：落煤管过流面选用堆焊耐磨板，耐磨层抵抗磨损介质的磨损，基板承受介质的载荷，具备良好的耐冲击性。可以承受物料输送系统中高落差冲击和磨损。

4.5 保证了落煤管不发生堵煤的现象：落煤管进入导料槽部位将锁气器更换为三维集流给料匙，给料匙过流面采用U型结构，下部分为收口扩容设计，确保煤流卸载到皮带运行的中间位置，减小煤流对皮带及相关设备的冲击；消除煤流存在的死角，杜绝了冲击性堵煤的问题。

5结束语

通过对P10#AB至P11#AB进行三维治理改造，表明曲线型落煤管、三维给料匙等输送系统的转运技术是行之有效的。这项技术的应用，解决了原输送转运系统经常发生的设备故障率高，运力低下的问题。

参考文献

[1]DTII（A）型带式输送机设计手册

[2]美。威廉　Ｌ　休曼（William L.Heumann）　华译网翻译公司　译　工业气体污染控制系统　北京。化学工业出版社　2007

[3]张丽英，火力发电厂安全性评价查评依据[M]，北京：中国电力出版社，2004

[4]文锋，马振兴，现代发电厂概论[M]，北京：中国电力出版社，1999