CN104773478B - 旋风式火力发电厂煤仓清堵设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋风式火力发电厂煤仓清堵设备及使用方法，属于发电厂输煤技术领域。该清堵设备包括双曲线煤仓、供气管网、气源系统、助流系统、信号采集系统以及控制系统；助流系统包括主控制管路、分控制管路、助流主管路以及助流分管路，助流主管路通过分控制管路分别向煤仓落煤段、煤仓变径段、煤仓双曲线段及煤仓过渡段输送助流用气，在煤仓落煤段、煤仓变径段、煤仓双曲线段及煤仓过渡段分别设有助流用的电控气动蝶阀、助流喷嘴组及喷嘴；信号采集系统包括断煤信号传感器、重量传感器以及转速传感器，控制系统包括计量仪表、数字智能调节器以及可编程控制器。本发明具有结构简单、工作振动小、自动化程度高、成本低以及清堵快速彻底等技术特点。

Description

旋风式火力发电厂煤仓清堵设备及使用方法

技术领域：

本发明属于发电厂输煤技术领域，具体涉及一种双曲线煤仓的堵塞疏通设备及使用方法。

背景技术：

在火力发电厂锅炉系统中，制粉设备的正常运转是锅炉正常燃烧的关键，而供煤的正常与否是直接影响制粉系统的关键，是保证锅炉稳定燃烧的关键。因而在锅炉正常运行过程中，双曲线原煤仓正常供料是至关重要的。但在实际供煤过程中，由于煤的灰粉高，粘度大，时有杂物混入，特别是在雨季原煤含水率很高，湿度很大，加大了原煤同煤仓壁之间的摩擦力，原煤不能靠自重流向出料口，造成堵塞棚料，又由于煤湿度很大，造成煤的内摩擦系数增加，内聚力加大，造成拱状棚料，出料口悬空，造成滞流或断流，导致进入磨煤机的煤量不稳定，影响磨煤机以及后续设备的运行，进一步造成锅炉燃烧不稳，机组减负荷，降低锅炉的安全经济运行效率。目前煤仓出现堵煤现象时常采用的方法有以下几种：

1、采用大锤人工敲打的方法：大锤易砸坏设备，劳动强度大，甚至越振打，煤块越结实，作业效率低，易造成人身安全事故。

2、采用振打空气锤振打仓壁的方法。如中国专利102275698A，此种方法的缺点是振动很大，有时将周围的设备如电控箱等都振坏了，影响其他设备正常运行，工作效率不高，有时也存在越振越实的缺陷，甚至使煤仓壁上衬板振松脱而造成更严重的后果。

3、使用空气炮或者疏通机的方法。如中国专利101879937A，该方法空气炮在处理棚料时，当煤湿度很大，放炮后，只打出一个空洞，不能全部将物料打散。位于放炮口上部的物料，落不下来，尤其放炮口下部不通畅时，放炮后，物料压的更实。而疏通机，有其运动部件，只解决局部堵塞问题，易损坏。不易维护。空气炮和疏通机共同的缺点是效率不高，运行维护工作量很大。

4、在煤仓壁上设通气口，向仓内喷射压缩空气，吹散原煤。如中国专利103600938A，此方法存在的最大问题是：在喷气过程中，电磁阀的数量与喷气口的数量相同，喷气能量集中，喷气时间较长，在喷气过程中，易形成喷射气洞，很难吹散物料。所用的控制喷气的电磁阀，实践证明在此工作环境中，煤尘经过喷嘴易返回到电磁阀中，造成电磁阀损坏。在喷气管路中没有设置清灰通道，喷气管易发生堵塞，发生故障。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种旋风式火力发电厂煤仓清堵设备及使用方法。该清堵设备能从根本上彻底解决由于各种原因引起的煤仓堵煤故障，保证给煤机的正常供煤，及后续设备的正常运转。

本发明是在详尽分析了煤仓堵塞棚料发生的原因基础上而提出来的。煤仓内发生堵塞的主要原因是：煤同仓壁的摩擦阻力，大于煤自重引起的下滑力，影响和引起的主要因素是仓壁的倾角及煤同仓壁的摩擦系数，即两者接触表面的物理化学性质，如光洁度、颗粒形状、块度、含水率及仓壁材料两者接触的亲和力等。煤仓内发生棚料的主要原因是：煤粉多而细，含水率高，很潮，粉煤的比例很高，内聚力很大，即煤的内摩擦系数很大，引起煤粉结团，其主要因素取决于煤本身的物理化学性质，如表面光洁度，煤料颗粒形状，块度，块度组成的比例，含水率及物料本身磁性等。

本发明所提供的旋风式火力发电厂煤仓清堵设备包括双曲线煤仓、供气管网1、气源系统、助流系统信号采集系统以及控制系统。

所述双曲线煤仓包括煤仓过渡段15、煤仓双曲线段16、煤仓变径段20、闸板阀门22、煤仓落煤段24以及给煤机25。

所述气源系统包括作为气源总阀门的第一手动球阀2、最低压力保持阀3、进气总管路5、储气罐6、出气管路8以及作为出气总阀门的电控气动球阀9；所述气源系统的压缩空气由所述供气管网1经所述第一手动球阀2接入助流系统后分成二路，一路依次经所述最低压力保持阀3进入所述储气罐6，再经所述出气管路8、第二手动球阀7以及电控气动球阀9进入助流主管路11，另一路依次经第四手动球阀35、气源处理三联件34以及二位二通电磁阀33进入主控制管路31。

所述助流系统包括主控制管路31、分控制管路19、助流主管路11、助流分管路12、助流用电控气动蝶阀14、助流喷嘴组18、助流喷嘴17、作为电动气源开关的二位二通电磁阀33、第一带发讯装置的压力表4、第二带发讯装置的压力表32、第一电控气动执行器10、第二电控气动执行器13；所述二位二通电磁阀33、第二带发讯装置的压力表32以及第一电控气动执行器10设置在主控制管路31上，第一带发讯装置的压力表4设置在出气管路8上，所述第二电控气动执行器13、助流用电控气动蝶阀14设置在分控制管路19上。

所述助流主管路11通过分控制管路19分别向所述煤仓落煤段24、煤仓变径段20、煤仓双曲线段16及煤仓过渡段15输送助流用气，在所述煤仓落煤段24、煤仓变径段20、煤仓双曲线段16及煤仓过渡段15分别设有助流用的电控气动蝶阀14、助流喷嘴组18及助流喷嘴17；在所述煤仓落煤段24设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有二个喷嘴；在煤仓变径段20设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有4个喷嘴；在煤仓双曲线段16设有3个助流喷嘴组，每组设有6个喷嘴；在煤仓过渡段15设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有6个喷嘴；每组喷嘴的位置，按螺旋线轨迹及周向均布，每个煤仓共设6个喷嘴组，每个喷嘴的过流面积是按该组的蝶阀面积均分的，即每组喷嘴的面积总和等于被控蝶阀过流面积；所述助流喷嘴组18管路的一端接手动球阀用来放仓内剩余气体，所述助流喷嘴组18管路另一端装可拆卸的闷盖21。

所述信号采集系统包括断煤信号传感器26、重量传感器27以及转速传感器28，所述断煤信号传感器26设置在给煤机25的出口处，所述重量传感器27以及所述转速传感器28设置在输煤用的皮带机29上，所述断煤信号传感器26、重量传感器27、转速传感器28以及气压传感器通过信号线与控制系统连接。

所述控制系统包括计量仪表、数字智能调节器39、可编程控制器38及相关电气元件，所述电控气动球阀9是助流系统的总气源阀门，所述二位二通电磁阀33是控制系统的总气源开关。

本发明所提供的旋风式火力发电厂煤仓清堵设备的使用方法，该使用方法具体内容如下：

(1)在开机前，要调整设定：助流气压不低于0.3MPa，控制气压不低于0.4MPa，助流顺序是从煤流方向自下而上，依次开机助流，每次助流通气时间不要大于3秒/次，每次助流间隔时间不要小于4秒/次，每层连续助流次数不限，适宜的使用温度，在0℃以上30℃以下，物料的比重、含水率不限；利用火力发电厂原有的供气管网气源供气，其供气压力在0.6MPa以上，全厂总供气量在40m³/min以上。

(2)厂区的压气管网压缩空气，经第一手动球阀2接入气源系统后分成二路，一路经最低压力保持阀3进入储气罐6(一个储气罐可供2台机组用气)，再经出气管路、第二手动球阀、电控气动球阀，进入助流主管路11，另一路经第四手动球阀35、气源处理三联件34、二位二通电磁阀33，进入主控制管路31；所述最低压力保持阀3，开启压力设置为0.4MPa，即气源压力达到0.4MPa时，此阀能打开，向储气罐供气，当气压低于0.4MPa时，此阀在弹簧作用自动关闭，停止向储气罐供气，这样就保证了控制气路的最低压力，保持在0.4MPa以上，保证了助流过程中瞬间大量用气时不会影响管网压力，保证了其他单元用气正常。

(3)由助流主管路11通过分控制管路19向所述煤仓落煤段24、煤仓变径段20、煤仓双曲线段16及煤仓过渡段15输送助流用气，所述助流喷嘴组管路，一端接手动球阀用来放仓内剩余气体(不是每次清仓都放气)，另一端装可拆卸的闷盖21，必要时用来清除管内煤粉，防止时间长久煤粉堵塞管路。

(4)当断煤时，断煤信号发射器26的挡板角度发生变化，发出信号给控制箱内的PLC，控制助流系统按设定的程序打开或关闭有关电控阀门，向煤仓内通助流压缩空气，进行助流，清除堵塞；当输煤用的皮带机，由于煤流发生变化，输送煤量发生变化时，皮带机上的重量传感器及转速传感器将发出信号送至输煤计量仪表中(皮带秤计量仪40)，再将此信号送到数字智能调节器39中，数字智能调节器39将此信号同定值量，进行比对计算，发出4～20mA的控制信号给变频器37，控制变频电机36的转速，当测得输煤量小于定值量时，则控制电机加快转速，增加输煤量，反者，相反；直到测得量等于或接近定值量时，停止调速，皮带机在设定的输煤量值上运转，这样就达到了输煤均匀，在所要求的输送量上运转，消除了由于煤仓下料不均，而影响煤粉质量。

本发明在煤仓的仓壁上设置助流喷嘴，其助流喷嘴是沿煤仓轴线方向，以螺旋线轨迹定位喷嘴位置，在螺旋线的径向方向圆周均布不同数量的喷嘴，喷嘴是沿螺旋角的角度，紧贴仓壁向下斜方向喷射，使喷射气流在煤和仓壁之间的缝隙中间穿过，其目的是减小煤同仓壁之间的摩擦系数，降低摩擦力，因而仓内的煤能在自身重力作用下，沿仓壁向下滑动至煤仓出料口，清除了堵塞棚料。由于所有喷嘴都是沿着仓壁以螺旋角方向喷射，在喷射过程中，在仓内的气流会形成旋风，此旋风在旋转过程中产生向上的分力，此分力能使仓内物料向上运动，使仓内形成的棚料拱失去平衡，而倒塌，清除了拱状棚料。本发明与中国专利103600938A是有本质区别的，上述分析在一比一的模型试验快速摄影慢速回放中可清楚的观察到。

本发明具有结构简单且没有运动部件、工作振动小、操作简单方便、自动化程度高、成本低以及清堵快速彻底、安全环保等技术特点，本发明产品是目前使用效果最好的煤仓清堵设备之一。

附图说明：

图1：本发明旋风式火力发电厂煤仓清堵设备结构示意图。

图2：本发明清堵设备的控制原理示意图。

图中：1：供气管网；2：第一手动球阀；3：最低压力保持阀；4：第一带发讯装置的压力表；5：进气总管路；6：储气罐；7：第二手动球阀；8：出气管；9：电控气动球阀；10：第一电控气动执行器；11：助流主管路；12：助流分管路；13：第二电控气动执行器；14：电控气动蝶阀；14-0：第七电控气动蝶阀；14-1：第一电控气动蝶阀；14-2：第二电控气动蝶阀；14-3：第三电控气动蝶阀；14-4：第四电控气动蝶阀；14-5：第五电控气动蝶阀；14-6：第六电控气动蝶阀；15：煤仓过渡段；16：煤仓双曲线段；17：助流喷嘴；18：助流喷嘴组；19：分控制管路；20：煤仓变径段；21：闷盖；22：闸板阀门；23：第三手动球阀；24：煤仓落煤段；25：给煤机；26：断煤信号传感器；27：重量传感器；28：转速传感器；29：皮带机；30：主助流管路；31：主控制管路；32：第二带发讯装置的压力表；33：二位二通电磁阀；34：气源处理三联件；35：第四手动球阀；36：变频电机；37：变频器；38：可编程控制器；39：数字智能调节器；40：皮带秤计量仪；41：电控箱。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明所提供的旋风式火力发电厂煤仓清堵设备包括双曲线煤仓、供气管网1、气源系统、助流系统、助流控制管路系统、信号采集系统以及控制系统。供气管网1，是作为本发明旋风式火力发电厂煤仓清堵设备的总工作气源，供气管网1的压缩气体来至发电厂总压缩空气站，其总供气量在40m³/min，压力不低于0.6MPa。第一手动球阀2为本助流系统的总气源阀门，进入本系统后，分成两路，一路进入最低压力保持阀3，最低压力保持阀3，工作压力设定在0.4Mpa，当气源压力超过0.4MPa时，则此阀的弹簧被压缩，压缩气体经过进气管5进入储气罐6，储气罐6作为本系统的储能器，其作用是助流时瞬间供气最大，可使能量能集中瞬间释放，而最低压力保持阀3的作用是在助流用气时，可保持气源压力不会低于0.4MPa，助流瞬间，不会引起压气管网压力波动或下降。储气罐6中压缩气体经过出气管8、第二手动球阀7、经第一带发讯装置的压气表4进入电控气动球阀9，电控气动球阀9作为助流管路总气源开关，由电控箱41控制。电控气动球阀9开启后，压缩气体可进入主助流管路30，可供各层用气助流。主助流管路30向上接通助流分管路12，经电控气动蝶阀14(共6个)向助流喷嘴组18(共6组)供气，经助流喷嘴向仓内喷气。喷嘴组18，一端装有第三手动球阀23(共6个)，另一端装有闷盖21(共6个)，二者组成通路可清除管内的灰尘杂物。在落煤管24上的喷嘴为2个，在变径管20上的喷嘴为4个，在煤仓双曲线段16上，共有三个喷嘴组，每组有喷嘴6个，在过渡段15上，有一组喷嘴组，6个喷嘴；全系统共有30个喷嘴。每组喷嘴的过流面积总和为所在组蝶阀的过流面积(从而可算出每个喷嘴的直径)。

喷嘴的安装位置在轴向方向按螺旋轨迹定位，周向按喷嘴数量圆周均布，螺旋线的螺距按所在段的高度而定。在双曲线段16上，设有三组，则螺旋线螺距为所在段的1/3，喷嘴的喷射方向，是沿螺旋线的升角紧贴仓壁向斜下方喷射，其目的是使喷射气流在仓内物料与仓壁之间通过，减少物料同仓壁的摩擦系数从而减低物料同仓壁之间的摩擦阻力，能使物料在自身重力的作用下，流向出料口消除粘壁棚料。另一目的是喷射气流按螺旋角方向喷射能使喷射气流沿着仓壁旋转，在仓内形成旋风式气流，在此气流作用下能形成向上的分力，此力能破坏仓内的棚料拱，仓内悬空的物料会立即崩塌下来，清除了拱状棚料。上述现象在一比一的模型试验中，采用快速摄影慢速回放中可清晰的看到。

进入第一手动球阀2，另一路为控制气源回路，压缩气体进入第四手动球阀5，经气源处理三联件34后，进入二位二通电磁阀33，二位二通电磁阀33是控制回路的总气源开关，由控制箱控制，开启后，压缩气体经过第二带发讯装置的压力表32，进入主控制管路31，可向各阀门的第一电控气动执行器10(1个)和第二电控气动执行器13(共有6个第二电控气动执行器13)供气，控制各自的阀门闭合。

控制信号的采集。通过落煤管24下方的给煤机25的出料口处设置的断煤信号传感器26发出信号，当出现断煤时，断煤信号传感器26的挡板角度发生变化，把断煤信号传到可编程控制器(PLC)38中，可编程控制器38能按事先编好的程序去控制相应的第一电控气动蝶阀14-1、第二电控气动蝶阀14-2、第三电控气动蝶阀14-3、第四电控气动蝶阀14-4、第五电控气动蝶阀14-5、第六电控气动蝶阀14-6的通气顺序，通气时间，通气间隔时间，通气次数等，完成煤仓的清堵工作，第七电控气动蝶阀14-0作为备用。

煤仓在落料过程中，料流是不稳定的，为了达到输煤量在设定的数值内供料，是通过闭环调整皮带机29的转速达到的。当皮带秤计量仪40显示煤量低于设定煤量时，重量传感器27以及转速传感器28将发出各自信号到皮带秤计量仪40中，再将此信号发送到数字智能调节器39中，经过计算和同定值量比对后发出控制信号给变频器37，变频器37将控制皮带机29的变频电机加快旋转，增加输煤量，直到煤量达到设定量为止。

Claims (3)

1.旋风式火力发电厂煤仓清堵设备，其特征在于该清堵设备包括双曲线煤仓、供气管网（1）、气源系统、助流系统、信号采集系统以及控制系统；所述双曲线煤仓包括煤仓过渡段（15）、煤仓双曲线段（16）、煤仓变径段（20）、闸板阀门（22）、煤仓落煤段（24）以及给煤机（25）；所述气源系统包括作为气源总阀门的第一手动球阀（2）、最低压力保持阀（3）、进气总管路（5）、储气罐（6）、出气管路（8）以及作为出气总阀门的电控气动球阀（9）；所述气源系统的压缩空气由所述供气管网（1）经所述第一手动球阀（2）接入助流系统后分成二路，一路依次经所述最低压力保持阀（3）进入所述储气罐（6），再经所述出气管路（8）、第二手动球阀（7）以及电控气动球阀（9）进入助流主管路（11），另一路依次经第四手动球阀（35）、气源处理三联件（34）以及二位二通电磁阀（33）进入主控制管路（31）；所述助流系统包括主控制管路（31）、分控制管路（19）、助流主管路（11）、助流分管路（12）、电控气动蝶阀（14）、助流喷嘴组（18）、助流喷嘴（17）、作为电动气源开关的二位二通电磁阀（33）、第一带发讯装置的压力表（4）、第二带发讯装置的压力表（32）、第一电控气动执行器（10）以及第二电控气动执行器（13），所述二位二通电磁阀（33）、第二带发讯装置的压力表（32）以及第一电控气动执行器（10）设置在所述主控制管路（31）上，所述第一带发讯装置的压力表（4）设置在所述出气管路（8）上，所述第二电控气动执行器（13）、电控气动蝶阀（14）设置在分控制管路（19）上，所述助流主管路（11）通过分控制管路（19）分别向所述煤仓落煤段（24）、煤仓变径段（20）、煤仓双曲线段（16）及煤仓过渡段（15）输送助流用气，在所述煤仓落煤段（24）、煤仓变径段（20）、煤仓双曲线段（16）及煤仓过渡段（15）分别设有所述电控气动蝶阀（14）、助流喷嘴组（18）及助流喷嘴（17）；所述信号采集系统包括断煤信号传感器（26）、重量传感器（27）以及转速传感器（28），所述断煤信号传感器（26）设置在所述给煤机（25）的出口处，所述重量传感器（27）以及所述转速传感器（28）设置在输煤用的皮带机（29）上，所述断煤信号传感器（26）、重量传感器（27）以及转速传感器（28）通过信号线与控制系统连接；所述控制系统包括计量仪表、数字智能调节器（39）、可编程控制器（38），所述电控气动球阀（9）是助流系统的总气源阀门，所述二位二通电磁阀（33）是控制系统的总气源开关。

2.根据权利要求1所述旋风式火力发电厂煤仓清堵设备，其特征在于所述助流喷嘴组（18）及助流喷嘴（17）设置如下：在所述煤仓落煤段（24）设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有二个喷嘴；在所述煤仓变径段（20）设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有4个喷嘴；在所述煤仓双曲线段（16）设有3个助流喷嘴组，每组设有6个喷嘴；在所述煤仓过渡段（15）设有一个助流喷嘴组，该助流喷嘴组上设有6个喷嘴；每组喷嘴的位置，按螺旋线轨迹及周向均布，每个煤仓共设6个喷嘴组，每个喷嘴的过流面积是按该组的蝶阀面积均分的，即每组喷嘴的面积总和等于被控蝶阀过流面积；所述助流喷嘴组（18）管路的一端接手动球阀用来放仓内剩余气体，所述助流喷嘴组（18）管路另一端装可拆卸的闷盖（21）。

3.权利要求1所述旋风式火力发电厂煤仓清堵设备的使用方法，其特征在于所述使用方法具体内容如下：

（1）在开机前，要调整设定：助流气压不低于0.3MPa，控制气压不低于0.4MPa，助流顺序是从煤流方向自下而上，依次开机助流，每次助流通气时间不要大于3秒/次，每次助流间隔时间不要小于4秒/次，每层连续助流次数不限，适宜的使用温度，在0℃以上30℃以下，物料的比重、含水率不限；利用火力发电厂原有的供气管网气源供气，其供气压力在0.6MPa以上，全厂总供气量在40m³/min以上；

（2）厂区的供气管网提供的压缩空气，经所述第一手动球阀（2）接入气源系统后分成二路，一路经最低压力保持阀（3）进入储气罐（6），再经出气管路、第二手动球阀、电控气动球阀，进入助流主管路（11），另一路经第四手动球阀（35）、气源处理三联件（34）、二位二通电磁阀（33）进入主控制管路（31）；所述最低压力保持阀（3）的开启压力设置为0.4MPa，即气源压力达到0.4MPa时，此阀能打开，向储气罐供气，当气压低于0.4MPa时，此阀在弹簧作用自动关闭，停止向储气罐供气，这样就保证了控制气路的最低压力，保持在0.4MPa以上，保证了助流过程中瞬间大量用气时不会影响管网压力，保证了其他单元用气正常；

（3）由所述助流主管路（11）通过所述分控制管路（19）向所述煤仓落煤段（24）、煤仓变径段（20）、煤仓双曲线段（16）及煤仓过渡段（15）输送助流用气，所述助流喷嘴组管路，一端接手动球阀用来放仓内剩余气体，另一端装可拆卸的闷盖（21），用来清除管内煤粉，防止时间长久煤粉堵塞管路；

（4）当断煤时，断煤信号传感器（26）的挡板角度发生变化，发出信号给控制箱内的PLC，控制助流系统按设定的程序打开或关闭电控气动蝶阀，向煤仓内通助流压缩空气，进行助流，清除堵塞；当输煤用的皮带机，由于煤流发生变化，输送煤量发生变化时，皮带机上的重量传感器及转速传感器将发出信号送至输煤计量仪表中，再将此信号送到数字智能调节器（39）中，所述数字智能调节器（39）将此信号同定值量进行比对计算，发出4~20mA的控制信号给变频器（37），控制变频电机（36）的转速，当测得输煤量小于定值量时，则控制电机加快转速，增加输煤量，直到测得量等于或接近定值量时，停止调速，皮带机在设定的输煤量值上运转，从而达到输煤均匀。