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摘 要：宝清电厂输煤系统在转运燃煤资源过程中，时常会因落煤点位不正而出现皮带跑偏的问题，截面积较大是既有落煤管的主要特征，其对煤流对准受料皮带机中心线过程起到一定限制作用，进而产生侧向力，导致皮带不按照预计轨道运转。历经系统的测算分析后，采用短缩落煤管截面及调整其出口形状的方式，能明显的转运煤流状态，进而从源头上处理输煤皮带跑偏的这一现实问题。还解读了输煤系统落煤管时常发生堵塞问题的成因，探究相应的处理方法，以供同行借鉴。
关键词：输煤系统;栈桥落煤管;问题分析;解决措施
引言
当下宝清电厂建立了2台600MW发电机组，总装机1200MW，#1机组已经在2020年年初正式投产发电。本电厂主要燃煤是露天煤矿出产的褐煤，其煤质有含水量较高、黏度大、挥发分大、发热量偏低、容易自燃等特征，在运输燃煤过程中，在卸车、储存、破碎等多种工艺要求及厂区布置条件等约束下，需要历经数次转运后，方能把合格的燃煤资源输送至原煤斗中。落煤管是皮带机的重要部件之一，在运煤系统运行阶段发挥核心作用，如果落煤管设计、布设欠缺合理性，则会增加皮带运转跑偏、撒煤、严重的粉尘污染等不良情况发生率，本文分析总结相应的解决方法。
1 问题分析
1.1皮带跑偏问题
在行业内，输煤皮带机跑偏被定义成皮带机运转过程中，皮带中心线和皮带机中心线相脱离，偏向一侧。皮带跑偏情况如果长期不被解除，可能会导致皮带边界和托辊相互脱离，严重时还会和机架产生碰撞、摩擦，短缩皮带的使用寿命，造成部分燃煤运输中散落，降低生产效率，甚至带来一些安全隐患问题。引起皮带跑偏的因素主要包括如下几点[1]：
（1）设备生产问题，比如在加工制造皮带阶段，皮带中心线不是一条笔直的直线、带芯受力状态不均衡等，以上均可能成为引起皮带机跑偏情况的因素。如果能有针对性地改进、调整皮带加工技术，提升技术方案完善性，则以上问题大体上能迎刃而解。
（2）安装调试阶段中，托辊与各个滚筒轴线以及皮带机中心线无法始终维持90°，造成皮带转动阶段承受较大的横向推力;皮带机内架并不是单条直线;粘接皮带接头过程中，存在着粘接不端正的问题。
（3）皮带机正常运转阶段，清扫器清扫的洁净度不高，导致部分煤粉粘结在滚筒表层，导致滚筒各位置的半径不均等，在这样的工况下皮带受力不均衡，引起皮带发生跑偏问题。
（4）电厂输煤系统在运转阶段，在工艺要求及厂区地形条件等诸多因素的约束下，布置了多条处于垂直相交状态下运转的皮带，外加落煤管设计、布设等欠缺合理性，造成煤流偏向单侧，由侧向对皮带形成较大冲击力，造成皮带受力状态不均衡，实质上就是我们日常所说的落煤点不正，这是造成皮带机跑偏问题的主要原因之一。如果皮带跑偏问题十分严重时，很多燃煤便会沿着运输路径洒落在地，导致电厂环境内煤尘飞扬，明显增加了运行人员清煤，冲洗工作压力，甚至由于运煤批量过大而堵塞排污泵局部，不利于电厂实现安全、文明生产目标。
输煤系统运作阶段，难免会发生皮带机相交垂直运转的情况，短缩既有的落煤管管径和垂直相交受料的皮带机前侧的落煤管形状，是否能使初始运转的煤流尽早的聚集在集中于皮带中心线上，是业内人员应持续探究的一个共同问题[2]。
1.2落煤管堵塞问题
宝清电厂输煤系统在运行阶段，将堵煤开关与相应的振打器安装在皮带落煤管内，当运输的燃煤特别是全水含量、潮湿度及粘性高的煤种，有煤流对落煤管内壁侧形成冲刷作用时，在落煤管管壁上吸附、聚集的湿煤量会不断提高，厚度也有提高，如果皮带瞬时煤量在落煤管自身的通流面积时，则便会在刹那间发生落煤管堵煤事件，若此时有关堵煤保护装置、过流保护设备等没有发挥自身效力，则非常容易造成输煤皮带发生大量堵煤情况，最后陷入到堵转的工况下，也可能会因堵煤对皮带作业面形成较大磨损，而造成皮带被拉断。
2 处理皮带跑偏问题——科学选用落煤管截面尺寸
（1）电厂的落煤管采用6mm热轧普通钢板和角钢焊接制得的，皮带机带宽达65㎝，方形落煤管边长60㎝，横截面0.36㎡。
（2）可以采用如下公式测算落煤管断面积（F）[3]：F=Q/3600×V0×R0×φ。上式内，Q—皮带机本体的输送量（t/h）;V0—煤管内燃煤的流动速度，大概2m/s;R0—燃煤的堆积密度（t/m?）;φ—充满系数，大概0.3～0.5。
现有规范内明确定义了带宽（B）、带速（V）和输送能力（Iv）三者之间的关联性（表1），并参照当下设计推荐应用的各种带宽相对应的带速，带宽达650mm，建议设计V是2.0m/s，Iv是318m?/h。
（3）燃煤自身的流量、粒度、散料属性均是影响落煤管管径的主要因素。在符合流量指标要求的基础上，也应认真分析到煤粒度形成的影响。当下，宝清电厂为规避发生有大块型燃煤落入输煤系统中的情况，并确保给料、受料装置运行过程的常态性，决定在煤场中布置煤篦，煤篦孔规格300×250mm。
鉴于输煤系统出力工程与同时存有3个大块煤处于同个截面上不堵卡的情况，顺利通行落煤管，现有的落煤管截面积均较好的满足现实运行要求，但均较大[4]。在研究各类规格皮带机以后，建议应用带速与输送量峰值，分析充满系数和不充满系数各自对应的工况条件，据此测算出落煤管断面积和初有设计应用的落煤管断面积做对比，并考察煤粒径因素形成的影响，依照现行设计调配了落煤管减缩一个档级的通流面积，以上方法是有较高可执行性。
宝清电厂燃煤系统在运行阶段，由早期筛分至实现破碎一定要经过四条皮带，破碎以后煤粒内径才<30mm，这也就意味着落煤管的通流面积和流量之间存在明确相关性，在这样的工况下，无需顾及大块燃煤在落煤管中可能出现的堵卡问题。而经筛分破碎处理后的燃煤，利用既有设计方案的运作落煤管，明顯拓展了流通面积，弱化了落煤管中煤流的约束力。因为煤流初速度与落差均形成了一定冲击力，并且此时有相对较大的落煤管截面，诱导煤流在下跌阶段趋于皮带机中心的概率会显著降低，进而形成了作用于受煤皮带的侧向冲击力，实质上就是我们日常经常提到的落煤点不正，最后造成皮带机出现跑偏情况。 在输煤系统设计实践中，为了能更全面的了解落煤管流通面积与皮带机输送能力抵达峰值时所需求的实际流通面积两者关系，应在理论层面上测算出充满系数所需的流通面积值，而后再和既有设计应用的落煤管通流面积值做对比分析，获得的计算结果是[5]：考虑充满系数0.16㎡，既有设计应用0.36㎡，不考虑充满系数时是0.049㎡。结合以上计算所得结果，设计时应用到的落煤管流通截面积要大于现实所需，形成较大的富余量。而在不顾及充满系数下测算出的流通面积、输送能力，其均高于设计值。在以上这种条件下，既有设计应用到的落煤管流通截面积和不顾及充满系数下的现实流通截面积相比较，要高出4-7倍。从中可以探查到，输煤系统燃煤历经筛分、破碎处理后运输所需的落煤管装置，和既有设计应用的落煤管断面积大小相比较，缩小了两个档级。
3 防控堵煤事件的方法
整体分析本电厂内输煤系统的调配与堵煤开关组装欠缺合理性的现状，燃煤运行管理人员从运行控制方面着手，编制并实施了相应的制度或者控制计划，在运行控制措施的实施方面，主要采用接班检查、落实清扫工作、运转中检查、控制煤量、单一路径取用湿煤、管控煤量、集中强化监视、加设皮带电流增速保护装置等运行方法，进而实现减少输煤系统发生堵煤、撒煤等不良情况[6]。
但是在执行运动控制方案或者相关制度时，不能从根源上处理输煤皮带落煤管堵煤问题，这主要是由于系统堵煤开关本体安装欠缺合理性，这在很大程度上弱化了自身的保护作用。为改善以上情况，在设备技术方面应尽早进行改造，历经系统的调查、分析、考察以后，编制技术改造方案时决定选择使用叶片旋转式堵煤开关设施，将其组装在皮带落煤管头部，实质上就是皮带头部驱动滚筒下部的侧面。这种堵煤开关的工作原理可以做出如下表述：选用微型马达作为驱动装置，利用螺栓连接传动轴与离合器连接，其能在较长时间内能维持持续、稳定的运转状态如果落煤管没有出现堵煤情况时，旋转叶片没有触及物料或者没有被局部被燃煤遮挡时，马达能够驱动叶片实现正常转动，表明此时没有出现堵煤;如果落煤管头部出现了堵煤情况时，部分燃煤便会压埋或阻挡旋转叶片，在阻力作用下，马达被迫停运，堵煤开关发生动作，联锁跳停皮带，借此方式起到防控因堵煤事件而对输煤设备造成损害的情况。以上过程中，为规避旋转式叶片自身发生误动作、误跳停皮带等情况，本装置通过调控弹簧拉力大小或旋转式叶片大小的方式去实现，当下叶片的尺寸是90×30（W×H），能够较有效的防控部分煤粉进入叶片槽内，造成堵转情况，以致停皮带出现误跳。日常运维、定时检查过程中，应全面清理掉轻微积煤或积粉，这是提升堵煤开关运行过程安全性、稳定性的有效方法之一[7]。
当然，电厂也应加大对智能巡检机器人系统的开发应用力度，要求控制系统能把生产现场中可见光照片、视频、红外热成像、激光雷达、温度等诸多信号传送反馈至后台，达到对煤粉堆积量、煤粉温度异常情况的报警，动态分析皮带拍片、撕裂等故障问题及对CO、H2S等有害气体及PN10等粉尘超标预警，防控堵煤问题。该系统还具备巡检计划功能，具体是便捷巡检任务书、巡检计划及下达常规巡检任务的功能，其主要由任务部署与任务编辑两大部分构成，确保了皮带跑偏、堵煤及撒煤等问题处理的有效性与时效性。
4 结束语
分析当下宝清电厂输煤系统内置落煤管的设计情况，发现流通面积较大是其最明显的特点，可能会成为皮带跑偏、堵煤甚至是撒煤等问题的诱因。故而在后期设计、技术改造过程中，可以采用减小落煤管截面积规格大小的方式去应对，进而使煤流尽量和受料皮带中心尽量对准，将输煤异常事件的发生率降到最低。
参考文献：
[1]胡斌.基于EDEM仿真技术对运煤系统落煤管的磨损分析[J].吉林电力，2019，47（03）：5-8.
[2]谢志明，杨同飞.CFB锅炉给煤系统技术改造及效果[J].齐鲁石油化工，2019，47（02）：139-141.
[3]王海燕，杨永刚.曲线落煤管输煤系统转运站除尘抽风量计算[J].环境与发展，2018，30（05）：237+239.
[4]成志红，李德波，李建波，等.制粉系统防堵煤综合治理改造技术研究及工程实践[J].热能动力工程，2017，32（11）：109-112+135.
[5]李春亮，华岁喜，卢艳峰.浅析输煤系统落煤管设计存在的问题和解决对策的研究[J].山东工业技术，2017（18）：78+76.
[6]郭建平， 一种循环流化床锅炉落煤管防磨装置. 四川省，东方电气集团东方锅炉股份有限公司，2016-08-31.
[7]何遵祥，张晶华.码头工程輸煤皮带机落煤管系统布置形式分析[J].港口装卸，2016（03）：38-40.
（1.神华国能宝清煤电化有限公司，黑龙江 双鸭山 155625;2.深圳昱拓智能有限公司，广东 深圳 518109）
关键词：输煤系统;栈桥落煤管;问题分析;解决措施
引言
当下宝清电厂建立了2台600MW发电机组，总装机1200MW，#1机组已经在2020年年初正式投产发电。本电厂主要燃煤是露天煤矿出产的褐煤，其煤质有含水量较高、黏度大、挥发分大、发热量偏低、容易自燃等特征，在运输燃煤过程中，在卸车、储存、破碎等多种工艺要求及厂区布置条件等约束下，需要历经数次转运后，方能把合格的燃煤资源输送至原煤斗中。落煤管是皮带机的重要部件之一，在运煤系统运行阶段发挥核心作用，如果落煤管设计、布设欠缺合理性，则会增加皮带运转跑偏、撒煤、严重的粉尘污染等不良情况发生率，本文分析总结相应的解决方法。
1 问题分析
1.1皮带跑偏问题
在行业内，输煤皮带机跑偏被定义成皮带机运转过程中，皮带中心线和皮带机中心线相脱离，偏向一侧。皮带跑偏情况如果长期不被解除，可能会导致皮带边界和托辊相互脱离，严重时还会和机架产生碰撞、摩擦，短缩皮带的使用寿命，造成部分燃煤运输中散落，降低生产效率，甚至带来一些安全隐患问题。引起皮带跑偏的因素主要包括如下几点[1]：
（1）设备生产问题，比如在加工制造皮带阶段，皮带中心线不是一条笔直的直线、带芯受力状态不均衡等，以上均可能成为引起皮带机跑偏情况的因素。如果能有针对性地改进、调整皮带加工技术，提升技术方案完善性，则以上问题大体上能迎刃而解。
（2）安装调试阶段中，托辊与各个滚筒轴线以及皮带机中心线无法始终维持90°，造成皮带转动阶段承受较大的横向推力;皮带机内架并不是单条直线;粘接皮带接头过程中，存在着粘接不端正的问题。
（3）皮带机正常运转阶段，清扫器清扫的洁净度不高，导致部分煤粉粘结在滚筒表层，导致滚筒各位置的半径不均等，在这样的工况下皮带受力不均衡，引起皮带发生跑偏问题。
（4）电厂输煤系统在运转阶段，在工艺要求及厂区地形条件等诸多因素的约束下，布置了多条处于垂直相交状态下运转的皮带，外加落煤管设计、布设等欠缺合理性，造成煤流偏向单侧，由侧向对皮带形成较大冲击力，造成皮带受力状态不均衡，实质上就是我们日常所说的落煤点不正，这是造成皮带机跑偏问题的主要原因之一。如果皮带跑偏问题十分严重时，很多燃煤便会沿着运输路径洒落在地，导致电厂环境内煤尘飞扬，明显增加了运行人员清煤，冲洗工作压力，甚至由于运煤批量过大而堵塞排污泵局部，不利于电厂实现安全、文明生产目标。
输煤系统运作阶段，难免会发生皮带机相交垂直运转的情况，短缩既有的落煤管管径和垂直相交受料的皮带机前侧的落煤管形状，是否能使初始运转的煤流尽早的聚集在集中于皮带中心线上，是业内人员应持续探究的一个共同问题[2]。
1.2落煤管堵塞问题
宝清电厂输煤系统在运行阶段，将堵煤开关与相应的振打器安装在皮带落煤管内，当运输的燃煤特别是全水含量、潮湿度及粘性高的煤种，有煤流对落煤管内壁侧形成冲刷作用时，在落煤管管壁上吸附、聚集的湿煤量会不断提高，厚度也有提高，如果皮带瞬时煤量在落煤管自身的通流面积时，则便会在刹那间发生落煤管堵煤事件，若此时有关堵煤保护装置、过流保护设备等没有发挥自身效力，则非常容易造成输煤皮带发生大量堵煤情况，最后陷入到堵转的工况下，也可能会因堵煤对皮带作业面形成较大磨损，而造成皮带被拉断。
2 处理皮带跑偏问题——科学选用落煤管截面尺寸
（1）电厂的落煤管采用6mm热轧普通钢板和角钢焊接制得的，皮带机带宽达65㎝，方形落煤管边长60㎝，横截面0.36㎡。
（2）可以采用如下公式测算落煤管断面积（F）[3]：F=Q/3600×V0×R0×φ。上式内，Q—皮带机本体的输送量（t/h）;V0—煤管内燃煤的流动速度，大概2m/s;R0—燃煤的堆积密度（t/m?）;φ—充满系数，大概0.3～0.5。
现有规范内明确定义了带宽（B）、带速（V）和输送能力（Iv）三者之间的关联性（表1），并参照当下设计推荐应用的各种带宽相对应的带速，带宽达650mm，建议设计V是2.0m/s，Iv是318m?/h。
（3）燃煤自身的流量、粒度、散料属性均是影响落煤管管径的主要因素。在符合流量指标要求的基础上，也应认真分析到煤粒度形成的影响。当下，宝清电厂为规避发生有大块型燃煤落入输煤系统中的情况，并确保给料、受料装置运行过程的常态性，决定在煤场中布置煤篦，煤篦孔规格300×250mm。
鉴于输煤系统出力工程与同时存有3个大块煤处于同个截面上不堵卡的情况，顺利通行落煤管，现有的落煤管截面积均较好的满足现实运行要求，但均较大[4]。在研究各类规格皮带机以后，建议应用带速与输送量峰值，分析充满系数和不充满系数各自对应的工况条件，据此测算出落煤管断面积和初有设计应用的落煤管断面积做对比，并考察煤粒径因素形成的影响，依照现行设计调配了落煤管减缩一个档级的通流面积，以上方法是有较高可执行性。
宝清电厂燃煤系统在运行阶段，由早期筛分至实现破碎一定要经过四条皮带，破碎以后煤粒内径才<30mm，这也就意味着落煤管的通流面积和流量之间存在明确相关性，在这样的工况下，无需顾及大块燃煤在落煤管中可能出现的堵卡问题。而经筛分破碎处理后的燃煤，利用既有设计方案的运作落煤管，明顯拓展了流通面积，弱化了落煤管中煤流的约束力。因为煤流初速度与落差均形成了一定冲击力，并且此时有相对较大的落煤管截面，诱导煤流在下跌阶段趋于皮带机中心的概率会显著降低，进而形成了作用于受煤皮带的侧向冲击力，实质上就是我们日常经常提到的落煤点不正，最后造成皮带机出现跑偏情况。 在输煤系统设计实践中，为了能更全面的了解落煤管流通面积与皮带机输送能力抵达峰值时所需求的实际流通面积两者关系，应在理论层面上测算出充满系数所需的流通面积值，而后再和既有设计应用的落煤管通流面积值做对比分析，获得的计算结果是[5]：考虑充满系数0.16㎡，既有设计应用0.36㎡，不考虑充满系数时是0.049㎡。结合以上计算所得结果，设计时应用到的落煤管流通截面积要大于现实所需，形成较大的富余量。而在不顾及充满系数下测算出的流通面积、输送能力，其均高于设计值。在以上这种条件下，既有设计应用到的落煤管流通截面积和不顾及充满系数下的现实流通截面积相比较，要高出4-7倍。从中可以探查到，输煤系统燃煤历经筛分、破碎处理后运输所需的落煤管装置，和既有设计应用的落煤管断面积大小相比较，缩小了两个档级。
3 防控堵煤事件的方法
整体分析本电厂内输煤系统的调配与堵煤开关组装欠缺合理性的现状，燃煤运行管理人员从运行控制方面着手，编制并实施了相应的制度或者控制计划，在运行控制措施的实施方面，主要采用接班检查、落实清扫工作、运转中检查、控制煤量、单一路径取用湿煤、管控煤量、集中强化监视、加设皮带电流增速保护装置等运行方法，进而实现减少输煤系统发生堵煤、撒煤等不良情况[6]。
但是在执行运动控制方案或者相关制度时，不能从根源上处理输煤皮带落煤管堵煤问题，这主要是由于系统堵煤开关本体安装欠缺合理性，这在很大程度上弱化了自身的保护作用。为改善以上情况，在设备技术方面应尽早进行改造，历经系统的调查、分析、考察以后，编制技术改造方案时决定选择使用叶片旋转式堵煤开关设施，将其组装在皮带落煤管头部，实质上就是皮带头部驱动滚筒下部的侧面。这种堵煤开关的工作原理可以做出如下表述：选用微型马达作为驱动装置，利用螺栓连接传动轴与离合器连接，其能在较长时间内能维持持续、稳定的运转状态如果落煤管没有出现堵煤情况时，旋转叶片没有触及物料或者没有被局部被燃煤遮挡时，马达能够驱动叶片实现正常转动，表明此时没有出现堵煤;如果落煤管头部出现了堵煤情况时，部分燃煤便会压埋或阻挡旋转叶片，在阻力作用下，马达被迫停运，堵煤开关发生动作，联锁跳停皮带，借此方式起到防控因堵煤事件而对输煤设备造成损害的情况。以上过程中，为规避旋转式叶片自身发生误动作、误跳停皮带等情况，本装置通过调控弹簧拉力大小或旋转式叶片大小的方式去实现，当下叶片的尺寸是90×30（W×H），能够较有效的防控部分煤粉进入叶片槽内，造成堵转情况，以致停皮带出现误跳。日常运维、定时检查过程中，应全面清理掉轻微积煤或积粉，这是提升堵煤开关运行过程安全性、稳定性的有效方法之一[7]。
当然，电厂也应加大对智能巡检机器人系统的开发应用力度，要求控制系统能把生产现场中可见光照片、视频、红外热成像、激光雷达、温度等诸多信号传送反馈至后台，达到对煤粉堆积量、煤粉温度异常情况的报警，动态分析皮带拍片、撕裂等故障问题及对CO、H2S等有害气体及PN10等粉尘超标预警，防控堵煤问题。该系统还具备巡检计划功能，具体是便捷巡检任务书、巡检计划及下达常规巡检任务的功能，其主要由任务部署与任务编辑两大部分构成，确保了皮带跑偏、堵煤及撒煤等问题处理的有效性与时效性。
4 结束语
分析当下宝清电厂输煤系统内置落煤管的设计情况，发现流通面积较大是其最明显的特点，可能会成为皮带跑偏、堵煤甚至是撒煤等问题的诱因。故而在后期设计、技术改造过程中，可以采用减小落煤管截面积规格大小的方式去应对，进而使煤流尽量和受料皮带中心尽量对准，将输煤异常事件的发生率降到最低。
参考文献：
[1]胡斌.基于EDEM仿真技术对运煤系统落煤管的磨损分析[J].吉林电力，2019，47（03）：5-8.
[2]谢志明，杨同飞.CFB锅炉给煤系统技术改造及效果[J].齐鲁石油化工，2019，47（02）：139-141.
[3]王海燕，杨永刚.曲线落煤管输煤系统转运站除尘抽风量计算[J].环境与发展，2018，30（05）：237+239.
[4]成志红，李德波，李建波，等.制粉系统防堵煤综合治理改造技术研究及工程实践[J].热能动力工程，2017，32（11）：109-112+135.
[5]李春亮，华岁喜，卢艳峰.浅析输煤系统落煤管设计存在的问题和解决对策的研究[J].山东工业技术，2017（18）：78+76.
[6]郭建平， 一种循环流化床锅炉落煤管防磨装置. 四川省，东方电气集团东方锅炉股份有限公司，2016-08-31.
[7]何遵祥，张晶华.码头工程輸煤皮带机落煤管系统布置形式分析[J].港口装卸，2016（03）：38-40.
（1.神华国能宝清煤电化有限公司，黑龙江 双鸭山 155625;2.深圳昱拓智能有限公司，广东 深圳 518109）