机采装置的设计及其核验

2020/4/4吉林省电力科学研究院1国电高级电力燃料检验人员研讨培训•机采装置的设计及其核验•主讲李春艳2020/4/4吉林省电力科学研究院2机采装置的设计及其核验一、对设计人员的基本要求•人工采制样，不仅劳动强度大，工作效率低，重要的是采制样的质量难以保证。因此实现入厂入炉煤的机械化采制样是必然的发展趋势，是电力生产的迫切要求。做为电力行业从事燃料工作的专业人员应积极推广机械采制样装置，但由于煤炭是一种变异性很大的一种物料及现场条件的复杂性，使机采装置一直以来没有得到有效的应用。本节从几方面探讨有关机采装置的设计及其核验，以其解决机采装置日常存在的问题。•一、对设计人员的基本要求•为从根本上确保机采装置能采到有代表性煤样，并能长期运行可靠，首先要求设计人员应尽可能地把各种影响采样的因素考虑进去，因为一旦将不符合要求的机采装置安装在现场使用，以后即使做了很大的补救，也很难得到满意的效果。因此，一个合格的设计人员除了精通机械设计外，还要求做到：•1．正确选择采样系统。采样系统的含义是：广义来说，主要包括皮带输送机、破碎机、缩分器、给料机、集料槽和弃煤处理以及支架结构等。采样系统选用二级或多级（三级及以上）采样，主要取决于下列因素：2020/4/4吉林省电力科学研究院3机采装置的设计及其核验二、设计的基本原则•①带式输送机构的额定出力•②煤的粒度大小•③实验室要求的煤量•一般当皮带机的输煤量不超过3000t/h和粒度小于25mm时可选用一级采样；若输煤量超过3000t/h和煤粒度大于25mm时，则要采用二级采样或二级以上采样。•2．要熟悉煤炭有关采制样标准和现场有关规程。•3．要弄清火电，输煤系统的配置设备及其运行情况。•4．要熟悉煤炭基本性质包括物理和化学的，特别是那些对采制样有显著影响的煤质特性。•二、设计的基本原则•1．所选用的采制样组件要多样性，以适应各种条件下的需要。•2．当现场条件改变时，不会影响采制系统的完整性和可靠性。•3．采制样系统能在正常情况下，仍具有足够的灵活性，例如制样系统局部发生故障，其余各组件可借助适当的旁路制样设备仍可继续运行。•4．任何组件应具备单独运行的能力，辅设必要的一些功能，如裤叉式斜槽或2020/4/4吉林省电力科学研究院4机采装置的设计及其核验三、整机性能要求•短运输皮带等，以便及时将采到的煤样量转移到事先准备好的制样设备中。•5．机采装置安装地点应位于燃煤计量器具附近处，同时，为保证煤样流量的均匀性，在制样系统前要设有给料机。•6．整机和各组件应能方便于检查，清理，检修和校核试验。•7．装置应具有交替拼合子样组成双份样和转换交替子样组成多份样的能力。•8．各组件出口应备有旁路，以便进行采制系统和各组件的动态试验。•三、整机性能要求•1．至少要包括采样器、集样槽、给料机、破碎机、缩分器、弃煤处理系统和电气监控系统等组件。•2．各组件要匹配且具足够大的出力，以能通过全部子样量而不发生任何损失。•3．防堵能力要强，既能防止湿煤堵塞，又能拒比设计大的煤块于系统外，且整机有故障保护和报警，断煤仃采，远方控制以及自防堵自清扫等功能。2020/4/4吉林省电力科学研究院5机采装置的设计及其核验四、采样器的设计要求•4．所有各组件采用密闭式结构设计，使水份损失和煤粉泄漏降到最低程度。•5．各组件间的连接管道直径至少大于流过煤最大粒度的4倍，管道坡度不得小于60~70°。•6．装置处理完单个子样量所需要的时间应比采样间隔时间少。•四、采样器的设计要求•用于下落煤流的采样器：•1．切割一次应能截取一个完整的煤流断面。•2．进料口前、后沿切割角度应在同一平面或同一园柱表面（视情况而言），并且平面或柱面最好是垂直于煤流中央轨迹。•3．采样器以均匀速度通过煤流，其速度和预定的速度偏差不超过5%。•4．进料口设计应能使煤流中的各部煤在进料口内有相同时间。•5．进料口容量至少为煤最小粒度的3倍，除非是已证明小于3倍不会发生偏差的特殊煤种。对于锥形采样器（摇臂式的一种）的窄小端的宽度，当用于采取原始子样时，不得小于30mm。•6．采样器的有效容积取决于带式输送机的最大输煤量，在最大煤流量2020/4/4吉林省电力科学研究院6机采装置的设计及其核验四、采样器的设计要求•下，采样器能容纳单个子样的全部煤量或通过单个子样的全部煤量而不发生溢流或堵塞。•7．切割速度和切割角度是采样器的重要技术参数，要依据煤流速度设计，使得进料口有效宽度与煤最大粒度之比，越大越好。•8．原始子样采样器是用来采取大流量的煤流——相对较高流量密度和较广粒度范围的煤，只要采样器设计符合上面要求，即使是采样器速度达到1.5m/s也不会发生系统偏差，•9．二、三级或三级以上的采样器（相当于缩分器），通常是从低流量密度煤流中采取煤样的，其采样器允许最高速度（wc）可由下式计算：013.0AAwc（3-14）2020/4/4吉林省电力科学研究院7机采装置的设计及其核验四、采样器的设计要求•式中：A——采样器进料口实际宽度，mm•A0——三部于最大粒度煤，mm•当A=A0时，则wc=0.6m/s•用于皮带中部移动煤流的采样刮板：•1．采样刮板动作一次能横过皮带全宽度，并能截取到一横断面煤流的煤样。•2．采样利板要设计成三面封闭，一面敞开的无底扇形体采样器，其两旁封闭板的顶端要加工成与皮带弧度相同的弧形，其后封闭板顶端要加设一样性材料。•3．采样器臂长的曲率应与采样皮带段弧度相一致。•4．采样器的速度愈高，则采样状态愈好，要求至少大于皮带运行速度。•两种不同采样器的采样的比较：•火电厂带式输送机上煤流的机械采样，常见有皮带端部下落煤采样和皮带中部移动煤流的采样两种。调查资料显示，后者已安装和使用的台数远超过前者。实践已证明，勿论采用皮带端采样或皮带中部秀样，都要严格按照上面有关采样原则设计，合理安装。现将此两种采样器比较如下表。2020/4/4吉林省电力科学研究院8机采装置的设计及其核验四、采样器的设计要求•表3-14两种不同采样器的比较序号皮带端部下落煤流采样皮带中部移动煤流采样1适用于各种煤流量的带式输送机适用于煤流量＜t/h的带式输送机2采样煤流量密度小采样煤流量密度小3*单个子样量大*单个子样量小4制备设备需要出力大制备设备需要出力相对小5需要处理能力大的弃煤系统相对需要处理能力较小的弃煤系统6整机占据空间大整机占据空间相对小7对已运行电厂一般不易布置较适用已运行电厂8整机结构体积大，投资大整机结构较简单，投资小9使用中存在问题使用中存在问题采样器切割煤流不合要求采样器设计不合理，留底煤采样器容积偏小采样器速度偏小2020/4/4吉林省电力科学研究院9机采装置的设计及其核验五、各组件性能的技术要求•五、各组件性能的技术要求•一台完整且性能良好的机采装置，不仅包括所必需的全部组件，且各组件的技术性能也要达到有关规定的技术规范，这样才能发挥其各组件间相互协调，从而达到应有的效果。依据对国内外机采装置的调研和积累的运行经验以及相关标准的规定，这里集中总结一下组成机采装置的各组件使用性能的技术要求，其中有些内容已在上述有关部分中提及。•*两种采样器采样单个子样量的比较（仅供参考）皮带宽度（mm）50065080010001200140016001800带式输送机出力（t/h）1001603506001000150028003500皮带运行速度（m/s）1.21.62.02.52.52.53.153.5采样器开口宽（mm）150采样器横过煤流速度（m/s）0.5皮带端部单个子样质量（kg）8.313.329.250.083.3125.0233.2291皮带中部单个子样质量（kg）3.44.27.310.016.725.037.041.0两者对比2.43.24.05.05.05.06.37.12020/4/4吉林省电力科学研究院10机采装置的设计及其核验五、各组件性能的技术要求•1.采样器•（1）用于皮带端部下落煤流采样•①进料口宽度至少为煤最大粒度的2.5~3倍。•②容积大小要满足当带式输送机在额定出力下，采取全横断面煤流煤样时，不发生溢流或梗阻现象。•③采样时采样器的切割速度始终保持恒定，一般以不超过0.46m/s为限。•④采样周期可依据需要调节，调节范围一般为2~10min。•（2）用于皮带中部移动煤流采样•①进料口宽度至少为最大煤粒度的2.5~3倍。•②采样时不发生“犁煤”、溅煤和留底煤。•③横过煤流的切割速度要大于皮带运行速度，一般为4~10m/s。•④采样时，刮板式采样器的两旁封闭板要稍离皮带（尽可能小），而后封闭板与皮带软接触。•⑤采样器移动的轨迹要与采样段皮带的弧度相一致，每动作一次能切割一完整煤流横断面。2020/4/4吉林省电力科学研究院11机采装置的设计及其核验五、各组件性能的技术要求•⑥动作周期在2~10min内可调。•无论是下落煤流的采样器，还是皮带上移动煤流的采样器，其操纵机构的设计要合理，选材要符合规范。当采样器后面的任一组件发生故障、带式输送机断煤或停运时，采样器均可自动停采。•2．集料槽•（1）应能收集从采样器采到的全部子样量，且不发生撒落煤样的现象。•（2）应具有防止比设计大的煤块进入集料槽内，以减少其出口下落管梗塞。•（3）集料槽出口下落管道要采用不锈钢或其他防堵材料，其直径应不小于通过煤的最大粒度的4倍。•3．给料机•（1）适应湿煤能力要强，不发生煤沉淀，当煤水分（Mf）为8%时仍能正常喂料。•（2）能在两个子样的间隔时间内，将一个子样的煤样全部喂到下一个组件中去。•（3）喂料速度应是可调节的，以适不同水分含量的需要。•4．破碎机2020/4/4吉林省电力科学研究院12机采装置的设计及其核验五、各组件性能的技术要求•（1）转速必须是低速的，一般不高于300~400转，若采用高速破碎机，为防止水分损失，则要在破碎机进出口间串接一个循环平衡管。•（2）破碎后的煤样粒度应能满足下一组件工作的要求，其中被限制的最大粒度煤不超过5%。•（3）破碎工件应能耐磨，且工作时不应有明显发热。•（4）适应破碎湿煤能力强，要求当煤中水分Mf在8%左右时仍能正常工作。•5．缩分器•（1）切割（进料）口宽度至少为通过煤的最大粒度的4倍。•（2）缩分比要稳定，一般不超过5%~10%，并能随着采取子样量的多少自动调节，使其缩分留样量始终保持符合粒度对它的要求。•（3）缩分出的留煤样在粒度组成上要与弃煤相一致，使缩分精密度达到小于0.37PL（PL为采制化总精密度和缩分无系统偏差的要求）。•（4）抗湿煤能力要强，一般能在煤含水分Mf8%左右时能正常工作。•6．弃煤处理系统•（1）要尽量利用现场条件设计简单易行、运行可靠和投资少的处理系统。2020/4/4吉林省电力科学研究院13机采装置的设计及其核验五、各组件性能的技术要求•（2）抗湿煤能力要强，能在煤中水分Mf8%左右时能正常工作。•（3）能在带式输送机额定出力下，于两个子样间隔时间内，将弃煤全部返回到采样点煤流的下游处或其他适宜的地方。•2020/4/4吉林省电力科学研究院14机采装置的设计及其核验六、机采装置使用性能的核试验•六、机采装置使用性能的核验•1．编制实施方案•在电力行业的发展和市场经济的驱动下，国内生产机采装置的厂家愈来愈多，其产品质量参差不齐，而机装置的性能直接关系到火电厂的入厂煤检质计价和入炉煤的准确计算煤耗，然而不少火电厂对新配置的机采装置（包括入厂的和入炉的）未经任何验收试验应正式投运，将所采取的煤样的化验结果用于计算各种经济指标，这种情况可能掩盖了运行中设备的缺陷而产生种种虚假现象，给电力安全经济生产埋下了潜在的不利因素。因此，对新配置的机装置必须经验收试验合格后方可正式投运。机采装置使用性能的验收试验包括分组件检测和整机检测两个部分，前者在出厂前进行验收检测，而后者在现场组装后进行检测。检测的内容是依据相关标准（GB和ISO）和实际运行的需要，参见下表。•为保证验收质量及其试验工作能顺利进行预算编制一个详细的实施方案。实施方案包括下列内容：