严寒地区冬季室外输煤设备防冻研究

严寒地区冬季室外输煤设备防冻研究

徐志鹏

国网能源和丰煤电有限公司 834411

摘要：本文以新疆和丰电厂为例，针对电厂所处较为特殊的地理环境中输煤设备在冬季运行时产生的问题，通过前期维护保养预控和中间制定措施实施，有效的解决了冬季室外设备存在的问题。

关键词：严寒地区  输煤设备 防冻

和丰电厂一期装机2台300MW的亚临界空冷机组，毗邻沙吉海煤矿，是煤电一体的坑口型发电厂。电厂2台机组分别于2012年7月与9月投产发电，煤矿于2014年8月投产出煤。电厂通过一条室外皮带和煤矿相连并配置一台斗轮堆取料机用于煤场堆取料作业。煤矿来煤可直接通过室外皮带进入电厂输煤系统后送至锅炉，也可以通过斗轮堆取料机将煤矿来煤堆至煤场存储。因和丰电厂地处北纬46.35°，东经86.37°，北依谢米斯台山，南邻准格尔盆地，属于高纬酷寒地区，冬季室外温度可达到-39℃。在这种严寒条件下，室外输煤设备运行存在很多的困难，并且室外输煤设备是电厂和煤矿唯一的输送通道，所以保证室外输煤设备在冬季安全运行成为至关重要的一项工作，和丰电厂专业人员通过近几年运行工况进行研究，并制定了相应的措施，以应对冬季室外输煤设备运行时存在的问题。

一、室外设备冬季运行时存在的问题

和丰电厂每年10月1日至次年4月1日为冬季防冻期，室外输煤设备防冻主要存在的问题分别为室外的斗轮堆取料机和带式输送机。

1. 斗轮堆取料机存在以下问题：

1. 悬臂皮带机构、回转机构、走行机构的减速机冬季转动时因减速机内齿轮油粘度增大，启动困难，尤其在变频运行的回转机构和走行机构减速机上较为明显。
2. 用于悬臂俯仰的液压系统和驱动斗轮液压马达运行的液压系统，在低温天气下，虽然液压系统内安装加热装置，但是因油温低存在系统启动慢和运行不畅的问题。
3. 使用堆料机取用煤场煤时，煤堆表面结冻，在取料过程中易造成斗轮机构的液压系统胶管爆裂，液压油泄漏，无法正常取料。
4. 斗轮机落煤管内粘煤严重，导致落煤管下料口径减小，在同等输送运量的情况下，极易发生堵煤。
5. 堆取料机独立的皮带与室外输送机存在同样的问题。

2. 室外输送机存在以下问题：

1. 输送带非工作面结霜或结冰且输送带在低温下变硬，在设备启动时，输送带与皮带驱动滚筒之间的摩擦力下降，导致皮带打滑，无法正常启动。
2. 输送机的托辊均为金属托辊，在输送机不运行时，托辊表面会形成一定的霜或冰冻层，导致托辊与皮带之间的摩擦力大幅降低，造成皮带运行时跑偏。
3. 煤中水分较大时，皮带工作面粘煤严重，运行时与输送机增面滚筒、改向滚筒接触，并在滚筒表面形成不规则的粘冻块，因冻块粘接不均匀，造成皮带与滚筒受力不均，最终导致皮带跑偏，无法正常运行。

二、室外设备入冬前保养维护

1.斗轮堆取料机入冬前的保养和维护

1. 入冬前更换各减速机内的齿轮油，将黏度较高的齿轮油更换为黏度低的齿轮油。以和丰电厂为例，在夏季时使用VG220型的齿轮油，在冬季时更换VG460的齿轮油。在更换油品时要注意尽量使用同一品牌的油品，并将旧油彻底放净并清洗减速机内部后再更换新齿轮油。更换新齿轮油后，续试转设备不低于2小时，测量减速箱的温度是否在规程和说明书的允许范围内。
2. 液压系统可以更换耐低温的液压油，并且可以在液压系统的油管上缠绕电伴热外部保温棉包裹的的方式，在保证在设备不运行时，油站由站内加热器加热液压油，而站外管路部分由电伴热的形式进行加热。电伴热设置时可在控制箱内布置温度控制元件，设置加热温度，实现伴热自动投入和退出，防止伴热温度过高造成油温高黏度下降或煤粉受热引发火灾。
3. 斗轮机轮斗在入冬前要对斗齿进行检查，对老化的斗齿进行更换，新的斗齿利于煤层表面破开，降低液压马达油管的压力，从而降低爆管漏油风险。

2.室外输送机入冬前的保养和维护

1. 入冬前对输送机所有接头情况进行检查和评估，因为现在皮带接头大部分使用硫化粘接的方式粘接，强度高，可靠性高。但是在低温环境下，输送带硫化的接头易发生起层、横向裂纹等问题，在发生此类问题后，因室外温度较低，冬季硫化接头的话，因环境因素影响，硫化接头质量并不高，所以在入冬前对评估状态较差的接头要提前重新硫化粘接，确保冬季时正常运行，尽量避免冬季室外硫化皮带。
2. 入冬前对所有室外设备转动机械轴承更换润滑脂，因为冬季低温时，一般使用的润滑脂硬度较高，流动性差，为了使转动机械轴承有更好的润滑效果，需更换流动性好的润滑脂。以和丰电厂为例，所有输煤系统的转动机械轴承按3个月一个周期进行润滑脂的补充，在4-9月份全部使用#3锂基脂，在10-3月份时，室外设备全部使用#0锂基脂。
3. 为了减少输送带工作面粘煤造成皮带滚筒粘煤现象，采取两种方法。一是在确保原有的输送带驱动滚筒位置P型、H型清扫器完好的情况下，在回程皮带工作面可增加一组或两组清扫器，对皮带工作面残余粘煤进行清理。二是将回程皮带部分平行托辊更换为螺旋梳型清扫托辊，也可以降低皮带表面粘煤现象。
4. 入冬前需要对室外设备落煤管进行检查，对落煤管受冲刷面测厚，对减薄严重的要及时进行补焊。一方面是确保设备能够连续运行，降低渗漏类的缺陷。另一个主要因素是一般输煤系统动火作业结束后为了防止发生火灾，会在动火前或动火作业接受后用水冲洗动火区域，消除遗留火种。但是冬季时为了防冻，室外水源在入冬前均被隔离，若在冬季进行焊接动火作业的话，无法在动火作业前后进行冲洗，消除火险隐患。或者因动火作业引发火情后，消防水需从室内接出，用时较长造成扑救不及时，所以应在入冬前完成动火项目，尽量避免冬季室外动火作业。

三、室外设备冬季运行的措施

为了保证室外设备冬季能够正常运行，需要在冬季制定防冻措施，并在防冻期严格执行。

1. 在设备停止运行期间，每1小时启动斗轮机的轮斗和悬臂皮带运行15分钟，并且操作斗轮机大车前进、后退、俯仰、回转各一次，防止各机构减速机内齿轮油黏度增加，造成上煤时无法启动。
2. 在设备停止运行期间，每1小时检查液压系统伴热运行情况，确保伴热正常投入。
3. 斗轮机取料作业前，应提前使用工程机械推去煤堆表层的冻块，并对较大的冻块进行碾压，减少斗轮堆取料机液压系统爆管的风险。
4. 输送机应每隔1小时启动，运行15分钟，输送带转动时可以由硬逐渐变软并在转动时将托辊表面的积霜消除，恢复输送带与托辊之间的摩擦力，降低皮带跑偏的可能性。
5. 输送机在启动前要将输送带工作面和非工作面的积雪清扫干净，避免进入落煤管内引发蓬煤。
6. 若输送带非工作面有结霜或结冻，启动前要在驱动滚筒处撒松香粉，增加驱动滚筒与皮带之间的摩擦力，若启动后输送带带速低，则需要在输送带非工作面撒少量干煤粉，一般皮带运行一圈后带速会恢复正常。
7. 若在运行时发现皮带滚筒有粘煤造成皮带跑偏现象，应该等皮带走空后停止皮带运行，人工使用工具对滚筒粘冰进行清理；或可以在皮带运行时使用防粘溶液对滚筒进行喷洒，降低滚筒处的粘冰。以和丰电厂为例，一般使用采暖系统的80℃的高温水混合工业盐或融雪剂按照一定比例混合成为溶液（通过试验证明，当溶液浓度在低温中不在溶解溶质时，此时的溶液不会在低温中凝固，并且随着温度降低会有溶质析出），定期喷洒在滚筒上可以有效缓解粘煤，或者在滚筒粘煤严重需要人工清理时，喷洒该溶液可以降低清理难度。
8. 在室外设备停止运行时，要及时组织人员对室外落煤管内粘煤进行清理，尽量在结冻前完成清理，一般采用大锤敲击落煤管壁的方式将粘煤震落。若粘煤结冻严重无法用大锤敲落时，应使用电镐对落煤管内壁的粘煤进行清理。

四、结论

本文以新疆和丰电厂为例，针对电厂室外输煤设备在冬季运行时产生的问题，通过检修超前维护和运行制定措施过程防控两个方面入手，有效的解决了冬季室外设备存在的问题，并且为严寒地区输煤设备冬季运行提供了参考经验。

参考文献

[1] 张英.严寒地区输送带输煤系统防冻黏喷雾技术研究[J].煤炭科学技术，2018，46（1）：238-224

[2]宋文辉，刘国财，尚军等.输煤系统输送带冬季防东粘研究[J].黑龙江电力，2011,33（4）：274-276