超大型筒倉(cāng)的發(fā)展及其在火力發(fā)電廠的應(yīng)用(二)

1、超大型筒倉(cāng)的發(fā)展及其在火力發(fā)電廠的應(yīng)用（二）北京石景山熱電廠超大型貯煤筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)華北電力設(shè)計(jì)院周留才【摘要】石景山熱電廠3萬(wàn)噸貯煤筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)，不論在結(jié)構(gòu)、功能安全性和技術(shù)性方面，都是較先進(jìn)的，特別是雙環(huán)縫進(jìn)、出料系統(tǒng)，超大型環(huán)式給煤機(jī)的浮動(dòng)式驅(qū)動(dòng)裝置的研制成功，解決了設(shè)備制造、安裝和維護(hù)等難度問(wèn)題，該裝置不僅使設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時(shí)又能減少磨損，延長(zhǎng)設(shè)備壽命?！娟P(guān)鍵詞】筒倉(cāng)貯煤工藝設(shè)備設(shè)計(jì)北京石景山熱電廠3萬(wàn)噸貯煤筒倉(cāng)設(shè)計(jì)包含下列四項(xiàng)研究課題，一是超大型貯煤筒倉(cāng)工藝結(jié)構(gòu)的研究；二是超大型配、給煤設(shè)備的研制；三是筒倉(cāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究；四是土建結(jié)構(gòu)的研究。本文僅就前兩個(gè)課題的設(shè)計(jì)思想予以闡述。對(duì)

2、于貯煤筒倉(cāng)工藝結(jié)構(gòu)及其配套設(shè)備的要求應(yīng)該是既要滿足貯煤工藝的需要，又要保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。具體的說(shuō)就是要求筒倉(cāng)在其使用過(guò)程中具有：進(jìn)、出料均勻、連續(xù)、流暢，不堵煤、不起拱，貯煤對(duì)倉(cāng)壁無(wú)不均勻側(cè)壓等特性。為此，設(shè)計(jì)人員在石景山熱電廠貯煤筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)中，首先對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在通常采用的各種結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置形式進(jìn)行分析、比較，以取他人之長(zhǎng)。然后，再根據(jù)自己的特點(diǎn)，發(fā)揮自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)超大型筒倉(cāng)的一些關(guān)鍵問(wèn)題予以攻克。1、筒倉(cāng)的工藝結(jié)構(gòu)研究國(guó)內(nèi)外常用的筒倉(cāng)進(jìn)、出料結(jié)構(gòu)形式及石景山熱電廠3萬(wàn)噸筒倉(cāng)的進(jìn)出料結(jié)構(gòu)形式如下：進(jìn)料。進(jìn)料形式一般有三種：?jiǎn)温坊螂p路帶式輸送機(jī)頭部卸料這類卸料形式為點(diǎn)式落料，受料口為一或兩個(gè)

3、方型孔，該類卸料形式進(jìn)料不均勻，充滿系數(shù)小，同時(shí)還可能因受料口非中心布置易產(chǎn)生貯煤對(duì)倉(cāng)壁的不均勻側(cè)壓。但因其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，仍多用于1000噸以下的小型筒倉(cāng)。雙路帶式輸送機(jī)頭部并中間卸料這種形式亦屬點(diǎn)式落料。落料點(diǎn)為四個(gè)，落料較均勻，充滿系數(shù)較大，但同樣可能產(chǎn)生貯煤對(duì)倉(cāng)壁的不均勻側(cè)壓。該形式常用于萬(wàn)噸及萬(wàn)噸以下的大、中型筒倉(cāng)。單路或雙路帶式輸送機(jī)配以帶式旋轉(zhuǎn)布料機(jī)旋轉(zhuǎn)卸料帶式旋轉(zhuǎn)布料機(jī)可雙向運(yùn)行，且有兩個(gè)輸送半徑，使布料點(diǎn)成為由大小兩個(gè)同心圓組成的雙環(huán)。這種形式落料連續(xù)、均勻，充滿系數(shù)大，且貯煤對(duì)倉(cāng)壁的側(cè)壓均衡。該形式雖然系統(tǒng)布置復(fù)雜一些，但能夠有效地提高筒倉(cāng)的充滿系數(shù)并有利于筒倉(cāng)的安全運(yùn)行。比較上

4、述入料形式，這是最佳的選擇之一。因此，該布料形式首次用于石景山熱電廠3萬(wàn)噸超大型貯煤筒倉(cāng)。當(dāng)然，雙環(huán)縫入料口結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)及與之配套的大型帶式旋轉(zhuǎn)布料機(jī)的研制成功是該配置方案得以實(shí)施的前提。出料。出料形式較多，大致可歸納為五種：長(zhǎng)縫式槽形出料口一一葉輪給煤機(jī)給煤縫式煤槽可設(shè)計(jì)成一條或兩條，真垂直斷面呈"V'字形或"W形，貯煤容積雙縫大于單縫。這種形式簡(jiǎn)單實(shí)用應(yīng)用于小型筒倉(cāng)。若用于大型筒倉(cāng)（如豐潤(rùn)熱電廠萬(wàn)噸筒倉(cāng)），則弊端較明顯：在長(zhǎng)縫傾斜平面與筒倉(cāng)圓弧而相交處容易滯煤，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致自燃。同時(shí)，雙縫式煤糟因卸料時(shí)單邊運(yùn)行煤槽兩側(cè)出料不均衡，易造成倉(cāng)內(nèi)煤偏積產(chǎn)生不均勻

5、側(cè)壓。斗式出料口一一振動(dòng)或其它形式給料機(jī)給煤出料斗分圓形錐斗和方形錐斗，從性能上講，圓形錐斗優(yōu)于方形錐斗，但前者施工難度相對(duì)稍大。云崗煤礦洗煤廠3萬(wàn)噸筒倉(cāng)即為方形群錐斗出料口設(shè)計(jì)，筒倉(cāng)下部為一平臺(tái)，平臺(tái)由若干立柱支撐，平臺(tái)下設(shè)14個(gè)落煤斗，平臺(tái)上部斗口之間連成錐體狀以防止滯煤。物料由三條連接群斗的帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至主輸送機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)。這種工藝結(jié)構(gòu)形式，土建施工較簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)布置較煩瑣，落料點(diǎn)多，轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備多；出料不連續(xù)，非整體流動(dòng)，有可能產(chǎn)生倉(cāng)壁側(cè)壓不均勻現(xiàn)象。環(huán)縫式出料口一一旋轉(zhuǎn)給煤機(jī)給煤筒倉(cāng)下部設(shè)35個(gè)或7錐形環(huán)縫，如日本四國(guó)電力公司西條發(fā)電廠的1.3萬(wàn)噸筒倉(cāng)出料口的斷面采用“W形狀的四個(gè)環(huán)縫式

6、錐體出料口。這種工藝結(jié)構(gòu)形式，土建結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工難度較大，優(yōu)點(diǎn)是單斗的工藝性能好。但為了避免倉(cāng)內(nèi)存煤偏積，而對(duì)倉(cāng)壁產(chǎn)主不均勻側(cè)壓，要求四個(gè)料斗對(duì)角交替運(yùn)行，且嚴(yán)格控制料位，因而運(yùn)行管理難度較大。單環(huán)縫式出料口一一大型環(huán)式給煤機(jī)給煤?jiǎn)苇h(huán)縫式出料口由接筒倉(cāng)內(nèi)壁的倒錐臺(tái)與中央蘑菇錐組合而成，其斷面為“W形。該結(jié)構(gòu)形式于十年前在石景山熱電廠首次應(yīng)用成功。這種結(jié)構(gòu)形式比較前三種形式，具有出料口面積大、貯煤整體流動(dòng)性好、出料連續(xù)、均勻、煤對(duì)倉(cāng)壁的側(cè)壓均衡等特點(diǎn)。同時(shí)，與之配套的大型環(huán)式給煤機(jī)運(yùn)行可靠，管理簡(jiǎn)單。這種單環(huán)縫出料形式不僅使筒倉(cāng)具有良好的藝性，而且具有一定的安全性，因而是大型筒倉(cāng)的理想出料形式

7、。雙環(huán)縫式出料口超大型環(huán)式給煤機(jī)給煤石景山熱電廠二期工程3萬(wàn)噸超大型貯煤筒倉(cāng)是萬(wàn)噸筒倉(cāng)的貯存規(guī)模的升級(jí)，筒倉(cāng)的出料形式，自然應(yīng)惜鑒性能優(yōu)良的單環(huán)縫式出料口一一大型環(huán)式給煤機(jī)給煤模式。但3萬(wàn)噸超大型貯煤筒倉(cāng)，直徑為？36m如果仍采用前期工程的?22m筒倉(cāng)的單環(huán)縫式出料口，那末倒錐臺(tái)的斜向尺寸延長(zhǎng)，筒倉(cāng)的貯煤容積將大打折扣，嚴(yán)重影響貯煤量。因此，如何既保持環(huán)縫式處料口的優(yōu)良性能，又能保證筒倉(cāng)具有最大貯煤容積呢？設(shè)計(jì)人員提出了雙環(huán)縫式出料口方案，即相當(dāng)將原萬(wàn)噸筒倉(cāng)按倉(cāng)壁的倒錐環(huán)沿徑向拉開(kāi)，在倒錐環(huán)和蘑菇錐之間再立一個(gè)正錐形環(huán)，從而，形成大環(huán)套小環(huán)的同心圓雙環(huán)縫式出料口，筒倉(cāng)下部的直徑斷面為“ww形狀

8、。內(nèi)環(huán)采用原？22m筒倉(cāng)的設(shè)備即？15m環(huán)式給煤機(jī)，外環(huán)重新設(shè)于？30m環(huán)式給煤機(jī)。無(wú)疑，對(duì)于超大型簡(jiǎn)倉(cāng)下論是從其藝性還是從安全講，這都將是最好的配置形式之一。2、超大型環(huán)式給煤機(jī)的研制超大型筒倉(cāng)需要配置超大型的給煤設(shè)備，石景山熱電廠二期工程3萬(wàn)噸貯煤筒倉(cāng)的給煤設(shè)備是由？15m與？30m兩套環(huán)式給煤機(jī)組合而成，每套設(shè)備均包括一臺(tái)犁煤車，一臺(tái)給煤車和兩臺(tái)卸煤犁。？15m給煤設(shè)備用于一期工程已經(jīng)過(guò)十余年的運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。其性能（包括工藝性、安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性等）是完全滿足大型筒倉(cāng)的配置及運(yùn)行要求的。？15m環(huán)式給煤機(jī)采用齒輪副傳動(dòng)形式，三點(diǎn)均布固定式驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)平緩，運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)，因采用了變頻調(diào)

9、速系統(tǒng)調(diào)速，犁煤車與給煤車1:3的速比關(guān)系實(shí)行跟蹤變化，操作簡(jiǎn)單，安全可靠。但？15m給煤設(shè)備仍有不足之處，因?yàn)槠洳捎玫氖枪潭ㄊ津?qū)動(dòng)方式，這就決定了對(duì)犁煤車和給煤車齒環(huán)與各驅(qū)動(dòng)裝置主動(dòng)齒輪間的嚙合狀況的要求較高。因?yàn)?，車體在旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，由于車體、軌道受制造和安裝方面的誤差的影響。在近50m周長(zhǎng)的范圍內(nèi)，齒隙是在不斷的變化著的，且不論是正向還是反向，當(dāng)超過(guò)一定值時(shí)，設(shè)備均不能正常運(yùn)行。這就為車體、軌面、三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置齒輪軸的同心高。又同樣是因?yàn)楣潭ㄊ津?qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)裝置的保護(hù)缺乏有效的手段。在一期工程中，曾有過(guò)幾次個(gè)別驅(qū)動(dòng)裝置因故障而被迫由車體帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，最終導(dǎo)致變速器被動(dòng)旋轉(zhuǎn)而損壞的例子。由此可見(jiàn)，對(duì)于

10、直徑增加一倍、周長(zhǎng)近100m的？30m環(huán)式給煤機(jī)來(lái)說(shuō)，上述問(wèn)題將帶來(lái)的后果更加突出。鑒于以上情況，并經(jīng)全面分析比較，確定環(huán)式給煤設(shè)備的設(shè)計(jì)思路為：？15m環(huán)式給煤機(jī)因其為成功運(yùn)行設(shè)備，不宜做大的改動(dòng)，故僅對(duì)其驅(qū)動(dòng)裝置增設(shè)機(jī)械調(diào)整裝置及完善電氣保護(hù)系統(tǒng)；？30m環(huán)式給煤機(jī)的設(shè)計(jì)以？15m環(huán)式給煤機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)形式為基礎(chǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，實(shí)現(xiàn)其技術(shù)進(jìn)步。下面，重點(diǎn)論述？30m環(huán)式給煤機(jī)需要解決的四個(gè)方面的問(wèn)題。主要參數(shù)確定參數(shù)設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)筒倉(cāng)直徑確定設(shè)備直徑，根據(jù)萬(wàn)噸貯煤筒倉(cāng)環(huán)式給煤機(jī)的運(yùn)行情況確定車體運(yùn)行線速度和轉(zhuǎn)速；根據(jù)出力要求確定設(shè)備驅(qū)動(dòng)功率。設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)如下：設(shè)備公稱直徑：630m其中：犁

11、煤車直徑：630m給煤車直徑：.628.8m車體運(yùn)行線速度：（628.8m圓周）：犁煤車額定線速度：0.325m/s,給煤車額定線速度：0.975m/s,犁煤車最大線速度：0.600m/s給煤車最大線速度：1.800m/s犁煤車與給煤車在628.8m圓周上線速度之比為1:3,實(shí)行變頻調(diào)速，跟蹤統(tǒng)調(diào)。車體轉(zhuǎn)速：犁煤車額定轉(zhuǎn)速：0.216r/min（逆時(shí)針）給煤車額定轉(zhuǎn)速：0.647r/min（順時(shí)針）犁煤車最大轉(zhuǎn)速：0.398r/min（逆時(shí)針）給煤車最大轉(zhuǎn)速：1.194r/min（順時(shí)針）設(shè)備出力：額定（正常運(yùn)行時(shí)）650t/h最大（燃煤排放時(shí)）1200t/h驅(qū)動(dòng)功率：犁煤車：6x7.5kW給

12、煤車：6X7.5Kw車體設(shè)計(jì)330m環(huán)式給煤機(jī)的車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以中115m環(huán)式給煤機(jī)為基礎(chǔ)。615m環(huán)式給煤機(jī)的車體結(jié)構(gòu)基本上是合理的，因此，力30m環(huán)式給煤機(jī)在車體設(shè)計(jì)上仍然采用了力15m環(huán)式給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。為了保證車體的強(qiáng)度和剛度，適當(dāng)加大了斷面尺寸。同時(shí)，為了盡量減輕重量，取消了一些不必要的限位用立輪和側(cè)輪組；在方便制造和運(yùn)輸?shù)那疤嵯聦⒔o煤車車體分為五段（如比照力15m給煤車應(yīng)分為六段），從而又減少兩對(duì)輪組。同時(shí)為了安裝方便，將每段車體的走行輪安裝位置設(shè)計(jì)為對(duì)稱布置，輪距仍按均布荷載考慮。齒輪、齒條（環(huán)）的模數(shù)同力15m環(huán)式給煤機(jī)相同，即25mm這個(gè)模數(shù)的選擇看似有些保守，但其原因并不是

13、由于零件強(qiáng)度和剛度的需要，而是為了保持與力15mm環(huán)式給煤機(jī)有更多的通用性，以便于設(shè)備的制造及備件的管理。而力15m環(huán)式給煤機(jī)由于存在著前面提到的制造精度和安裝方面的要求，選擇較大的模數(shù)是為了車體運(yùn)行時(shí)齒輪與齒條（環(huán)）嚙合的需要，實(shí)踐證明，當(dāng)采用固定式驅(qū)動(dòng)時(shí)，選擇較大的齒輪模數(shù)是必要的。驅(qū)動(dòng)裝置的布置及設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置的布置。為了使設(shè)備啟動(dòng)平穩(wěn)及減少設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的車體變形，力30m環(huán)式給煤機(jī)的犁煤車和給煤車都采用了六點(diǎn)均布的驅(qū)動(dòng)布置。同時(shí)，采用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)亦有利于減小驅(qū)動(dòng)單元的體積和重量，便于制造、安裝和檢修。驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。為了克服設(shè)備制造、安裝、調(diào)整的難度，設(shè)計(jì)人員為630m環(huán)式給煤機(jī)研制了浮動(dòng)式驅(qū)

14、動(dòng)裝置。該裝置的工作原理是：在驅(qū)動(dòng)齒輪軸上與齒輪同軸裝一滾輪，在車體上與齒環(huán)平行裝一環(huán)形滾道，齒輪和滾輪裝在杠桿的一端，在杠桿的另一端的配重的作用下，滾輪緊緊的靠在滾道上，從而保證了驅(qū)動(dòng)齒輪與車體齒環(huán)的嚙合間隙為一恒定值。該值的確定方法是：使齒輪的節(jié)圓相切于齒條（環(huán)）的節(jié)線，并考慮適當(dāng)?shù)拈g隙。由此，無(wú)論車體和軌道的制造誤差有多大，無(wú)論驅(qū)動(dòng)單元的齒輪對(duì)應(yīng)于車體的任何位置，齒輪與齒環(huán)之間始終保持著一個(gè)合理的嚙合間隙。從而，不僅降低了設(shè)備制造的精度要求，解決了設(shè)備安裝、調(diào)整等難度問(wèn)題，還使設(shè)備的運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時(shí)又能減少齒間磨損，延長(zhǎng)使用壽命。度題，還使設(shè)備的運(yùn)行更加平穩(wěn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置的保護(hù)力30m

15、環(huán)式給煤設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置的保護(hù)設(shè)計(jì)為電氣和機(jī)械兩級(jí)保護(hù)。電氣保護(hù)的作用是，當(dāng)任意一臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障時(shí)，該路電荷載的變化可控制整臺(tái)設(shè)備及其來(lái)煤系統(tǒng)所有設(shè)備的停車。機(jī)械保護(hù)的作用當(dāng)任意一臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障時(shí)，該臺(tái)裝置可自動(dòng)脫離運(yùn)行，從而可在電氣保護(hù)萬(wàn)一失效的情況下不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行并保護(hù)故障裝置免受機(jī)械損壞。機(jī)械保護(hù)的實(shí)現(xiàn)得益于驅(qū)動(dòng)裝置的浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，其工作原理如下：當(dāng)某驅(qū)動(dòng)裝置故障“悶車”時(shí)，另外五臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置仍驅(qū)動(dòng)車體繼續(xù)運(yùn)行，對(duì)于故障裝置的齒輪，車體齒環(huán)變被動(dòng)為主動(dòng)，繼續(xù)帶其運(yùn)行。由于驅(qū)動(dòng)裝置“悶車”，齒輪不轉(zhuǎn)，那么主動(dòng)的齒環(huán)就會(huì)壓下被動(dòng)的齒輪，使故障驅(qū)動(dòng)裝置脫離嚙合。在齒輪被壓下的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)頭繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)齒輪軸下移高度超過(guò)2/3齒輪模數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)支架另一端的重錘開(kāi)始卸荷，重錘卸荷后，驅(qū)動(dòng)頭自動(dòng)落下。至此，驅(qū)動(dòng)裝置完全退出運(yùn)行，由于在設(shè)備的功率計(jì)算中已考慮了這種情況，因此，在設(shè)備啟動(dòng)后的正常運(yùn)行中，有一臺(tái)設(shè)備退出，并不影響設(shè)備的正常運(yùn)行。綜上所述，超大型貯煤筒倉(cāng)應(yīng)用于火力發(fā)電廠在我國(guó)