入厂煤移动煤流采制样技术开发研究及应用可行性研究报告

核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传！中国华电集团公司科技（创新基金）项目可行性研究报告项目名称：入厂原煤移动煤流机械化采制样的技术开发研究及应用申请单位：华电青岛发电有限公司起止时间：2010年1月至2011年11月张永密通信地址：青岛市四方区兴隆一路六号邮政编码：266031联系电话：0532－81852200传真：0532－83725354目的和意义入厂煤机械化采制样装置在煤炭、电力、钢铁等行业中被广泛使用并发挥着重要作用，作为用煤质量监督的关键设备，其采样的代表性和长期运行的可靠性是一个很关键的问题。目前，国内多数入厂煤机械化采制样均采用静止煤采样，存在问题较多，难以满足国标GB/T19494.1-2004《煤炭机械化采样》标准要求，难以做到全深度及全断面采样、不具有代表性、随机、公平、公正采样,受人为因素影响大，且故障率高，不能可靠地运转，已严重影响电力生产的经济性、安全性并极易使供需双方产生纠纷。根据国标GB/T19494.1-2004《煤炭机械化采样》标准要求，为满足采样的基本要求，最好用移动煤流机械化采样方法。据说四川广安电厂正试行入厂煤移动煤流机械化采制样的方式。本项目针对卸煤机系统机械化采制样进行优化，在卸煤机受料斗下部皮带机头部的煤流处，安装入厂原煤机械化采制样机，代替原有的静止煤机械化采样装置，提高自动化水平、满足随机全断面采样、全过程监控、自动打印等要求，减少人为因素影响，降低了一次性投资、运行及维护费用，满足煤炭机械化采样现行国标的要求，满足国内广泛的市场需要。通过本项目的实施，解决了入厂静止煤机械采制样机存在的难以克服的技术难题，满足了随机采样要求。进一步消除了人为因素的影响，能够使入厂煤的采样更具代表性、可靠性更高，进一步降低系统误差、提高精密度，达到国标GB/T19494.1-2004《煤炭机械化采样》标准。入厂煤机械化采制样机采制的煤样作为电厂对外商务结算的重要依据，通过技术开发，达到“能无实质性偏倚地收集子样并被权威性的试验所证明；能在规定条件下保持工作能力；能在可预期到的最坏的条件下工作；有足够的容量以收集整个子样或让其全部通过，子样不损失、不溢出；能自我清洗，无障碍，运转时只需极少量的维修；能避免样品污染，如停机时杂质进人，更换煤种时原先采样的煤滞留；被采样煤的物理化学特性变化，如水分和粉煤损失、粒度分析样的粒度离析降至最低程度”的要求。通过本项目的实施，保证了采制样机的可靠运行，实现了快捷，完全不影响卸车速度；公平，彻底消除装车不均匀对采样的影响；省人力，可以实现自动化运行；大大降低运行及维护成本，提高设备的投运率，提高了效率。通过本项目的实施，有效地推动采制样标准化的建设，并适应国家标准要求，针对燃煤企业的现状，使采制样技术取得实质性改善，达到规范化、标准化的要求。满足煤炭供需双方科学、公正、按质计价的需要，真正替代目前入厂或外销煤人工采样，减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，减少采样过程中的人为因素，从源头上把好外购煤炭入厂关，减少不必要的损失，实现科学高效管理，发挥较大的社会效益。国内外研究水平综述目前，我国较大的港口、电厂和一些煤矿配煤场，对机械化采样装置的需求日益增大。现使用的一些采(制)样设备多为进口。国外在机械化采制样机研制方面起步较早，技术比较成熟。但国外现有的自动化采制样设备,体积一般庞大,引进后,还需对现有的输煤系统和现场进行必要改造。一方面增加了企业成本,另一方面也影响企业正常生产。在我国，采制样机的设计及应用起步较晚，目前，国内使用的入厂煤采样机的基本操作模式都是：当车厢进入采样区间后，采样系统采用摄像头配合手动画框定位，利用上位机和PLC控制采样机的大车和小车到达指定位置，采样器升降钻取而完成了样本的采取。整个操作过程，还必须有人的干预。定位是由人工参入的，来煤车辆的信息，是通过操作人员手工输入计算机，采样机在使用过程中出现的故障，必须要专职维修人员才能完成，问题的查找比较麻烦，采制样效率低，影响卸煤时间，远远不能满足人们对采样机的需要。机械化采样发展的方向，采样必须能满足电脑布点，三维定位，完全消除人为因素，实现采样头的全自动控制，包括系统自起停、自检测、自诊断、自保护、自动报警等智能化功能，采样深度、采样点能随机控制，达到每个采样单元的全深度和深部分层。采样可与编码保密系统联网，实现对车辆所装运煤炭的矿点、煤种在过磅称重、煤样采取、样品制作、分析化验、计质计量结算的全过程进行保密操作，使得采制样设备应用更加公平、公正。但经过国内入厂煤机械化采制样机的调研发现，目前，国内多数入厂煤机械化采制样装置均采用静止煤采样，存在问题较多，难以满足国标GB/T19494.1-2004《煤炭机械化采样》标准要求，难以做到全深度及全断面采样、不具有代表性、随机、公平、公正采样,受人为因素影响大，且故障率高，不能可靠地运转，已严重影响电力生产的经济性、安全性并极易使供需双方产生纠纷。三、项目的理论和实践依据3、1．移动煤流机械化采样原理简述：移动煤流机械化采样装置装在卸车设备受料斗下部输送皮带机头部落料处，采样方案的选取，满足国标全断面要求，能够适应大块及煤矸石，不出现弃样情况。同时减少煤流对采样头的冲击磨损。其破碎及缩分及集样箱装置布置于下层，余煤回流到下一级皮带中，经破碎缩分后的煤样进入集样箱中，人工定期取样。移动煤流机械化采制样装置代替静止煤机械化采制样装置的作用，解决了静止煤机械化采制样机存在的难以克服的技术难题，满足了随机采样要求，进一步消除了人为因素的影响，能够使入厂煤的采样更具代表性。保证了采制样机的可靠运行，大大降低了运行及维护成本，提高设备的投运率，提高了效率。有效地推动采制样标准化的建设，并适应国家标准要求。3、2．项目研究内容的理论或者实践依据入厂原煤移动煤流机械化采制样机的理论基础是：现有入厂煤采制方案多数采用静止煤采样方法，静止煤采样方法存在采样缺乏代表性问题。根据现行《煤炭机械化采样第1部分:采样方法》GB/T19494.1-2004中采样的一般原则：煤炭采样和制样的目的，是为了获得一个其试验结果能代表整批被采样煤的试验煤样。采样的基本要求，是被采样批煤的所有颗粒都可能进人采样设备，每一个颗粒都有相等的机率被采人试样中。为满足采样的基本要求，最好用移动煤流机械化采样方法；在无条件的地方，也可用静止煤机械化采样方法。实践依据是：据说四川广安电厂正在试行入厂煤采用皮带头部移动煤流机械化采制样方式代替火车静止煤采样方式，此方式，将为开发入厂原煤移动煤流机械化采制样机积累了实践经验。四、研究内容和实施方案4、1、研究内容4、1、1.青岛公司入厂原煤移动煤流机械化采制样方案开发研究（含专有软件的开发）。4、1、2.设备结构设计、制造、安装（1台）。4、1、3.附件的设计、采购、安装。4、1、4.将不同矿点煤样进行隔离，防止混样。4、1、5.卸煤槽锁气挡板等设备的研究开发。4、1、6.基础、钢架、横梁等土建部分的设计、施工。4、1、7.结合现有设备存在的问题对研制设备经行优化。例如：增加清扫及压缩空气吹扫系统，采样过程具有自我清洗功能，避免样品污染；改进给料系统，减少采样头外部接口，保证系统密封，防止煤样水分及质量损失。与轨道衡（或汽车衡）编码保密系统联网，实现对运输车辆所装运煤炭的矿点、煤样采取全过程进行保密操作，使得采制样更加公平、公正。4、1、8.系统的调试、试运行。4、1、9．本工程设备投资约461万元。4、2、实施方案4、2、1结合发电厂现有有限的空间，建立火电厂入厂原煤移动煤流机械化采制样系统优化设计的模型，得出设备改造的最优系统参数；4、2、2适用我公司来煤情况，进行结构设计，确定采样、破碎方案，并对缩分比例进行调整；4、2、3针对来煤列车为多个矿点问题，为防止煤样混淆，应要求列车按同一矿点分类编组，并按同一矿点煤同时卸入空的受料斗中，待此矿点的煤全部采样并输送完成后，再进行下个矿点煤的卸车工作，依此类推；4、2、4为防止煤槽卸空后，煤流冲击出煤槽口造成伤害，在煤槽出口处必须增设锁气挡板，当叶轮给煤机经过时将锁气挡板打开，叶轮给煤机通过后锁气挡板靠自重关闭。5系统优化及经济性分析；4、2、6安全性设计，防止磨损、积料、腐蚀；4、2、7系统的调试、试运行，根据皮带负荷、煤炭矿点变化选择最佳的运行方式。五、预期目标和成果形式5、1继续申报国家专利一至两项；5、2、在华电国际各发电公司推广；5、3、申报电力系统的科技进步奖（三等奖以上）一项；5、4、实用装置——入厂原煤移动煤流机械化采制样及优化设计软件。六、项目的效益分析6、1设备投运率：95％。6、2项目总投资461万元，年经济效益130万元，投资回收仅3.5年。6、3缩短了采样时间，提高了卸车效率，减少铁路延时费。6、4提高了采样代表性，减少了因掺杂掺假造不均成的损失。6、5降低了运行及维护费用。6、6降低了人工费用，实现了与输煤控制系统数据交换，减少人为因素影响，保密性更强。6、7入厂原煤采用移动煤流机械化采制样适应现行国标要求，将有广阔的销售市场。6、8本项目创新点：1、解决了静止煤机械化采制样机难以随机采到全部煤样的问题，能做到被采样批煤的所有颗粒都可能进人采样设备，每一个颗粒都有相等的机率被采人试样中。2、做到了全断面，随机、公平、公正采样，符合国标要求；3、解决了能收集大块煤样，做到不弃样，采样更具代表性；4、自动化程度高，可与输煤控制系统实现数据交换，减少人为因素影响，保密性更强；5、入厂煤存在的“做点煤”、“盖帽煤”、“挖沟煤”、“靠帮煤”、“分层煤”等问题，静止煤机械化采制样机是难以解决的。而采用移动煤流机械化采制样可彻底解决这一问题；6、可做到有足够容量收集整个子样，子样不会损失、不会溢出；7、能自我清洗，故障率低，投运率高。七、合作单位或依托工程单位落实情况本项目合作单位为青岛华拓科技股份有限公司。在这个项目的研究中，合作单位成立了专门的研发机构，建立了完善的研究开发管理体系。八、项目承担单位的条件8、1项目承担单位负责人简介张永密：男，1971年出生，哈尔滨工业大学热能动力专业硕士研究生毕业，历任华电青岛发电有限公司锅炉车间专工、生产技术部锅炉专工、锅炉车间副主任、主任，现任副总工程师兼生产技术部主任。高级工程师，长期从事发电厂热能动力工程方面的技术研究及管理工作。主持并参与了燃烧器改造、锅炉少油点火改造、制粉系统二次携带型粗粉分离器（排粉机切削叶轮）节能改造、锅炉智能吹灰、锅炉燃烧器摆角恢复等技改项目。发表论文：1）.气化小油枪点火及稳燃技术在300MW机组贫煤锅炉上的应用2）.青岛公司水平浓淡风燃烧器的应用和高效燃烧及低负荷稳燃性能分析3）.青岛公司300MW机组锅炉稳燃技术分析4）.燃烧调整对燃贫煤机组NOx排放影响的研究8、2项目承担单位的条件人员方面：本项目研究小组多年来一直致力于燃料运行与节能方面的技术研究。已承担相关课题多项，有多篇高质量的论文在国内发表，已取得了多项成果。我们将组织较强的科研力量进行本项目的研究，课题组员都具有扎实的理论知识、丰富的实践经验，工作积极热情，建立了良好的合作氛围，技术人员和专业方向配置合理，因而我们相信有能力顺利完成该任务。九、项目的进度安排序号时间段内容2010年1月～2010年2月国内电厂调研；入厂原煤移动煤流机械采制样系统方案论证与方案设计。2010年3月～2010年4月以青岛电厂机械化采制样机为目标建立计算模型，进行设备与系统的工程初步设计。2010年5月～2010年7月设备研制与采购。2010年8月～2010年10月设备与系统的工程详细设计。2010年11月设备到厂，安装及调试。2010年12月试运行一月，验收通过，并提出电厂优化运行方案。2011年8月结题

十、项目经费预算单位：万元科目金额（万元）备注（一）直接费用1.人员费（1）研究机构人员费25（2）临时工工资152.设备及软件费（1）购置137用于一台采制样一体化设备研制、包括机械、电气及控制设备的采购（2）试制35专有技术、设备、试验及土建设计费（3）软件开发费253.业务费（1）材料费95钢架基础、其附件及锁气挡板（煤槽长380m）（2）资料费2（3）外协测试试验及加工费30（4）会议费5（5）差旅费44.其他直接费用43设备安装费（二）间接费用1.现有仪器设备使用费102.直接管理费用53.其他间接费用5（三）协作研究支出协作支出125合计461

Editor'snote:JudsonJonesisameteorologist,journalistandphotographer.HehasfreelancedwithCNNforfouryears,coveringsevereweatherfromtornadoestotyphoons.FollowhimonTwitter:@jnjonesjr(CNN)--Iwillalwayswonderwhatitwasliketohuddlearoundashortwaveradioandthroughthecracklingstaticfromspacehearthefaintbeepsoftheworld'sfirstsatellite--Sputnik.IalsomissedwatchingNeilArmstrongstepfootonthemoonandthefirstspaceshuttletakeoffforthestars.Thoseeventswerewaybeforemytime.Asakid,Iwasfascinatedwithwhatgoesoninthesky,andwhenNASApulledtheplugontheshuttleprogramIwasheartbroken.Yettheprivatizedspaceracehasrenewedmychildhooddreamstoreachforthestars.Asameteorologist,I'vestillseenmanyimportantweatherandspaceevents,butrightnow,ifyouweresittingnexttome,you'dhearmyfoottappingrapidlyundermydesk.I'manxiousforthenextone:aspacecapsulehangingfromacraneintheNewMexicodesert.It'slikethesetforaGeorgeLucasmoviefloatingtotheedgeofspace.YouandIwillhavethechancetowatchamantakealeapintoanunimaginablefreefallfromtheedgeofspace--live.The(lackof)airupthereWatchmanjumpfrom96,000feetTuesday,IsatatworkgluedtothelivestreamoftheRedBullStratosMission.Iwatchedtheballoonspositionedatdifferentaltitudesintheskytotestthewinds,knowingthatiftheywouldjustlineupinaverticalstraightline"we"wouldbegoforlaunch.IfeelthismissionwascreatedformebecauseIamalsoajournalistandaphotographer,butaboveallIlivefortakingaleapoffaith--thefeelingofpushingtheenvelopeintounchartedterritory.Theguywhoisgoingtodothis,FelixBaumgartner,musthavethatsamefeeling,atalevelIwillneverreach.However,itdidnotstopmefromfeelinghispainwhenagustofswirlingwindkickedupandtwistedthepartiallyfilledballoonthatwouldtakehimtotheupperendofouratmosphere.Assoonasthe40-acreballoon,withskinnothickerthanadrycleaningbag,scrapedthegroundIknewitwasover.HowclaustrophobiaalmostgroundedsupersonicskydiverWitheachtwist,youcouldseethewrinklesofdisappointmentonthefaceofthecurrentrecordholderand"capcom"(capsulecommunications),Col.JoeKittinger.HehunghisheadlowinmissioncontrolashetoldBaumgartnerthedisappointingnews:Missionaborted.ThesupersonicdescentcouldhappenasearlyasSunday.Theweatherplaysanimportantroleinthismission.Startingattheground,conditionshavetobeverycalm--windslessthan2mph,withnoprecipitationorhumidityandlimitedcloudcover.Theballoon,withcapsuleattached,willmovethroughthelowerleveloftheatmosphere(thetroposphere)whereourday-to-dayweatherlives.ItwillclimbhigherthanthetipofMountEverest(5.5miles/8.85kilometers),driftingevenhigherthanthecruisingaltitudeofcommercialairliners(5.6miles/9.17kilometers)andintothestratosphere.Ashecrossestheboundarylayer(calledthetropopause),hecanexpectalotofturbulence.Theballoonwillslowlydrifttotheedgeofspaceat120,000feet(22.7miles/36.53kilometers).Here,"FearlessFelix"willunclip.Hewillrollbackthedoor.Then,Iwouldassume,hewillslowlystepoutontosomethingresemblinganOlympicdivingplatform.Below,theEarthbecomestheconcretebottomofaswimmingpoolthathewantstolandon,butnottoohard.Still,he'llbetravelingfast,sodespitethedistance,itwillnotbelikedivingintothedeependofapool.Itwillbelikeheisdivingintotheshallowend.SkydiverprepsforthebigjumpWhenhejumps,heisexpectedtoreachthespeedofsound--690mph(1,110kph)--inlessthan40seconds.Likehittingthetopofthewater,hewillbegintoslowasheapproachesthemoredenseairclosertoEarth.Butthiswillnotbeenoughtostophimcompletely.Ifhegoestoofastorspinsoutofcontrol,hehasastabilizationparachutethatcanbedeployedtoslowhimdown.Histeamhopesit'snotneeded.Instead,heplanstodeployhis270-square-foot(25-square-meter)mainchuteatanaltitudeofaround5,000feet(1,524meters).Inordertodeploythischutesuccessfully,hewillhavetoslowto172mph(277kph).Hewillhaveareserveparachutethatwillopenautomaticallyifhelosesconsciousnessatmachspeeds.Evenifeverythinggoesasplanned,itwon't.Baumgartnerstillwillfreefallataspeedthatwouldcauseyouandmetopassout,andnoparachuteisguaranteedtoworkhigherthan25,000feet(7,620meters).