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1、超高分子量聚乙烯板在输煤系统中的应用邵斌田（江苏华能淮阴发电有限公司，江苏 淮安 223001）摘 要：超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）是一种热塑性工程材料。它基本综合了所有塑料的优越性能：具有极高的耐磨性能、较高的抗冲击强度、较低的摩擦系数和较低的吸水率等性能。这些性能使其能够在输煤系统积煤斗、落煤管等易粘煤场合有效地改善燃煤的流动状态，解决或缓解输煤系统粘煤、堵煤严重的问题。关键词：超高分子量聚乙烯板 特性分析 输煤系统实际应用 江苏华能淮阴电厂二期#3、4 330MW燃煤机组2005年初相继投入运行后，全厂总装机容量达到1100MW，日用煤量最高达到10000吨。随着燃煤市场的变化，
2、燃煤的特性也发生了很大的变化，燃煤水分与灰分越来越高。我厂燃煤灰分最高达到41%，水分达到14%。加之七、八、九月雨季的客观影响，整个输煤系统粘煤、堵煤情况非常严重，甚至达到了影响机组负荷的程度。输煤系统发生粘煤、堵煤时，只能被动地采取人力疏通，不但输煤运行员劳动强度大，而且对员工的人身安全和文明生产也造成重大影响。为此，我们对输煤系统粘煤、堵煤的原因进行了认真的分析，同时对使用超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）的可行性进行了研究。根据研究结果，在输煤系统的几种适用场合使用了超高分子量聚乙烯板，取得了较好的效果。一、 输煤系统系统粘煤、堵煤原因的分析燃煤电厂输煤系统中的积煤斗、落煤管等设施具
3、有通过和短时储存燃煤的功能。而这些设施的材料一般选择为普通钢板或耐磨16Mn 钢板。不少电厂燃煤系统考虑到降低燃煤对落煤管内壁的冲刷磨损，甚至在落煤斗、落煤管内壁设置了格栅状的护板（一般孔设置为150150）。普通钢板与燃煤的摩擦系数比较高（0.45左右），如设置格栅状护板，使87%变成了实质上燃煤与燃煤的、13%为燃煤与钢板的摩擦，综合摩擦系数更高。较高的摩擦系数大大降低了煤流边缘的流动速度。根据液体流动的附面层原理，当钢板表面的煤流流动速度为零时，停留在钢板表面的煤粒将吸附在其表面并逐渐结块，在结块层表面形成新的附面层，如此循环反复，使结块的燃煤层不断增厚，从而使落煤斗、落煤管的通流截面不
4、断减小。同时，燃煤在流动过程中本身也具有较高的内摩擦系数和内压力。内摩擦系数随着燃煤流动速度的降低和内压力的增高而逐渐增大，达到一定程度后，燃煤即停止流动，形成粘煤并逐步发展直至完全堵塞。 普通钢板具有较高的吸水率，燃煤在短时储存或通过过程中很容易吸附和粘结于其表面。多雨季节，燃煤的含水量很大时，吸附和粘结现象更为严重。燃煤通过时，这些吸附和粘结在表面的燃煤又被后面的落煤冲击和挤压，水分被其不断吸收、蒸发、沉积，厚度不断增加，形成“粘结板块”，这些“粘结板块”表面更为粗糙、不规则，摩擦系数更大，更易造成堵塞。二、 使用超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）的可行性分析 通过对粘煤、堵煤原因的分析
5、，我们不难看出：缓解和解决燃煤系统粘煤、堵煤的关键在于降低落煤斗、落煤管内壁与燃煤的摩擦系数和降低落煤斗、落煤管内壁材料的吸水率。因此我们要判断哪些场合超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）可行，应当首先从这两个方面进行分析，其次应当考虑耐磨性能和抗冲击性能。以下列表从摩擦系数、吸水率、耐磨性能、抗冲击性能四个方面将超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）与输煤系统落煤管常用材料进行对比分析。1、 摩擦系数材料（UHMW-PE）-煤陶瓷衬板-煤普通钢板-煤不锈钢板-煤摩擦系数0.15-0.250.30-0.450.45-0.580.30-0.40 从列表数据可以看出：超高分子量聚乙烯板（UHMW-P
6、E）有较低的摩擦系数，其摩擦系数仅为普通钢板的1/3、陶瓷衬板及不锈钢板的1/2左右。2、 吸水率材料（UHMW-PE）陶瓷衬板普通钢板吸水率（%）0.007-0.0080.080.02 从列表数据可以看出： 超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）具有极低的吸水率。其吸水率为普通钢板的1/3、陶瓷衬板的1/10左右。3、 耐磨性能材料（UHMW-PE）陶瓷衬板普通钢板磨损率（%）0.321.327.36从列表数据可以看出：超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）具有极高的耐磨性能，其磨损率仅为陶瓷衬板的1/4、普通钢板的1/20左右。4、 抗冲击性能材料（UHMW-PE）陶瓷衬板PAE6普通钢板冲击
7、强度（kj /m 3）100-1601.6-156-11300-400从列表数据可以看出：超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）与各种工程塑料相比较具有极高的抗冲击性能，抗冲击强度是一般工程塑料的10倍以上。但超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）抗冲击强度与普通钢板比较，仅为其1/3左右，其抗冲击强度是比较低的。 综合以上比较分析，我们认为：从摩擦系数、吸水率、耐磨性能三个方面看，输煤系统积煤斗、落煤管等易积、堵煤的部位选择超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）是可行的。但考虑到超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）的抗冲击性能，在其使用场合方面必须予以充分考虑。三、 超高分子量聚乙烯板的应用实例1
8、、 皮带机头部落煤漏斗的应用我厂二期皮带机头部落煤漏斗选择普通A3钢板，冲刷面全部设置了格栅状的护板（格栅孔一般设置为150150）。我们知道，普通钢板与燃煤的摩擦系数本身就比较高，达到0.45左右。通过计算又可知：格栅状护板的设置，使冲刷截面上87%变成了实质上燃煤与燃煤的摩擦，13%为燃煤与钢板的摩擦。使综合摩擦系数更高，同时还减小了燃煤的有效通流截面。系统投入运行后，堵煤频繁，皮带机的运行实际出力只能达到400t/h左右。 考虑到该部位冲击落差较小，我们全部拆除了格栅状护板，装设20的超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）。投入运行半年以来，皮带机的运行出力得到明显提高，基本未发生严重堵塞
9、情况。超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）未见明显磨损和冲击裂纹等缺陷。2、 单侧卸料器接料落煤管的应用单侧卸料器接料落煤管处落料冲击落差小，燃煤水分、灰分较高时，落煤管（尤其是接料侧600斜侧板）极易逐步堆积，不及时清理很快造成堵塞。2004年初，我们在单侧卸料器接料落煤管装设超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）运行近两年以来，落煤畅通，解决了该部位易堵塞问题。3、 桥式卸煤机积煤斗的应用我厂四台QX6-7.5/14桥式卸煤机每台均设置有一座28M3积煤斗，积煤斗采用普通钢板制作，上部设置300300固定篦子。燃煤对积煤斗内壁直接冲砸的几率较小。雨季或燃煤水分、灰分较高时，积煤斗下煤不畅，堵
10、煤频繁，只能采用人工敲击、疏通。2004年初，我们在桥式卸煤机积煤斗内壁全部装设了20的超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）。投入运行近两年以来，堵塞情况较少发生，基本解决了积煤斗堵塞问题。4、 碎煤机下部接料斗的应用 我厂碎煤机上部未设置筛分装置，为燃煤全通过方式。碎煤机出口燃煤粒度小，粉状煤较多或燃煤水分较大时，经常在碎煤机下部接料斗堵塞。清理非常困难，极易进一步发展造成碎煤机堵塞，引起设备损坏。2005年7月我们在碎煤机下部接料斗安装超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）后，接料斗本身堵塞问题基本得到了解决。四、 效益分析1、 超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）在输煤系统的使用，关键的“
11、效益”在于：较大程度的缓解了困扰输煤系统正常稳定运行的堵塞问题。将现场运行人员从繁重的“清堵”工作中解放出来，将更多的精力投入到系统设备的巡视、检查工作中去，使输煤系统设备的运转进入一个良性的循环，使设备的健康水平、系统运行稳定性与可靠性得到根本提高成为可能。2、 超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）安装投入使用后，基本无检修维护工作。而且使用磨损情况可测量，设备状态可控制，符合目前我们设备管理的整体思路要求。3、 目前超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）市场价格在48000.00元/吨，折合600元/M2（不包括安装费用）。普通钢材4500元/吨，折合360元/M2（不包括制作及安装费用）。超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）的寿命一般为810年，普通钢材的寿命一般为34年。以10年为一个计算周期来分析：普通钢材的单位面积投资费用为（10/4）360元/M2=900元/M2。可见虽然超高分子量聚乙烯板（UHMW-PE）的一次性投资是普通钢材的1.67倍，但在一个计算周期内的累计投资仅为普通钢材的67%。参考文献：1 汪建民 670t/h锅炉原煤斗经常断煤的原因分析和改进2 毛三男 周 槐 超高分子量聚乙烯衬板在输煤系统的应用