火电厂输煤系统的除铁和电磁除铁器的选配

火电厂输煤系统的除铁和　电磁除铁器的选配　周振鸿　（潍坊华特磁电设备有限公司）　１、关于火电厂输煤系统的除铁　火力发电厂输煤系统的除铁好坏，与电厂的安全满发关系甚密。

我国火电厂燃用的动力煤，其含铁之多，对输送机胶带和破磨设备威胁之大，在国际上亦属少见。

因而我国火电厂输煤系统的除铁任务亦更为艰巨。

　上世纪七八十年代以前，我国电力系统容量尚小，发电单机容量就小，燃用的煤量不大，输送胶带上煤层较薄，输煤系统的除铁问题较易解决。

电磁除铁器采用性能较差的马蹄形磁铁及电磁皮带轮即能应付有余。

　随着火电厂容量及单机容量的增大，输送胶带宽度增加，煤层厚度增厚，致使清除煤中杂铁更为困难。

尤其是火电厂中速磨和风扇磨使用的增多，对输煤系统的除铁任务提出了更高的要求。

中速磨和风扇磨要求吃“细粮”。

要求煤中无铁，或只有对设备无危害的小铁。

这在国外，大部分的煤都经过洗选，容易做到。

在国内由于燃用的是动力煤、杂铁很多，大的数十公斤，小的也有几克，要彻底清除它们绝非易事。

有鉴如此，火电厂设计规程规定，输煤系统要采用三级除铁，以保设备安全。

但对除铁器的规格和性能，对各级除铁器之间的配合，设计规程没有任何规定和指示。

于是在执行过程中，出现各种多样的理解和方案，造成实际除铁效果，差别较大，有些除铁器的选择不当，使用寿命过短。

这些问题值得深思。

　实践经验表明，重视增加除铁级数是对的，它增大了除铁的机会。

但仍没有把握仅通过三级除铁把对中速磨有危害的铁件除净。

如何认识解决这个问题，也值得研究。

　在我国运行的电磁除铁器，其种类之多，性能和价格差别之大，世界上没有任何国家可以比拟。

美、英、德、法、日等主要工业国的电磁除铁器先后被引进，我国自行研制的电磁除铁器亦纷纷投放市场。

令人高兴的是，国产的电磁除铁器不仅在数量上能满足经济建设要求，而且在质量上完全可以和国外产品媲美。

　２、认识各种电磁除铁器　按冷却方式的不同，电磁除铁器基本分为干式电磁除铁器，风冷式电磁除铁器，油冷式电磁除铁器，蒸发冷却电磁除铁器。

　２．１ 干式电磁除铁器　干式电磁除铁器结构原理示如图１　主要部分为励磁线圈，Ｅ形铁　磁回路，和非磁性材料的底板。

　在励磁线圈和外磁极间灌满填充料。

励磁线圈不与空气直接接触。

具有优良的防尘、防水和防盐雾性能。

能适应各种恶劣环境。

主要的缺点是励磁线圈通电后，线圈发热，热量不易散出，温升较高，热态下吸力下降较甚。

仅适合发热功率不大的场合。

当励磁功率大于１０ＫＷ时，散热问题极为严重，至今未找到好的解决办法。

　为了解决励磁线圈的散热难题，有些厂家进行了大胆的改进，第一，将励磁线圈分解为若干个园桶，以增加散热面积；第二，取消填充料；第三，底板开进气孔，侧板开出气孔，利用进气口和出气孔的压差，将热气排出，结构原理示如图２　经这一改，励磁线圈的散热问题是解决了，大功率的电磁除铁器也可以做了，但是，却以牺牲传统干式电磁除铁器的优良品质为代价，丧失了防尘、防水和防盐雾的能力。

使用范围大大缩小。

仅适合环境较为洁净的场合。

　２．２ 风冷式电磁除铁器　风冷式电磁除铁器结构原理示如图３　励磁线圈设计成一个个园环形，套在铁芯上。

与图２的励磁线圈设计成一个个全心园桶不一样。

一个风道是垂直向，一个风道要水平向，但都是为了散热。

就是多了一个风机，故称强迫风冷式电磁除铁器。

其散热效果好，制造容易。

成本低。

主要的缺点是，励磁线圈与空气直接接触，防尘防潮防盐雾的能力低，维护工作量较大，线圈寿命较短。

　２．３ 油冷式电磁除铁器　油冷式电磁除铁器结构原理示如图４　由图可见，励磁线圈密封在箱体内，箱内灌满绝缘良好的变压器油，励磁线圈通电后，线圈发热，油温上升，经箱体散出，而达到热平衡。

这种靠自身箱体散热的，称为自冷油冷式电磁除铁器。

主要优点是，励磁线圈浸渍于绝缘良好的变压器油中，有优良的防尘、防潮和防盐雾性能，励磁线圈使用寿命长。

成本远高于风冷式电磁除铁器。

世界上大部分厂家都生产这种油冷式电磁除铁器。

都采用耐高温的变压器油。

耗材较多，体积重量较大。

但可靠性高。

　为克服自冷油冷式电磁除铁器耗材多，体积和重量较大的缺点，而设计出强迫循环的油冷式电磁除铁器，其结构原理示如图５　与自冷油冷式电磁除铁不同的是，增加了油泵和冷却器，油泵将热油抽出送入冷却器冷却，经油管返回，实现热交换。

这种除铁器，除具有防尘防潮和防盐雾优良性能外，还能减轻重量降低成本，延长使用寿命。

使用的是普通的变压器油。

其选价与风冷式电磁除铁器相当。

温升则比后者更低。

　油冷式电磁除铁器油的渗漏问题曾经令人担忧。

随着技术工艺的进步，检验手段之完善，这个问题已获得完善解决。

年渗漏量哪怕只有千分之五克，先进的仪器很快就能检测出来，将所有渗漏隐患，消灭在出厂之前。

　２．５ 蒸发冷却电磁除铁器　蒸发冷却是一种新的冷却技术，为我国独创。

早已成功应用于我国大型水力发电机组。

２００４年首次被应用于电磁除铁器。

　其工作原理示如图６　由图可见，像油冷电磁除铁器那样，蒸发冷却电磁除铁器的励磁线圈浸泡在冷却介质中，冷凝器置于除铁器顶部。

当励磁线圈通电发热，冷却介质的温度上升，当温度达到内部压力新对应的温度时，冷却介质开始汽化，形成气相和液相的混合物，密度变小而上升，经集气管进入冷凝器，进行热交换，凝成液体，并依靠自身的重量流至回流管，重新回到冷却介质中。

如此反复循环，不需要任何泵类装置。

这是一个要求很高的密闭系统。

具有很高的防尘防潮和防盐雾的能力。

温升低，可靠性高，使用寿命长。

是大型高场强电磁除铁器的最佳选择。

　纵观各种电磁除铁器，其最重要最核心的部分是励磁线圈，励磁线圈坏了，整个除铁器就被迫停止工作。

励磁线圈是电磁除铁器的心脏。

励磁线圈是产生磁力的源泉。

可以毫不夸张的说，励磁线圈的寿命，决定着电磁除铁器的寿命，千方百计地保护和延长励磁线圈的寿命，是设计生产和使用电磁除铁器的人们应关心的事情。

　要延长励磁线圈和寿命，最基本的要求是使励磁线圈在清洁的环境下工作，在低温升下运行。

使其摆脱粉尘，潮气和腐蚀性气体的影响。

　国内外的运行经验表明，电磁除铁器的损坏，十之八九是由于励磁线圈故障引起。

所以各国越来越推崇全密封的油泠式决磁除铁器。

国际公认的惯例是，新的电磁除铁器的励磁线圈应保证六年不损坏。

前苏联国家标准规定，除铁器励磁线圈可靠性指标为６００００小时。

如果不采用全密封结构，要达到这样的指标，简直不可思议。

　现在我国电磁除铁器只笼统规定三包一年，包括励磁线圈在内也仅包一年，显然，与国际保证六年差距较大。

这有其历史原因。

在制订国家标准时，国内吸力最好的除铁器是清一色的风冷式电磁除铁器。

油冷式电磁除铁器尚未出现，又怎么敢提电磁线圈三包六年呢？　现在，情况不同了，新有电磁除铁器的励磁线圈均应三包六年。

达不到要求的采取措施，以进一步提高我国电磁除铁器的设计和制造水平。

像风冷式电磁除铁器，严重缺乏防尘防潮和防盐雾的能力，应于淘汰。

用户不选用，厂家不生产。

　从现在起，本公司所生产的油式电磁除铁器，蒸发冷却电磁除铁器，励磁线圈三包六年，如有损坏，免费包修包换。

　３、电磁除铁器的选配　曾看到某电力设计院为一个火电厂输煤系统电磁除铁器招标书，很有代表性，提出来大家讨论。

该电厂输煤皮带宽度为１４００ｍｍ，带速２．５Ｍ／Ｓ，物料厚度３５０ｍｍ。

采用三级除铁。

第一级选自冷带式电磁除铁器ＲＣＤＤ－１４Ｔ２。

第二级选自冷盘式电磁除铁器ＲＣＤＢ－１４Ｔ２。

第三级选自冷盘式电磁除铁器ＲＣＤＢ－１４Ｔ３。

除铁器吊高均为４００ｍｍ。

　对电磁除铁器提出的要求是：温升低于８５℃，驱动电机防护等级ＩＰ５４；电控柜防防护等级ＩＰ５４；除铁器需具有防尘、防水、防蚀和防锈性能，且除铁器底部密封，不能开槽，不能露出线圈。

除铁率９０～９５％，试件重量０．１～２５ｋｇ，达不到要求罚款。

　招标书没有提供除铁器安装处的环境情况，如粉尘、盐雾等。

可以肯定，电磁除铁器此处环境粉尘较大，并可能还有腐蚀性气体存在，所以对驱动电机和电控柜的防护等级定为ＩＰ５４，这无疑是正确的。

但对更为重要的部件励磁线圈没有任何防护等级的要求，显然疏忽了。

它的防护等级也应定为ＩＰ５４才合理。

　虽然设计选择者对励磁线圈没有提出防护等级的要求，但却提出“除铁器须有防尘防水防蚀和防锈的性能，且除铁器底部密封，不能开槽，不能露线圈”。

足见设计选择者之认真和细心，实在令人佩服。

　所以，选择电磁除铁器首先要选择的是它的适应环境的能力。

像火电厂输煤系统这样粉尘煤尘较为严重的场合，就必须选用具有防尘防潮和防腐蚀即三防的电磁除铁器，包括励磁线圈在内防护等级为ＩＰ５４。

能胜此任者乃全密封的除铁器也。

　哪些电磁除铁器是全密封的呢？蒸发冷却电磁除铁器，油冷式电磁除铁器，传统干式电磁除铁器等都是，此外热管式电磁除铁器，虽不全密封，也还算封闭型吧。

　应该指出本工程的设计选择者，聪明的抓住了选择电磁除铁器的要害。

即首先选择产品适应环境的能力。

再好的产品，如不能适应环境，“水土不服”，终将出事。

君不见，从国外进口的水内冷电磁除铁器，超导电磁除铁器不是先后出事了吗？不能适应环境的产品，就不能选用，这是坚定不移的原则。

　注意到该工程选用的电磁除铁器为ＲＣＤＢ－１４Ｔ２，ＲＣＤＢ－１４Ｔ３，和ＲＣＤＤ－１４Ｔ２。

是某公司畅销的主导产品。

而且是专利产品。

它的结构原理正如上节图２所示。

它并非传统的干式电磁除铁器，而是经过重大改进的干式自冷电磁除铁器。

它不但不能满足选择者的要求，相反，底部开槽，励磁线圈完全暴露在大气之中。

这样的产品怎么会具有“防尘防水防蚀防锈的性能”　呢　？如果要“底部密封，不能开槽，不能露线圈”，励磁功率要在１５和１９ｋｗ，其温升不可能在８５℃，将会在１５０℃以上。

所选择的电磁除铁器，根本不符选择者的初衷。

良好的愿望与选择的结果相违背。

　不过，设计选择者在三级除铁器的配置上相当老道。

在额定吊高处，后级的磁场强度总比前一级高。

这是完全必要和正确的。

第一级选用具有连续排铁能力的自卸式电磁除铁器，可剔除６０－８０％的来铁，大大减轻第二级除铁器的负担，第二级选用无自卸皮带的人工除铁器，这样除铁器的吊高可以降低６０～８０ｍｍ（自卸带的弛度和刮板高度约６０－８０ｍｍ），除铁能力大幅提高，一级漏过来的铁件，尤其是重量超过２５㎏的铁件，将会被捕获，一二级累计的除铁率可达９０％左右。

第三级除铁器仍选用人工除铁器，但额定吊高处的磁场强度由１２００ＧＳ提高到１５００ＧＳ，除铁器的吊高又可降低６０－８０ｍｍ，这样非磁性托辊顶部的磁场强度将超过１９００ＧＳ。

捕获能力再次提升，三级累计０．１㎏，以上铁件的除铁率可望达到９５－９８％。

但仍有少量０．１㎏以下的铁件漏网，它们对中速磨的安全运行仍会构成威助。

仍需继续努力，以期全部把它们捕获，实现中速磨“吃细粮”的企望。