摘要：原煤倉堵煤是燃煤電廠在運(yùn)行過程中常見但難以解決的難題，為此總結(jié)了原煤倉堵煤的原因，并對(duì)多種原煤倉防堵煤技術(shù)進(jìn)行了分析，希望能夠幫助受原煤倉堵煤困擾的同行找到有針對(duì)性的解決措施。

關(guān)鍵詞：原煤倉堵煤;防堵煤技術(shù);煤質(zhì)特性;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引言

在燃煤電廠運(yùn)行中，原煤倉堵煤是較為常見的問題。主要的堵煤現(xiàn)象包括原煤倉內(nèi)煤搭拱、粘壁、結(jié)塊等，造成原煤倉內(nèi)的煤無法受重力作用自然下滑，導(dǎo)致下煤中斷，發(fā)生斷煤情況。原煤倉堵煤輕則引起煤倉內(nèi)有效容積下降，形成“鼠洞”，引發(fā)給煤機(jī)斷煤，導(dǎo)致上煤時(shí)間間隔縮短，輸煤系統(tǒng)運(yùn)行頻繁，使得鍋爐運(yùn)行工況波動(dòng)大，環(huán)保指標(biāo)難以控制等;重則引發(fā)多臺(tái)給煤機(jī)同時(shí)斷煤，造成鍋爐非計(jì)劃降低出力、鍋爐滅火等。

1 原煤倉堵煤的原因

原煤倉發(fā)生堵煤的位置主要在下部煤斗、給煤機(jī)落煤管處等，堵煤現(xiàn)象主要有原煤搭橋、粘壁、板結(jié)等。原煤倉堵煤主要由3個(gè)方面原因造成：（1）煤質(zhì)特性;（2）原煤倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理;（3）原煤倉內(nèi)壁的摩擦系數(shù)高。

1.1 ? ?煤質(zhì)特性

原煤的物理特性中，外水分、灰分、顆粒度3個(gè)參數(shù)決定了煤的黏性，外水分越大、灰分越大、煤粒越細(xì)時(shí)，煤的團(tuán)聚能力越強(qiáng)，越容易發(fā)生粘結(jié)，原煤倉越容易發(fā)生堵塞。為降低生產(chǎn)成本，大多數(shù)電廠通常會(huì)采購成本較低的劣質(zhì)煤，甚至摻燒污泥等，雖可提高利潤(rùn)，但原煤水分高、黏度大，會(huì)使原煤倉頻繁堵煤，對(duì)安全生產(chǎn)造成威脅。

1.2 ? ?原煤倉結(jié)構(gòu)

原煤倉大部分設(shè)計(jì)是呈上口大、下口小的結(jié)構(gòu)，原煤靠在原煤倉內(nèi)的自身重力向下流動(dòng)，在流動(dòng)過程中，原煤倉內(nèi)壁會(huì)給原煤提供向上的摩擦力，原煤之間互相擠壓，容易咬合、板結(jié)，因此原煤倉設(shè)計(jì)不合理容易造成堵煤，譬如原煤倉設(shè)計(jì)傾角低于70°、原煤倉內(nèi)壁收縮率過大、給煤機(jī)入口落煤管段設(shè)計(jì)尺寸較小、上下煤斗過渡段設(shè)計(jì)不合理等，均易引發(fā)原煤倉堵煤。當(dāng)原煤在原煤倉中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，原煤倉內(nèi)壁會(huì)對(duì)原煤形成向上的摩擦力，原煤倉下部截面積逐漸變小，垂直作用在原煤運(yùn)動(dòng)面上的正向壓力逐漸增大，摩擦力則越大，當(dāng)摩擦力增大至一定程度時(shí)，原煤會(huì)粘附在倉壁上，形成搭拱、“鼠洞”等現(xiàn)象，進(jìn)而造成原煤倉堵煤。

1.3 ? ?原煤倉內(nèi)壁摩擦系數(shù)

原煤在原煤倉內(nèi)下滑時(shí)，原煤會(huì)與原煤倉內(nèi)壁接觸、擠壓，原煤倉內(nèi)壁會(huì)對(duì)原煤產(chǎn)生向上的摩擦力，原煤倉內(nèi)壁越不光滑，則該摩擦力越大，會(huì)使原煤向下流動(dòng)遲緩，引發(fā)原煤倉內(nèi)壁粘煤，并逐漸形成搭橋，造成鍋爐給煤機(jī)斷煤頻繁。

2 原煤倉防堵技術(shù)

2.1 ? ?原煤倉選型

原煤倉選型是否正確會(huì)對(duì)后續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，目前常見的原煤倉外形有棱臺(tái)型、圓臺(tái)型和雙曲線型。上述3種型式的原煤倉發(fā)生堵煤的難易程度不同。如雙曲線型原煤倉，曲線收縮率從上至下逐漸變緩，該型原煤倉上部煤斗直徑較大，曲線收縮較快，不影響煤流自重向下，而原煤倉下部的煤斗，曲線收縮變化較緩，其內(nèi)壁對(duì)原煤產(chǎn)生的向上摩擦力也變小，因此對(duì)上部原煤的支撐作用也減小，故雙曲線型原煤倉不易發(fā)生搭橋現(xiàn)象;圓臺(tái)型原煤倉的內(nèi)壁收縮率從上至下均相同，故該型原煤倉下部的原煤對(duì)上部的原煤支撐作用比雙曲線型原煤倉大，比雙曲線型原煤倉更容易搭橋;而棱臺(tái)型原煤倉的內(nèi)壁收縮率同樣是不變的，但其下部壁面存在夾角，導(dǎo)致原煤兩側(cè)同時(shí)受到擠壓和摩擦，越靠原煤倉下部，擠壓和摩擦的作用越大，因此棱臺(tái)型原煤倉下部小錐斗4個(gè)夾角最易發(fā)生積煤，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，積煤區(qū)域逐漸向上延伸，導(dǎo)致原煤倉有效容積降低。綜上所述，原煤倉防堵煤效果設(shè)計(jì)是雙曲線型最好，圓臺(tái)型次之，棱臺(tái)型最差，但雙曲線型原煤倉對(duì)給煤層廠房的高度要求最高。

2.2 ? ?空氣炮

空氣炮是目前大多數(shù)電廠使用較多的防堵煤設(shè)備，其主要部件包括儲(chǔ)氣罐、電磁速關(guān)閥及控制系統(tǒng)等?？諝馀诘墓ぷ髟恚涸趦?chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存一定壓力的壓縮空氣，通過開啟電磁速關(guān)閥，壓縮空氣瞬間釋放，通過壓縮空氣膨脹做功的能量沖擊原煤倉內(nèi)堵塞的部位，達(dá)到破拱的效果，使原煤恢復(fù)流動(dòng)性?？諝馀诘膬?yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、安全，不易對(duì)原煤倉的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，所用介質(zhì)為壓縮空氣，容易獲取、投資小、效率高。但空氣炮在使用時(shí)仍存在局限性，其安裝位置比較嚴(yán)格，需安裝在易發(fā)生搭橋的位置，在實(shí)際運(yùn)行中，原煤倉內(nèi)情況復(fù)雜，任何位置都可能發(fā)生搭橋，若搭橋位置未裝有空氣炮，則使用空氣炮無法破拱。另外，當(dāng)原煤全水分大時(shí)，空氣炮效果便大幅下降，甚至可能起到反作用，因此空氣炮應(yīng)使用在全水分較低的原煤倉中。

2.3 ? ?液壓疏松機(jī)

液壓疏松機(jī)由液壓控制裝置驅(qū)動(dòng)，當(dāng)鍋爐給煤機(jī)發(fā)出斷煤信號(hào)時(shí)，液壓疏松機(jī)便接收到啟動(dòng)信號(hào)隨即啟動(dòng)，疏松刮刀沿著原煤倉內(nèi)壁做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，刮開粘附在原煤倉內(nèi)壁的粘煤，對(duì)板結(jié)原煤進(jìn)行松動(dòng)，當(dāng)給煤機(jī)下煤正常后，液壓疏松機(jī)便自動(dòng)停機(jī)。該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是松動(dòng)扭矩較大，運(yùn)行穩(wěn)定;缺點(diǎn)是其刮板非常容易造成堵塞，同時(shí)運(yùn)行電耗大，且液壓油缸容易漏油。

2.4 ? ?回轉(zhuǎn)式清堵機(jī)

回轉(zhuǎn)式清堵機(jī)的工作原理：通過回轉(zhuǎn)，使刮刀刮除粘壁煤，使原煤通流面積增大，恢復(fù)流動(dòng)性。但該設(shè)備在不工作時(shí)易發(fā)生結(jié)堵，因此該設(shè)備必須定期啟動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)備能耗較大，同時(shí)存在動(dòng)靜結(jié)合部位易漏粉和刮刀易損壞的缺點(diǎn)，檢修工作量比較大。該設(shè)備適用于原煤倉底部的改造，對(duì)水分大、黏性大的原煤有很好的防堵效果。

2.5 ? ?不銹鋼襯板

原煤倉內(nèi)壁常用的耐磨內(nèi)襯材料有不銹鋼襯板，不銹鋼襯板表面摩擦系數(shù)低，并且隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其表面摩擦系數(shù)會(huì)進(jìn)一步降低，使原煤下料更加順暢，不銹鋼襯板具備良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性，使其在電廠原煤倉設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。

2.6 ? ?中心給料機(jī)

中心給料機(jī)安裝位置位于原煤倉下部出口處，其工作原理是通過內(nèi)部曲線型卸料臂與原煤倉底部原煤相互剪切，使原煤持續(xù)向中心下料口移動(dòng)，并輸送至下方給煤機(jī)。卸料臂與原煤倉底部相切，可防止原煤在原煤倉內(nèi)板結(jié)，并避免發(fā)生搭橋現(xiàn)象。中心給料機(jī)的給料流程在同一平面完成，其上部緩沖煤倉內(nèi)的原煤呈自由落體，且非充滿狀態(tài)，原煤不會(huì)互相擠壓出現(xiàn)板結(jié)，卸料過程均勻穩(wěn)定，給料通暢，不再受到煤種、煤質(zhì)特性、外水含量等因素的影響，即使流動(dòng)性差、外水含量較高的煤也能避免堵塞。中心給料機(jī)在額定范圍內(nèi)通過變頻調(diào)速對(duì)其給煤量進(jìn)行無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)變動(dòng)，給煤過程均勻穩(wěn)定，滿足不同鍋爐負(fù)荷需求。安裝有中心給料機(jī)的原煤倉，在儲(chǔ)煤量不變的情況下，可降低原煤倉和給煤層廠房高度，降低建筑成本。中心給料機(jī)的缺點(diǎn)是易漏粉、漏油，卸料臂檢修不方便。

2.7 ? ?給煤機(jī)入口落煤管的合理設(shè)計(jì)

給煤機(jī)入口落煤管是原煤倉與給煤機(jī)的過渡段，相當(dāng)于人體的“咽喉”，大多數(shù)電廠原煤倉堵塞主要發(fā)生在該位置，因此落煤管的設(shè)計(jì)是否合理尤為重要。如果落煤管尺寸設(shè)計(jì)過小，通流面積便會(huì)不足，原煤流動(dòng)能力在該段就會(huì)變差，特別是當(dāng)原煤全水分高、黏度大時(shí)，容易造成落煤管內(nèi)壁粘煤，通流面積大大減小，鍋爐給煤機(jī)頻繁發(fā)生斷煤情況，因此給煤機(jī)入口落煤管段的設(shè)計(jì)直徑要盡量大，確保有足夠的通流面積，以減少堵煤情況的發(fā)生。

2.8 ? ?閘板門選型

給煤機(jī)落煤管段一般均設(shè)計(jì)有閘板門，方便對(duì)落煤管的清理和檢查。目前常見的閘板門主要有插棍式、插板式等。插棍式閘板門優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易安裝，造價(jià)低;缺點(diǎn)是閘板門內(nèi)部的4個(gè)角易引起積煤，密封不嚴(yán)。單向電動(dòng)插板門可手動(dòng)、自動(dòng)操作，缺點(diǎn)是閘板門出口尺寸小，碳鋼材質(zhì)易銹蝕粘煤。雙向液壓插板門結(jié)構(gòu)流暢，輸出力大，動(dòng)作平穩(wěn)，不易積煤，設(shè)計(jì)差量搭接的兩扇閘板，減少了單個(gè)閘板行程和受力面積;缺點(diǎn)是成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝維護(hù)工作量大。

3 結(jié)語

原煤倉防治堵煤是一項(xiàng)綜合性工程，在對(duì)原煤倉進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)結(jié)合原煤倉實(shí)際情況，綜合考慮各類防堵煤技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，因地制宜地選擇合適的防堵煤技術(shù)，才能有效解決堵煤?jiǎn)栴}。另外，無論應(yīng)用何種防堵煤技術(shù)，都需要強(qiáng)化煤場(chǎng)、煤源的管理，確保原煤的黏度和水分等指標(biāo)在合格范圍內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到良好的控制效果。

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收稿日期：2020-04-26

作者簡(jiǎn)介：王智英（1993—），男，福建泉州人，助理工程師，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。