魯陽發(fā)電廠原煤倉下煤不暢的治理

趙世偉，刁潤麗，劉嘉，許飛

（1.中電投平頂山發(fā)電分公司，河南平頂山467312；

2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學院食品與化工系，河南平頂山467001）

魯陽發(fā)電廠原煤倉下煤不暢的治理

趙世偉1，刁潤麗2，劉嘉1，許飛1

（1.中電投平頂山發(fā)電分公司，河南平頂山467312；

2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學院食品與化工系，河南平頂山467001）

燃煤發(fā)電廠原煤倉下煤不暢會造成給煤機斷煤，使鍋爐燃燒情況惡化，甚至滅火。根據(jù)魯陽發(fā)電廠的實際情況，采取了改造原煤倉、加裝旋轉清堵機、合理使用空氣炮等多項應對措施，取得了良好的效果，基本解決了因原煤倉下煤不暢造成的給煤機頻繁斷煤問題。

原煤倉；給煤機；下煤不暢；治理

0 引言

燃煤發(fā)電廠鍋爐原煤倉下煤不暢引起給煤機頻繁斷煤，會使鍋爐降負荷及運行參數(shù)異常波動，增加鍋爐助燃用油量，多臺給煤機同時斷煤則會使鍋爐燃燒惡化甚至滅火，增加運行人員勞動強度，威脅燃煤發(fā)電廠安全生產(chǎn)[1]。

鍋爐原煤倉一般是鋼制內(nèi)襯陶瓷或不銹鋼板，結構主要是圓錐形，也有雙曲線形。為解決原煤倉下煤不暢問題，許多發(fā)電廠在給煤機處設專人看守，發(fā)現(xiàn)下煤不暢就用大錘砸、鋼筋捅，長時間這樣操作造成原煤倉壁坑洼不平，原煤倉內(nèi)襯脫落。這種人工捅煤方法、勞動強度大、效率低，工作環(huán)境惡劣，安全系數(shù)低，無法徹底解決原煤倉下煤不暢問題[2]。

魯陽發(fā)電廠2臺機組投產(chǎn)后，原煤倉下煤不暢問題一直是影響鍋爐穩(wěn)定運行的不利因素。原煤倉經(jīng)常蓬煤，給煤機頻繁斷煤，造成鍋爐助燃油消耗量增大，鍋爐頻繁熄火，安全生產(chǎn)形勢非常嚴峻。為徹底解決原煤倉下煤不暢問題，在實際運行中采取多項應對措施，取得了較好效果。

1 設備概況

中電投魯陽發(fā)電廠2×1 000 MW機組，采用東方鍋爐廠DG3000/26.15-Π1型鍋爐，設計煤種和校核煤種均為中高灰、低硫、中發(fā)熱量、高揮發(fā)份平頂山煙煤，采用0號輕柴油作為鍋爐點火和助燃用油。主廠房采用側煤倉布置形式，每臺鍋爐配置6臺中速磨煤機，制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式送粉，磨煤機布置在鍋爐0 m，給煤機在鍋爐17 m處的運轉層，從相應的原煤倉取煤。

原煤倉上部圓形，下部圓錐形，受空間所限下部錐斗為偏心設計，材質(zhì)為16 mm的Q235，錐斗靠下部內(nèi)襯不銹鋼板，并設置有空氣炮，有效容積761 m3，滿足鍋爐額定負荷燃燒設計煤種8.7 h的煤量。儲煤系統(tǒng)為1座直徑110 m的全封閉圓形煤場，儲煤量約14×104t，整個輸煤系統(tǒng)采用程序控制、膠帶運輸方式，設計額定出力為1 800 t/h。

2 下煤不暢原因分析

煤的固液雙重特性使其在原煤倉內(nèi)的流動非常復雜[3]。錐形原煤倉內(nèi)的煤在重力作用下自上向下流動，隨著流通面積減小，擠壓力逐漸變大，原煤顆粒與倉壁、顆粒間的摩擦力呈遞增趨勢，原煤沿倉壁流動的重力分力保持不變，隨著流動的不斷推進，原煤倉內(nèi)的等效流動動力越來越小，原煤流動難度增加甚至開始停滯；在原煤水分比較大的情況下，原煤倉內(nèi)的流動就更加困難，停滯時間也延長，這樣容易造成原煤倉下煤不暢而發(fā)生堵塞，常見的原煤倉堵塞形式如圖1所示。

圖1 常見的堵煤情況

發(fā)生原煤倉下煤不暢的主要原因是原煤倉的布置形式以及煤倉的使用不合理。煤自身的特性，如團聚性、粘結性、內(nèi)摩擦力等，則是造成煤倉下煤不暢的內(nèi)在因素。

魯陽發(fā)電廠主廠房采用側煤倉布置形式，下部錐斗為偏心設計，煤倉線形不合理，雖然建設初期考慮到煤倉線形因素在錐斗下部內(nèi)襯不銹鋼板，并設置數(shù)量較多的空氣炮，但緩解煤倉下煤不暢的效果并不明顯。煤倉下煤不暢和煤種關系也很大：如焦肥煤、肥煤、氣肥煤粘結性較強，流動性差，板結的機率較大；原煤的粘結性和塑性與其顆粒度成反比，平均粒度大的煤，自息角小，內(nèi)摩擦角小，流動性好，可塑性小，粘結力小，下煤比較順暢，不易板結。原煤水分也是造成煤倉堵煤的重要因素之一，在水分達6%～14%時，在水分子的親和力作用下，微粒粘結成團，呈現(xiàn)塑性，具有粘結性，使流動性降低，容易粘倉板結，造成煤倉堵塞。

現(xiàn)場統(tǒng)計表明：原煤倉80%的堵塞部位發(fā)生在給煤機落煤口高度1～2 m范圍內(nèi)，有時堵塞位置也會在3 m以上，但堵塞位置在15 m以上的情況非常少。給煤皮帶在卸煤時，原煤倉內(nèi)的煤在水平方向膨脹、豎直方向被壓縮，應力呈被動塑性狀態(tài)；隨著原煤倉出口尺寸的減小，壓力不斷增大，原煤顆粒之間及原煤與倉壁之間的摩擦力也逐漸增大，原煤顆粒之間發(fā)生團聚，特征尺寸顯著增大，因此下煤不暢堵塞主要發(fā)生在此段[4]。

3 治理對策

3.1 改造原煤倉

1號、2號機組共設置12個原煤倉，側煤倉設置在2臺鍋爐中間，原煤倉底部下煤錐斗設計為偏心煤斗，原煤斗倉壁與水平面夾角最小處為63.7°，如圖2所示，輸煤皮帶共3條，A皮帶從右側給1號爐的煤倉上煤，B皮帶從原煤倉中間給2臺鍋爐上煤，C皮帶從左側給2號爐的煤倉上煤。

機組自投產(chǎn)以來，錐斗中上部包括垂直段頻繁出現(xiàn)蓬煤問題。A，C皮帶上其自身位置傾角偏小，煤的流動性差，煤上到一定程度后靠煤的流動才能流到另一側，這樣容易造成貼壁，進而形成支撐結構而蓬煤。偏心煤斗一側積存大量原煤，使原煤倉有效容積大大減小，頻繁發(fā)生空倉，需要頻繁啟動給煤皮帶上煤，輸煤系統(tǒng)效率大大降低。

經(jīng)過反復調(diào)研、分析，初步認為由于原煤倉為偏心煤倉設計，倉壁與水平面夾角偏小、煤斗內(nèi)壁不光滑等原因造成原煤倉頻繁蓬煤。因此在檢修期間對原煤倉進行改造，如圖3所示，增大倉壁與水平面夾角，減小原煤在倉壁上的垂直分力，將原煤倉標高20.805～24.5 m的錐斗進行切割改造，采用16 mm厚的304不銹鋼材料，倉壁與水平面夾角由原來的63.7°和73.6°改為68.5°，錐斗上口直徑保持不變。標高24.5～30.5 m的錐斗原有結構保持不變，在錐斗內(nèi)壁上襯3 mm厚、單面拋光不銹鋼耐磨內(nèi)襯板，同時拆除給煤機入口插板門，將其更換為插棍，減少堵煤的可能性[5]。在標高22.1 m區(qū)域預留8個Φ245捅煤孔，圍繞煤斗均勻分布，捅煤孔配有快捷密封門，方便運行中清煤。

圖2 原煤倉改造前

圖3 原煤倉改造后

3.2 加裝旋轉清堵機

在原煤倉落煤口和給煤機之間加裝旋轉清堵機，加大原煤倉出口尺寸，同時將旋轉清堵裝置下移，縮短其與給煤機之間直管段長度，防止落煤口堵塞。在清堵機底部至給煤機入口法蘭之間直管段上增設2個平面捅煤孔，并配有快捷密封門，以便人工清理落煤口后及時將其關閉，防止捅煤口撒煤[6-8]。

旋轉清堵機將原煤倉下煤倉段由原來的一體倉改為回轉倉，安裝在回轉倉體壁內(nèi)的破拱清堵葉片與回轉倉體構成一個相對運動的體系。回轉壁式旋轉物料倉由3部分組成：上部為固定倉段（上口與原煤倉相連），中部為旋轉倉段，下部為固定倉段（與給煤機入口相連）；旋轉倉內(nèi)安裝有清堵刮刀組件，清堵刮刀兩端固定在上下固定倉段上。旋轉清堵機的旋轉倉是堵煤幾率最大的部位，在運行過程中，其內(nèi)部的固定清堵刮刀使煤與旋轉倉壁之間形成一個全面分離區(qū)，煤在倉壁上無法形成結拱基礎，就不會出現(xiàn)堵塞。

當旋轉清堵機連續(xù)運行時，旋轉倉內(nèi)部的原煤呈強迫整體流流動，這種流動會以擴散的形式改變旋轉倉上部煤的流動狀態(tài)，使原來以中心流流動為主轉變?yōu)橐哉w流流動為主，這樣就防止了上部煤倉內(nèi)部出現(xiàn)流動死區(qū)，極大降低了原煤倉上部堵煤的幾率。

1號、2號鍋爐12臺給煤機上方均裝設了旋轉清堵機，電源引自給煤機控制箱，斷煤信號取自給煤機。該設備可設置自動位和手動位，自動位接收到斷煤信號即自動啟動旋轉清堵機運行3 min，之后若斷煤信號消失，自動停止，若斷煤信號仍存在，則繼續(xù)運行直至斷煤信號消失。手動位可任意啟動，運行50 min（該時間可調(diào)）可自動停止。安裝防堵裝置后效果良好，給煤機入口插板門以上3 m已經(jīng)基本不堵塞，給煤機斷煤時間減少70%，也降低了處理下煤不暢的勞動強度。

3.3 合理使用空氣炮

每個煤倉設計有8個空氣炮（工作壓力0.4～0.8 MPa），煤倉上部和下部各4個。

空氣炮的工作介質(zhì)為壓縮空氣，主要部件包括儲氣罐、電磁速關閥及控制系統(tǒng)等。當電磁速關閥快速打開時，插入原煤倉中的空氣炮瞬時釋放，利用氣體膨脹做功破碎介質(zhì)，高動能空氣直接沖擊倉內(nèi)堵塞部位，使原煤流動性提高，防止原煤倉堵塞。空氣炮操作簡單方便，安全性好，對倉體結構沖擊破壞小，不產(chǎn)生火花，能量利用效率高，節(jié)能效果好。但是單獨依靠空氣炮緩解原煤倉堵煤也有其局限性，對容易搭橋的松散原煤，只有在拱結位置布置有空氣炮時，才能有效緩解堵塞[9]。

現(xiàn)場使用空氣炮的經(jīng)驗是：發(fā)現(xiàn)原煤倉下煤不暢給煤機斷煤時，就地迅速啟動空氣炮振打，配合防堵裝置的使用，斷煤時間可基本控制在2 min之內(nèi)，對鍋爐燃燒的影響基本可以忽略，能有效保證鍋爐燃燒穩(wěn)定，大量減少鍋爐助燃用油。就地啟動空氣炮時要注意：

（1）先啟動下層炮，待原煤倉內(nèi)已經(jīng)形成較大的空間時，再啟動上層空氣炮，避免把下部煤層夯實，影響空氣炮實際使用效果。

（2）可以根據(jù)原煤的水分、粘度、比重、粒度以及原煤倉蓬煤位置等實際情況，實施隔層放炮或組合放炮。

（3）應避免同時啟動同一層安裝的多個空氣炮，可考慮對角方向同時或間隔啟動，避免瞬間壓力突增，造成原煤倉損壞[10]。

3.4 定期清理落煤口

安裝旋轉清堵機的部位已基本不再堵煤，但清堵機與給煤機之間的直管段落煤管及清堵機上部區(qū)域存在粘煤貼壁現(xiàn)象，需要定期人工清理，為此制訂了完善的清理落煤口及煤倉定期降煤位措施：

（1）原則上每天前夜班清理2個煤倉，1號、2號爐各1個倉，提前控制燃料上煤量，煤倉空倉后停運該磨煤機，組織人員徹底清理煤倉清堵機區(qū)域及落煤管。

（2）定期燒空原煤倉，減小煤層壓力，使煤倉內(nèi)原煤流動頻繁不易板結堵塞，利用停機檢修機會人工清理原煤倉內(nèi)貼壁殘煤，保持原煤倉內(nèi)壁光滑，減小煤倉內(nèi)壁摩擦力。

3.5 人工爆破

采用回轉壁式防堵物料倉配合定期燒空倉清理落煤口，減少了80%左右的斷煤情況，但由于煤倉設置在2臺爐中間，原煤倉底部下煤錐斗設計為偏心煤斗，這一特點使制粉系統(tǒng)在運行一定周期后仍會造成原煤倉中上部板結蓬煤，偏心煤斗尤其容易發(fā)生蓬煤現(xiàn)象，人工破堵很難實現(xiàn)，原煤倉有效容積大打折扣。

現(xiàn)階段定期以人工爆破的方法來解決原煤倉中上部嚴重的堵煤問題，用冷炸藥對煤倉的堵塞部分進行爆破處理，操作由專業(yè)的爆破公司來完成，確保人身及設備安全。

3.6 加強煤場管理

（1）加強原煤采購管理，從源頭開始治理，盡量采購符合機組運行要求的原煤，控制入廠煤水分含量，避免采購焦肥煤、肥煤、氣肥煤、煤泥等原煤[11]。

（2）加強煤場及輸煤管理，控制入爐煤水分含量，提高輸煤系統(tǒng)除雜物機、除鐵器及滾軸篩等設備的可靠性。減少原煤中雜草、編織袋、木棍、鐵塊等雜物進入原煤倉；對水分含量大的原煤要在煤場進行晾曬或者摻配，控制進原煤倉的原煤水分含量。

（3）根據(jù)機組負荷及制粉運行情況分倉上煤，備用制粉系統(tǒng)維持低煤位，減少原煤在煤倉內(nèi)的儲存時間，降低原煤倉下煤不暢堵煤的機率。

4 結語

采取原煤倉改造、加裝旋轉清堵機等措施后，原煤倉下煤不暢的問題得到了解決。目前魯陽發(fā)電廠2臺鍋爐運行穩(wěn)定，給煤機斷煤問題得到了改善，鍋爐每月助燃油量大大降低，減少了人工清堵工作量和維護量。

[1]羅鳳梅，柳長海.制粉系統(tǒng)斷煤對機爐協(xié)調(diào)控制的影響及對策[J].湖北電力，2003，27（5）∶37-39.

[2]董立羽.電廠鍋爐制粉系統(tǒng)塞煤問題的分析及解決[J].中國電力，2008，41（12）∶32-35.

[3]彭忠林，石明安.單側犁式卸料器在原煤倉防堵中的應用[J].廣西電力，2009（4）∶78-80.

[4]楊洋.電廠鍋爐原煤倉堵塞原因分析及治堵措施[J].電力安全技術，2012，14（4）∶13-15.

[5]王慧，高麗紅，王士文.煤倉堵煤的力學分析與煤倉改進[J].工業(yè)鍋爐，2013（4）∶49-51.

[6]宋衛(wèi)，李習臣.煤倉堵煤的影響因素分析和處理方案[J].能源工程，2009（5）∶60-63.

[7]耿正瑋．鍋爐制粉系統(tǒng)煤斗堵煤解決方案探討[J]．云南電力技術，2008，36（5）∶71-72．

[8]李陽，陳洪濤，宋治國．熱電廠落煤斗堵煤現(xiàn)象的分析及改進方法[J].華電技術，2008，30（9）∶24-26.

[9]劉建國，馮培良，陳輝，等.正壓制粉系統(tǒng)煤倉下煤不暢的治理[J].中國電力，2010，43（5）∶51-54.

[10]馬建元.空氣炮在處理大型煤倉堵塞中的應用[J].山東煤炭科技，2013（1）∶21-22.

[11]朱全利.鍋爐設備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

（本文編輯：徐晗）

Treatment of Bunker Blocking in Luyang Power Plant

ZHAO Shiwei1，DIAO Runli2，LIU Jia1，XU Fei1
（1.CPI Pingdingshan Power Generation Branch,Pindingshan Henan 467312，China；
2.Food and Chemical Engineering Department，Henan Quality and Engineering Vocational College，Pingdingshan Henan 467001，China）

∶In coal-fired power plants，supply cut of coal feeder due to bunker blocking may result in combustion deterioration or even extinguish.According to the practical situation of Luyang Power Plant，several solutions such as coal bunker transformation，equipping rotary blocking cleaner and reasonable adoption of air cannon are adopted and satisfying effect is achieved；frequent supply cut of coal feeder due to bunker blocking is basically handled.

bunker；coal feeder；blocking；treatment

TM223.2

：B

：1007-1881（2016）02-0063-05

2015-07-22

趙世偉（1982），男，助理工程師，從事發(fā)電廠運行管理工作。