原煤筒倉堵塞原因及清堵治理技術(shù)實踐

鄧麗芬

(西山煤電(集團)有限責任公司 鎮(zhèn)城底礦選煤廠，山西 古交 030203)

隨著煤炭技術(shù)的發(fā)展，礦井生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率普遍提高，筒倉在實現(xiàn)煤礦企業(yè)高產(chǎn)高效中起到了重要作用：一方面穩(wěn)定了煤質(zhì)，保障原煤供應的持續(xù)性和配煤的混勻性；另一方面切實減少了落地煤對環(huán)境的污染，符合國家對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排環(huán)保的要求。西山鎮(zhèn)城底礦選煤廠(以下簡稱鎮(zhèn)城底礦選煤廠)原煤筒倉自2009年新建投入使用以來，頻繁發(fā)生原煤倉堵煤、起拱等問題，嚴重影響到筒倉的有效使用率，同時增加了生產(chǎn)運行成本和設備維護成本，制約了生產(chǎn)效率。為了提高資源利用率，減少安全隱患，對該廠筒倉堵塞原因進行了深入分析研究，并制定了治理措施。

1 概述

鎮(zhèn)城底礦選煤廠是一座設計處理能力為1.50 Mt/a的礦井型選煤廠，廠區(qū)總面積6.3平方公里。自2003年，該廠重介系統(tǒng)擴容改造后實現(xiàn)產(chǎn)能1.90 Mt/a。礦井主導產(chǎn)品為肥煤(2#、3#低硫高灰煤、8#高硫低灰煤)。生產(chǎn)中原煤經(jīng)原煤準備車間處理后，進入不同的原煤倉并按一定比例進行配煤，之后進行重介分選。為了滿足生產(chǎn)需求，2009年該廠在儲配煤系統(tǒng)新建兩座φ30 m、高40 m的單儲煤能力0.02 Mt的并列群圓筒倉，每個倉下配置振動給料機9臺，空氣炮28臺。新舊筒倉之間采用膠帶輸送機進行傳送。

2 筒倉堵塞原因分析

自2009年新建筒倉投入使用以來，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生原煤倉堵煤、起拱等狀況，造成重介旋流器入料量不穩(wěn)定、灰分波動范圍大、倉下無法放出原煤等問題，影響到選煤廠正常的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決堵倉、板結(jié)、掛壁等嚴重問題，對其堵塞原因進行了分析。

(1)原煤在筒倉內(nèi)形成板結(jié)、掛壁。形成原因為：①原煤在筒倉內(nèi)依靠自身重力向下流動時，來自倉壁擠壓力將越來越大，當煤團的特征尺寸達到一定臨界值時[1]，由于筒倉錐段自上而下逐漸收縮，在上部煤層擠壓力的作用下，筒倉下部煤層將被壓實，造成筒倉內(nèi)物料板結(jié)，進而形成掛壁；②煤炭在開采、運輸、轉(zhuǎn)載、卸料過程中粒度組成不斷變化，由于筒倉落差較大，在進入筒倉后離析現(xiàn)象較嚴重，隨著次生煤泥含量的增加，附著力將會增大，摩擦系數(shù)也相應增加，進而煤炭的整體流動性也將變差；③煤的平均粒度越小，細粉則越多，比表面積越大，加上重力作用的影響，煤的粘結(jié)性強，筒倉掛壁現(xiàn)象嚴重[2]；④當煤含水量(外在水分)>8%時，容易發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，同時水分增加會使煤團聚性增強，加之受存煤壓實的影響，煤的粘結(jié)性增加，流動性降低，造成煤炭與倉壁緊密粘附在一起。

(2)筒倉堵塞問題受筒倉內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響較大，倉體儲煤高度越深，原煤向下流動加速度就越大，隨之沖擊力也越大[3]，在一定重力作用下，筒倉底部存煤逐漸被沖擊壓實，當再次放煤時，就易發(fā)生堵塞。此外，倉體漏斗斷面形狀和尺寸、漏斗數(shù)目及傾角對倉體的壓實程度也存在一定的影響[4]。

(3)當筒倉內(nèi)倉壁支護變形時，圍巖將出現(xiàn)垮落，物料進入倉內(nèi)，也容易引起煤倉的堵塞。筒倉內(nèi)襯板損壞部位大部分位于下錐斗處，當卸料時，煤炭對筒倉壁的沖擊碰撞會使筒倉內(nèi)壁瓷磚產(chǎn)生破裂，增加物料與筒倉壁的摩擦力，造成放料口無法順暢下料。

(4)料位計不準或損壞，煤位無法準確判斷[5]。當原煤倉內(nèi)壁掛壁時，則儲煤容積減小，筒倉煤位與實際煤位不符。

(5)操作人員未嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。在開采和運輸過程中，崗位操作人員如果不未及時清理坑木、棉紗、廢舊鋼絲繩等雜物，會加大了筒倉堵塞機率；另外，在輸煤系統(tǒng)中噴水抑塵沒有合理控制時，可導致外在水分的增加，增加堵倉風險。

(6)隨著煤在倉內(nèi)貯存時間的延長，倉內(nèi)積煤不斷下沉，增加了倉內(nèi)煤密度，壓實程度也不斷加大[6]，導致堵塞機率增大。

3 清倉方案及實施過程

在生產(chǎn)過程中筒倉發(fā)生下煤堵塞時，容易造成輸煤中斷，進而影響整個系統(tǒng)的正常運行。經(jīng)過多年使用，筒倉倉壁附有大量煤炭，對正常儲煤、溜煤造成不利影響。為了充分利用容積，需對其內(nèi)壁附著的煤進行清理，但發(fā)現(xiàn)用捅煤、大錘敲擊堵煤部位、空氣炮破拱等方式處理效果并不理想。由于筒倉錐部摩擦力大，濕煤與倉壁的外摩擦阻力大，當筒倉滿煤后，下部錐形段的出煤口處易出現(xiàn)卡住起拱現(xiàn)象，開閘放煤只能放下極少的一部分，上部煤則因起拱而堵倉，嚴重制約系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。若不及時清理筒倉，嚴重時會引發(fā)筒倉底、壁殘留煤自燃或著火，從而造成極大的安全隱患。因此清理筒倉刻不容緩，根據(jù)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，筒倉下料口東南角處的大斜坡堵塞較為嚴重，難以清理。因此在利用現(xiàn)有設備的基礎上，對當前常規(guī)的疏通方法制定出兩種清倉方案[7](表1)。

表1 清倉方案對比表

注：表中◎為5分，〇為3分，▲為1分

由表1可知，人工疏通法雖然原始普通，但綜合評價效果較好，放炮振動法準備工作時間長且處于高空、高瓦斯、高溫、密閉空間作業(yè)，安全性較差，不宜采用。人工疏通法清倉即工人通過吊籃進入筒倉中，利用高壓水槍和電鎬按照“從上而下、從外向內(nèi)”的方式清理筒倉。

3.1 作業(yè)前準備工作

主要器具和設備包括：高壓泵 1臺、高壓水管 150 m、瓦斯抽放裝置 1臺、通風設備 2臺、吊籃及輔助設施 2臺、高壓水槍 2把、風鎬 2個、氣泵 2臺。作業(yè)人員需經(jīng)過入職培訓，考試合格后，才可持證上崗，且要做好安全防護。

將筒倉適當位置開孔，用于安裝吊籃、高壓泵、高壓水管、水箱等設備，筒倉外圍裝設防護網(wǎng)，人員入倉時，需佩戴自救器、頭戴礦燈等設備。筒倉上方安裝瓦斯抽放裝置或風機，筒倉內(nèi)瓦斯?jié)舛?0.5%時，方可作業(yè)。作業(yè)前，在筒倉下煤口處，采取臨時接煤緩沖措施，以免大量煤沖擊落下?lián)p壞設備。

3.2 作業(yè)時具體實施過程

作業(yè)時，安全員、瓦斯檢測員、現(xiàn)場協(xié)調(diào)員、作業(yè)負責人需要全部就位，在通風設備全部運行、檢測瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%時，方可進入煤倉作業(yè)，同時，進行不間斷的監(jiān)測抽放，確保CH4濃度<0.5%，CO2濃度<1.5%、粉塵濃度<10 mg/m3的指標要求，當粉塵濃度>10 mg/m3時，立即停止作業(yè)，撤離有關(guān)人員[8]。

筒倉安裝兩組吊籃，每組吊籃需要2人配合施工，一人負責采用高壓水管淋濕煤，另一人進行風鎬除煤工序。清理時，先清理刮板機下料口積存的煤，再清理筒倉內(nèi)井字型支撐處的煤。吊籃選用標準安全吊籃，作業(yè)時兩組吊籃4人同時作業(yè)，每1 h更換一次，8人輪換作業(yè)。煤倉中人員配備便攜式瓦斯檢測儀，當瓦斯?jié)舛瘸^安全值或發(fā)生異常情況時，需立刻停止作業(yè)[9]。筒倉內(nèi)人員與筒倉外人員利用安全對講機隨時保持通話暢通，一有情況立刻撤離。

合理安排清理時間，筒倉內(nèi)安排專人進行清理，在清理過程中，擊落下的煤炭容易造成煤倉下口、閘板等位置的堵塞，此外筒倉下料部也要安排專人，用振動器擊打、大錘敲擊煤倉下口、閘板處，在敲擊的過程中會有大量煤下落、大量水沖刷膠帶，易使膠帶積煤壓實，導致皮帶停轉(zhuǎn)，因此要組織相關(guān)人員及時清理膠帶上的積煤。

4 預防筒倉堵塞的具體措施

(1)加強原煤水分控制。筒倉降溫降塵噴霧不可過大，應合理的控制噴水頻率[10]。盡量減少清掃膠帶或溜槽衛(wèi)生時的用水量，運輸設備開機前應將內(nèi)部積水清理干凈。

(2)給煤機入口煤閘門上部加裝空氣炮。針對筒倉下料口嚴重積煤的情況，增加空氣炮的數(shù)量，當煤倉發(fā)生斷煤時，利用儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣形成的高速強烈氣流，直接沖擊板結(jié)部位，使煤粒重新在重力作用下流動起來[11]。

(3)加強空氣炮系統(tǒng)的設備維護保養(yǎng)。確保空氣炮氣源各個接頭部位及管路密閉，必須經(jīng)過過濾、清潔、干燥工序，壓縮空氣才可使用。加強對原有空氣炮的二位三通電磁閥的檢查，確保電磁閥始終處于良好的備用狀態(tài)，防止發(fā)生空氣內(nèi)漏，定期打開空氣炮的排水塞，及時排除空氣炮中內(nèi)的積水。

(4)加強筒倉內(nèi)壁的維護工作。經(jīng)常檢查筒倉內(nèi)壁情況，在每個筒倉下料口處增加耐磨性、自潤滑性、不粘性較好(安裝潤滑、耐磨)的搪瓷內(nèi)襯板[12]，降低濕煤與倉壁摩擦系數(shù),增加原煤的流動性，減少煤倉板結(jié)的形成。

(5)合理控制筒倉料位，當新筒倉料位超過60%時，停止裝煤。為了減輕筒倉下部頻繁板結(jié)造成煤倉的大面積板結(jié)問題，在每次放煤時，盡量做到筒倉交替進行。為防止各倉原煤長時間停留造成板結(jié)現(xiàn)象，盡可能選擇容積小的舊倉，以利于放煤。

(6)及時清理筒倉板結(jié)。在筒倉內(nèi)出現(xiàn)起拱、板結(jié)時，不能直接向筒倉加煤，否則板結(jié)將不斷加劇，必須及時關(guān)閉下閘板，使用空氣炮或人力敲打方式，及時清除板結(jié)，防止原煤長時間停留筒倉。

(7)加強對筒倉的監(jiān)督力度。煤在進入筒倉前，崗位操作人員必須認真執(zhí)行崗位職責，保證雜物處理干凈[13]。加強操作人員的培訓力度，不定期查崗監(jiān)督。

5 應用效果分析

通過對原煤筒倉實施人工清理，2個月共清理出原煤5 000 t，直接效益達235萬元。節(jié)約了煤炭資源，防止煤停留在倉內(nèi)發(fā)生堵塞問題。通過采取有效的堵塞預防措施后，原煤筒倉儲煤有效容積提高了15%，杜絕了煤倉置換過程中發(fā)生的混煤現(xiàn)象，日均選煤作業(yè)時間增加0.3 h，年節(jié)約電費30多萬元，故障停車減少4次/月，節(jié)約了人員勞動力。

6 結(jié)語

針對鎮(zhèn)城底選煤廠新建筒倉時常發(fā)生堵塞情況，對筒倉倉壁附著煤出現(xiàn)板結(jié)、掛壁現(xiàn)象進行了調(diào)查研究，并制定出清倉方案，應用實踐表明：筒倉經(jīng)過人工清理并實施有效的預防措施后，解決了倉壁掛煤、板結(jié)問題，下煤速度較快，筒倉儲煤和配煤效果明顯提高，避免了不可預知隱患的發(fā)生，生產(chǎn)入選量穩(wěn)定，給煤機的小時處理量加大，電耗降低，保障了礦井持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)和選煤廠靈活、集中生產(chǎn)，節(jié)約了大量的生產(chǎn)成本和人力成本，提高了選煤廠的經(jīng)濟效益。