原煤倉下煤不暢及防堵煤技術分析

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

關鍵詞：原煤倉堵煤;防堵煤技術;煤質特性;結構設計

0 引言

在燃煤電廠運行中，原煤倉堵煤是較為常見的問題。主要的堵煤現象包括原煤倉內煤搭拱、粘壁、結塊等，造成原煤倉內的煤無法受重力作用自然下滑，導致下煤中斷，發生斷煤情況。原煤倉堵煤輕則引起煤倉內有效容積下降，形成“鼠洞”，引發給煤機斷煤，導致上煤時間間隔縮短，輸煤系統運行頻繁，使得鍋爐運行工況波動大，環保指標難以控制等;重則引發多臺給煤機同時斷煤，造成鍋爐非計劃降低出力、鍋爐滅火等。

1 原煤倉堵煤的原因

原煤倉發生堵煤的位置主要在下部煤斗、給煤機落煤管處等，堵煤現象主要有原煤搭橋、粘壁、板結等。原煤倉堵煤主要由3個方面原因造成：（1）煤質特性;（2）原煤倉結構設計不合理;（3）原煤倉內壁的摩擦系數高。

1.1 ? ?煤質特性

原煤的物理特性中，外水分、灰分、顆粒度3個參數決定了煤的黏性，外水分越大、灰分越大、煤粒越細時，煤的團聚能力越強，越容易發生粘結，原煤倉越容易發生堵塞。為降低生產成本，大多數電廠通常會采購成本較低的劣質煤，甚至摻燒污泥等，雖可提高利潤，但原煤水分高、黏度大，會使原煤倉頻繁堵煤，對安全生產造成威脅。

1.2 ? ?原煤倉結構

原煤倉大部分設計是呈上口大、下口小的結構，原煤靠在原煤倉內的自身重力向下流動，在流動過程中，原煤倉內壁會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，因此原煤倉設計不合理容易造成堵煤，譬如原煤倉設計傾角低于70°、原煤倉內壁收縮率過大、給煤機入口落煤管段設計尺寸較小、上下煤斗過渡段設計不合理等，均易引發原煤倉堵煤。當原煤在原煤倉中向下運動時，原煤倉內壁會對原煤形成向上的摩擦力，原煤倉下部截面積逐漸變小，垂直作用在原煤運動面上的正向壓力逐漸增大，摩擦力則越大，當摩擦力增大至一定程度時，原煤會粘附在倉壁上，形成搭拱、“鼠洞”等現象，進而造成原煤倉堵煤。

1.3 ? ?原煤倉內壁摩擦系數

原煤在原煤倉內下滑時，原煤會與原煤倉內壁接觸、擠壓，原煤倉內壁會對原煤產生向上的摩擦力，原煤倉內壁越不光滑，則該摩擦力越大，會使原煤向下流動遲緩，引發原煤倉內壁粘煤，并逐漸形成搭橋，造成鍋爐給煤機斷煤頻繁。

2 原煤倉防堵技術

2.1 ? ?原煤倉選型

原煤倉選型是否正確會對后續運行產生較大影響，目前常見的原煤倉外形有棱臺型、圓臺型和雙曲線型。上述3種型式的原煤倉發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，其內壁對原煤產生的向上摩擦力也變小，因此對上部原煤的支撐作用也減小，故雙曲線型原煤倉不易發生搭橋現象;圓臺型原煤倉的內壁收縮率從上至下均相同，故該型原煤倉下部的原煤對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;而棱臺型原煤倉的內壁收縮率同樣是不變的，但其下部壁面存在夾角，導致原煤兩側同時受到擠壓和摩擦，越靠原煤倉下部，擠壓和摩擦的作用越大，因此棱臺型原煤倉下部小錐斗4個夾角最易發生積煤，隨著運行時間的延長，積煤區域逐漸向上延伸，導致原煤倉有效容積降低。綜上所述，原煤倉防堵煤效果設計是雙曲線型最好，圓臺型次之，棱臺型最差，但雙曲線型原煤倉對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電廠使用較多的防堵煤設備，其主要部件包括儲氣罐、電磁速關閥及控制系統等。空氣炮的工作原理：在儲氣罐內儲存一定壓力的壓縮空氣，通過開啟電磁速關閥，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堵塞的部位，達到破拱的效果，使原煤恢復流動性。空氣炮的優點是操作簡單、安全，不易對原煤倉的結構產生破壞，所用介質為壓縮空氣，容易獲取、投資小、效率高。但空氣炮在使用時仍存在局限性，其安裝位置比較嚴格，需安裝在易發生搭橋的位置，在實際運行中，原煤倉內情況復雜，任何位置都可能發生搭橋，若搭橋位置未裝有空氣炮，則使用空氣炮無法破拱。另外，當原煤全水分大時，空氣炮效果便大幅下降，甚至可能起到反作用，因此空氣炮應使用在全水分較低的原煤倉中。

2.3 ? ?液壓疏松機

液壓疏松機由液壓控制裝置驅動，當鍋爐給煤機發出斷煤信號時，液壓疏松機便接收到啟動信號隨即啟動，疏松刮刀沿著原煤倉內壁做上下往復運動，刮開粘附在原煤倉內壁的粘煤，對板結原煤進行松動，當給煤機下煤正常后，液壓疏松機便自動停機。該設備優點是松動扭矩較大，運行穩定;缺點是其刮板非常容易造成堵塞，同時運行電耗大，且液壓油缸容易漏油。

2.4 ? ?回轉式清堵機

回轉式清堵機的工作原理：通過回轉，使刮刀刮除粘壁煤，使原煤通流面積增大，恢復流動性。但該設備在不工作時易發生結堵，因此該設備必須定期啟動，導致設備能耗較大，同時存在動靜結合部位易漏粉和刮刀易損壞的缺點，檢修工作量比較大。該設備適用于原煤倉底部的改造，對水分大、黏性大的原煤有很好的防堵效果。

2.5 ? ?不銹鋼襯板

原煤倉內壁常用的耐磨內襯材料有不銹鋼襯板，不銹鋼襯板表面摩擦系數低，并且隨使用時間的增長，其表面摩擦系數會進一步降低，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計中應用廣泛。

2.6 ? ?中心給料機

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

2.7 ? ?給煤機入口落煤管的合理設計

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

2.8 ? ?閘板門選型

給煤機落煤管段一般均設計有閘板門，方便對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。插棍式閘板門優點是結構簡單，易安裝，造價低;缺點是閘板門內部的4個角易引起積煤，密封不嚴。單向電動插板門可手動、自動操作，缺點是閘板門出口尺寸小，碳鋼材質易銹蝕粘煤。雙向液壓插板門結構流暢，輸出力大，動作平穩，不易積煤，設計差量搭接的兩扇閘板，減少了單個閘板行程和受力面積;缺點是成本高，結構復雜，安裝維護工作量大。

3 結語

原煤倉防治堵煤是一項綜合性工程，在對原煤倉進行改造時，應結合原煤倉實際情況，綜合考慮各類防堵煤技術的優缺點，因地制宜地選擇合適的防堵煤技術，才能有效解決堵煤問題。另外，無論應用何種防堵煤技術，都需要強化煤場、煤源的管理，確保原煤的黏度和水分等指標在合格范圍內，進而達到良好的控制效果。

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收稿日期：2020-04-26

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