煤倉底部料斗的選型和設計總結

陳延棟,田成兵,李成林

(山東晉煤明水化工集團有限公司, 山東章丘 250200)

多年來，無論燃煤鍋爐還是氣化裝置，物料在下料過程中，料倉經常會發生結拱、堵塞現象。煤倉堵煤成為影響裝置穩定生產的關鍵問題之一。煤倉主要有圓形和方形兩種結構，底部料斗除普通的圓錐和方錐料斗外，還有雙曲線料斗、蝦米形料斗。同時,配備刮板清堵機、空氣炮、倉壁振打氣錘等輔助設備。山東晉煤明水化工集團有限公司的水煤漿氣化裝置以原煤為主要原料，入煤倉的原煤粒度要求為10 mm以內，每個原煤倉容積為998 m3。在煤倉底部料斗的防堵設計中，綜合考慮日常運行和維護檢修等因素，不斷優化料倉結構和相應的輔助配套設施。

1 原設計料斗

原煤倉設計中,上部為長方形料倉，尺寸為11 000 mm×6 000 mm×9 800 mm，原煤倉下部的錐段料斗高為12 000 mm。下部料斗配有低壓氮氣管線，料倉的底部配有旋轉清堵機，料倉出口連接稱重給煤機的進口電動插板閥，稱重給煤機入口處設有煤流整形裝置[1]。

煤流整形裝置安裝在煤斗底部出口端和給煤機皮帶上方的空間，形成合理的導料槽區域，可消除出料口處裙邊檔板灑煤及煤流形態頻繁變化的現象，使煤流動態自然成形，保證煤流形態更加規則、穩定、勻稱，符合輸送膠帶運行煤流形態的要求，使煤流輸送與稱重達到最優化狀態[2]。

旋轉清堵機運行方式有多種，一般可選擇定時旋轉、持續旋轉或自動旋轉。自動旋轉模式下，一旦料倉發生堵塞，與旋轉清堵機相連的斷料傳感器會發出斷料信號，啟動清堵機驅動裝置工作。電機減速機驅動嚙合齒輪旋轉，從而帶動旋轉部件運轉，破除倉壁結拱部位，打破物料結拱受力點，破除其形成蓬料、結拱的基礎，使物料形成渦旋流動。倉內物料的流動狀態由中心流重新恢復為整體流，從而解決料倉中顆粒物出料過程中的堵塞問題。

日常運行時，在旋轉不到的短節處，特別是清堵機下口至給煤機進口段，會存在一定的堵煤隱患。同時，旋轉清堵機采用電機驅動，轉動部件較多，檢修時要將煤倉徹底清理，檢修難度相對較大。

2 料斗的優化

普通錐形料斗的截面積隨高度變化，無法保證物料在料倉下部料斗中的流動性，這是發生堵料的重要原因之一，也是防堵的關鍵所在。在物料特性穩定的條件下，料斗的截面決定了物料顆粒的流動特性，而等截面收縮率的雙曲線料斗可明顯改善物料的流動特性。

雙曲線料斗加工成圓形比較困難，一般采用方形雙曲線料斗，即4個側壁均為雙曲面，上口尺寸為2 000 mm×2 000 mm，下口尺寸為650 mm×650 mm，高為2 028 mm。雙曲線料斗殼板采用碳鋼板襯S30408鋼板，為了保證襯層不銹鋼和碳鋼較好貼合，在覆層不銹鋼板上鉆一定數量的小孔(直徑為φ15 mm)，把小孔焊滿后再打磨，保證料斗內壁光滑。雙曲線料斗內部無任何旋轉部件，既免維護也不需要任何能耗。

雙曲線料斗下部有一方形直短節供安裝時調整用，此直短節和方形電動閘板門形成垂直結構，此處易造成黏壁、搭橋、棚堵。由于沒有設置其他輔助防堵設施和人孔門等，在物料異常情況下，人工清堵比較困難。

3 料斗的再優化

雖然方形雙曲線料斗相對圓形雙曲線料斗更易加工，但方形料斗的4個邊角流動性稍差，防堵效果不如圓形料斗，需要進一步優化料斗的線形。多圓錐組合體的蝦米形料斗采用不等高圓臺組合拼接而成，比較容易加工，其線型曲線不會形成固定的焦點，是一種非等截面收縮率的近似雙曲線料斗。由于蝦米料斗各節段的高度、截面收縮率不等值，且倉壁傾角、煤斗壁受壓點綜合受力方向、原煤顆粒滑動安息角等不斷變化，當煤斗越往下,則安息角越小、摩擦力越小、阻力越小。

在煤斗容易結拱的臨界點下方再加裝倉壁空氣振打氣錘，使其沖擊力大于該段煤斗區域的平衡摩擦力，能夠有效助流、破拱、防堵、清堵[3-4]。空氣振打氣錘采用水平對置安裝，有多種運行方式：一是與堵煤信號聯鎖，當煤量減少時即開啟振打；二是設定振打頻次，如1 h/次、每班一次等；三是手動開啟振打。

為進一步優化料斗曲線，把方形插板門直管段改為圓形插板門，使整個料斗從上到下始終保持曲線形態。考慮到煤質黏度、濕度較大等特殊情況，可能出現煤黏在倉壁上振打不下來的現象，這就需要由人工通過人孔門或觀察孔進行清堵。

4 結語

在煤質正常的情況下,雙曲線料斗、旋轉清堵器和蝦米形清堵料斗等設備均能正常工作;在煤質發黏或水分較大等特殊情況下，均會出現不同程度的堵料現象。在料斗的選型和設計過程中，要根據物料特性、設備特點、能耗、清堵效果等因素綜合考慮，選擇適合相應物料的防堵料斗，盡量避免發生堵料現象。