楊 洋

(國電宿州熱電有限公司，安徽 宿州 234000)

在火電廠中，原煤、煤泥等顆粒性物料儲存?zhèn)}(也稱原煤倉)的使用十分普及。然而，在儲存?zhèn)}出料的過程中往往會出現(xiàn)物料堵塞的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運行。特別是在配置了直吹式制粉系統(tǒng)的大型火電廠中，原煤倉一旦發(fā)生下煤堵塞，機(jī)組就要被迫降出力甩負(fù)荷，或者出現(xiàn)鍋爐燃燒不穩(wěn)定而造成大量投油，嚴(yán)重時會造成鍋爐滅火、機(jī)組非計劃停運。因此，原煤倉堵煤問題亟待解決。

1 原煤倉堵塞的原因分析

1.1 原煤倉底部下煤倉段的結(jié)構(gòu)型式

下煤倉段的常用結(jié)構(gòu)型式有矩形截面斜錐式、圓錐式，矩形截面雙曲線式和圓形截面雙曲線式等。其各自特點如下。

(1)矩形截面原煤倉斗壁四角附近原煤受“雙面摩擦”和擠壓的作用，易粘結(jié)在斗壁角落內(nèi)，在同樣半頂角的情況下較圓形截面原煤倉更易積煤。

(2)錐形原煤倉(包括圓錐形和方錐形)沿煤的流動方向流通截面積逐漸變小，擠壓力變大，煤粒與倉壁、煤粒之間的摩擦力也越來越大。由于煤沿壁面流動的重力分力不變，故隨著煤的流動，錐形原煤倉內(nèi)的等效流動動力越來越小。特別是在摻燒煤泥造成含水量較大、團(tuán)聚性很強(qiáng)的情況下，煤在倉體內(nèi)的流動就更加困難，結(jié)拱堵塞的幾率就大大增加。

(3)雙曲線形原煤倉隨著煤向出口的流動，斗壁的傾角加大，促使煤沿壁面流動的重力分力逐漸變大，重力對壁面的擠壓力分力逐漸變小。與錐形原煤倉相比，其等效流動動力隨煤的流動下降較慢。從原理上來說，這種形式的原煤倉堵塞幾率相對較小。但在實踐中，當(dāng)煤的含水量增加到一定值(摻燒煤泥)時，其堵塞的幾率也會迅速增加。

1.2 原煤倉內(nèi)壁半頂角、截面收縮率

對于錐形原煤倉，壁半頂角越小，越利于煤粒流動。對于雙曲線形原煤倉，截面收縮率越小，越利于煤粒流動。

原煤倉在初步設(shè)計時，其半頂角、截面收縮率是根據(jù)電廠提供的設(shè)計煤種確定的。在考慮倉體容積和投資的因素外，原煤倉防堵塞的因素也一并考慮。但是，當(dāng)項目建成投產(chǎn)以后，大部分電廠的煤質(zhì)根本無法保證，嚴(yán)重偏離設(shè)計煤種，再加上下雨、下雪、結(jié)凍等不可控的環(huán)境因素，原來設(shè)計不堵煤的煤倉開始頻繁堵煤。

原煤倉內(nèi)部煤的流動狀態(tài)(漏斗流流動、整體流流動)不僅決定于倉體的半頂角和截面收縮率，而且更取決于煤質(zhì)本身。在設(shè)計煤種情況下，原煤倉內(nèi)部煤的流動成整體流流動，但是在煤質(zhì)發(fā)生變化(摻燒煤泥后水分增加、團(tuán)聚性增強(qiáng))后，原煤倉內(nèi)部煤的流動就從整體流流動轉(zhuǎn)變成漏斗流流動狀態(tài)。而中心流原煤倉的堵塞幾率要比整體流原煤倉的堵塞幾率大得多。

1.3 原煤倉出口尺寸

顆粒體運動學(xué)理論表明，對于干顆粒，滿足不結(jié)拱的料倉開口度尺寸至少為顆粒特征尺寸的3倍，而濕顆粒則要求料倉開口度至少為顆粒特征尺寸的4倍。雖然料倉在設(shè)計上已盡量考慮堵塞的因素并加以防止，但是，由于原煤中雜質(zhì)含量、粘度不同，另外雨季時物料潮濕容易粘結(jié)，冬季寒冷時物料容易凍結(jié)，特別是隨著煤中水分的增加，煤的團(tuán)聚性急劇增大，煤在原煤倉內(nèi)向下流動的過程中受到倉壁的擠壓力越來越大，本來松散的顆粒被擠壓團(tuán)聚，特征尺寸變得很大。當(dāng)煤團(tuán)的特征尺寸達(dá)到一定的臨界值，就會發(fā)生堵塞。另外，潮濕的煤在下料口內(nèi)倉壁上的沾污板結(jié)也使得下料口變得日益狹窄，堵塞的幾率也隨之增加。

1.4 煤質(zhì)種類及成分

不同的煤種，其團(tuán)聚性不同。例如：破碎后的油頁巖的團(tuán)聚性最強(qiáng)，煙煤的團(tuán)聚性和吸水性較無煙煤強(qiáng)；石油焦本身由于有油，所以團(tuán)聚性最弱。煤的團(tuán)聚性的不同直接影響了原煤倉的堵煤狀況。

煤水分也是影響原煤倉堵煤的一個重要因素，水分的增加會增大煤的團(tuán)聚性。在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煤的含水量(外在水分)達(dá)到8 %時，有些設(shè)計不合理的原煤倉(矩形原煤倉、中心流原煤倉)就開始出現(xiàn)堵煤；當(dāng)煤的含水量達(dá)到10 %時，堵煤比較嚴(yán)重；當(dāng)煤的含水量達(dá)到12 %時，堵煤就相當(dāng)嚴(yán)重了。

2 原煤倉堵塞的主要位置

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，90 %以上的原煤倉堵塞都發(fā)生在下部原煤倉出口以上1～2 m的范圍內(nèi)。

造成此段堵塞的主要原因是：料倉卸料時，錐形倉內(nèi)的物料在水平方向膨脹、堅直方向壓縮，應(yīng)力呈被動塑性狀態(tài)；隨著料倉出口尺寸的減小，壓力越來越大，煤顆粒之間及煤與筒壁之間的摩擦力也越來越大，煤顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚，特征尺寸顯著增大，所以堵塞主要發(fā)生在此段。

3 常用的原煤倉清堵措施

3.1 人力破堵

人力破堵通常包括通過捅煤孔捅煤、大錘敲擊堵煤部位、在易堵煤處倉外設(shè)置撞鐘式重錘等來破拱。這種方法比較耗費人力，對倉壁破壞較大，并且捅煤時會有大量煤泥和原煤堆積在現(xiàn)場，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

3.2 倉壁振打器

倉壁振打器的破堵原理和人工擊打相同，通過倉壁的震動使粘接在倉壁上的煤逐漸脫離，以達(dá)到破堵目的。實踐證明，倉壁振打器必須設(shè)在結(jié)拱的位置才能發(fā)揮作用。這種方法往往和人力破堵相互結(jié)合使用。

3.3 空氣炮

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(guān)閥及控制系統(tǒng)等。當(dāng)電磁速關(guān)閥快速打開時，儲氣罐內(nèi)的壓縮空氣受壓差作用而形成高速噴出的強(qiáng)烈氣流，高動能空氣直接沖擊倉內(nèi)堵塞部位，使煤粒重新在重力作用下流動起來。

然而，空氣炮必須在結(jié)拱的位置才能發(fā)揮作用，如果空氣炮處于結(jié)拱位置上方時反而會使煤越振越密實。由于原煤倉的結(jié)拱、堵塞位置不確定，且隨煤質(zhì)等原因的影響，堵塞位置也在不斷地變化，因此此方法也不能有效地破堵。

3.4 疏松機(jī)

原煤倉疏松機(jī)通常由液壓泵站產(chǎn)生的機(jī)械能通過倉壁外側(cè)的液壓油缸驅(qū)動犁煤器往復(fù)運動，同時利用其犁煤葉片刮擦堵塞區(qū)的原煤，破壞其密實擠壓結(jié)構(gòu)，恢復(fù)煤的流動。實施過程中，由于液壓缸的擋板和大量犁煤葉片的影響，使倉壁摩擦阻力增加，增加了蓬煤的概率，特別是在倉體的出口位置。由于疏松機(jī)只能直線運動，而原煤倉下部最易堵煤的位置，其角度經(jīng)常發(fā)生改變，導(dǎo)致下部無法進(jìn)行清堵，具有一定的局限性。

3.5 回轉(zhuǎn)壁式旋轉(zhuǎn)物料倉

該方法是將物料倉下料倉段由原來的一體倉體改為回轉(zhuǎn)倉體，安裝在回轉(zhuǎn)倉體壁內(nèi)的破拱清堵葉片與回轉(zhuǎn)倉體構(gòu)成一個相對運動的體系。在這種相對運動的過程中，物料在回轉(zhuǎn)倉體內(nèi)壁無法與倉壁之間形成穩(wěn)定的結(jié)拱，堵塞的基礎(chǔ)因素被及時破壞瓦解，從而達(dá)到較好地預(yù)防物料堵塞的目的，使防堵效果顯著提高?；剞D(zhuǎn)壁式旋轉(zhuǎn)物料倉一般由三部分組成：上部為固定倉(其上口與筒倉相連)；中部為回轉(zhuǎn)式倉；下部為固定倉(與給煤機(jī)入口相連)。其中回轉(zhuǎn)倉段處于整個物料倉的易堵段，是解決整個物料倉堵塞問題的關(guān)鍵部件。該裝置利用大速比減速機(jī)，通過齒輪傳動驅(qū)動回轉(zhuǎn)錐倉繞原煤倉中心線轉(zhuǎn)動，與倉內(nèi)安裝的防堵組件共同構(gòu)成一個特殊的防堵清堵體系。當(dāng)原煤倉發(fā)生堵塞時，回轉(zhuǎn)倉體開始轉(zhuǎn)動，物料和倉壁發(fā)生相對運動，此時物料在倉壁內(nèi)側(cè)無法與倉壁形成穩(wěn)定的拱，發(fā)生堵塞的基礎(chǔ)被瓦解，拱坍塌，堵塞消除。但是，該設(shè)備平時維護(hù)費用較高，且維護(hù)較為麻煩。

3.6 內(nèi)倉壁上加裝不銹鋼或PU板內(nèi)襯

在內(nèi)倉壁上加裝不銹鋼或PU板內(nèi)襯，以減小內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，這也是目前防堵的措施之一。

3.7 其他減緩堵煤的措施

很多原煤倉的堵煤是由于煤的成分變化或者嚴(yán)寒地區(qū)低溫凍結(jié)引起的，通?？刹扇∪缦麓胧﹣頊p緩堵煤現(xiàn)象的發(fā)生。

(1)加強(qiáng)對入爐煤水分的控制。燃煤由于外在含水量高，或者季節(jié)性、地域性多雨等原因引起煤質(zhì)外在水分劇增，就會有很高的粘性，極易發(fā)生堵煤。為了減小其外在水分的含量，可以在設(shè)計階段就考慮配置足夠的干煤棚容量；在運行階段在保證有序堆放的前提下，盡可能加大干煤棚的實際存煤量，保證煤入爐前充分風(fēng)干。

(2)在嚴(yán)寒地區(qū)，要做好輸煤系統(tǒng)及原煤倉間的采暖，從而防止燃煤的低溫凍結(jié)。

(3)目前，市場上還有大量的原煤倉清堵設(shè)備，可根據(jù)電廠實際情況選用合適的設(shè)備進(jìn)行清堵。

4 結(jié)束語

電廠原煤倉堵塞是一個普遍存在的難題，要想徹底解決還需要電廠內(nèi)部多部門之間的協(xié)調(diào)和配合。特別是在目前煤炭供應(yīng)日益緊張的形勢下，煤泥摻燒導(dǎo)致了入倉的煤含水量較大，極易粘結(jié)，這就需要從煤泥配比等方面入手，并配合以上多種原煤倉破堵方法，更好地解決原煤倉堵塞的問題。