張 曉

(華能國際電力股份有限公司上海石洞口第一電廠，上海 200942)

筒倉和歐羅倉儲煤特點分析

張 曉

(華能國際電力股份有限公司上海石洞口第一電廠，上海 200942)

隨著國家制定新的環(huán)保政策，原先發(fā)電企業(yè)儲煤的條形煤場已不能適應(yīng)環(huán)保要求了，采用筒倉儲煤是較好的方式，但歐羅倉的出現(xiàn)給了用戶新的選擇，歐羅倉通過解決堆料時的拋堆問題，解決了筒倉一些固有缺點，同時降低了總的儲煤投資造價，并能與較大的運煤船建立良好的匹配性，降低運輸成本，但歐羅倉的使用也帶來了協(xié)調(diào)計劃管理要求。

筒倉；歐羅倉；拋堆；倉船匹配

因為環(huán)境保護的要求和露天煤場固有的缺點促使用戶開始選擇密閉儲煤的方式——筒倉，筒倉具有全封閉的儲煤空間，較好的進出料方式等優(yōu)點，但昂貴的造價也是無法回避的現(xiàn)實，如今在歐洲出現(xiàn)了一種新型儲煤倉，即歐羅倉。歐羅倉能夠顯著的降低單位儲煤量所需的造價，與筒倉相比既有相同點，又有許多不同的特征，歐羅倉在國外儲煤已有實例。但歐羅倉儲煤在國外出現(xiàn)的時間并不長，國內(nèi)還沒有實際的應(yīng)用，而筒倉應(yīng)用的時間卻很長。

目前，國內(nèi)建造的最大儲煤筒倉為4萬m3(再大容積的筒倉由于經(jīng)濟性差應(yīng)用極少)，筒倉直徑約40 m，高度超過45 m以上，頂部布置環(huán)形布料機用于進料，下部配置環(huán)形卸料機、環(huán)形給料機來出料。而在國外應(yīng)用到儲煤的歐羅倉已達(dá)到10萬m3容積，直徑55 m，高約45 m，歐羅倉內(nèi)上部布置環(huán)形小車，中心布置伸縮落煤管，以及吊掛在倉內(nèi)的螺旋機起到堆取料機的作用，下部配置活化給料機控制煤炭流量。在其它方面筒倉與歐羅倉，如檢測、惰化設(shè)備十分類似。從體型上看，由于歐羅倉的容積大于筒倉，存放同等煤炭數(shù)量需要筒倉數(shù)量超過歐羅倉數(shù)量的2倍以上，例如：存放27萬t煤炭，需要8只4萬 m3的筒倉，而歐羅倉只需要3只就夠了。

盡管歐羅倉與筒倉外形相似，但仔細(xì)分析后能夠發(fā)現(xiàn)儲煤特點的不同之處也非常明顯，這些不同之處涉及方面較多。在實際的儲運煤過程中，煤炭的粘性、粉塵、自燃等特性會影響到用戶投入的人力、能耗和費用，特別一些經(jīng)濟煤種時這些特征更加明顯了。本文從堆取料方式、倉容大小、進出料的特點等三個方面的對筒倉和歐羅倉進行分析，推測歐羅倉相對筒倉的不同特點，以此來獲得一些對歐羅倉儲煤特性的認(rèn)識。

1 儲煤特點起源與堆料方式

煤炭堆砌的方式和過程極大的影響到形成煤堆后煤堆表現(xiàn)出的特征。如今絕大多數(shù)堆砌煤炭時采用的是直接拋撒堆料方式，可以稱之為“拋堆”。筒倉的進料方式就是這種拋堆方式，而歐羅倉則采用專門的螺旋機來無落差堆料，避免了“拋堆”，不同的堆料方式會產(chǎn)生不同的結(jié)果。

(1)煤炭拋落到受料面上產(chǎn)生了夯擊的作用。堆積的煤炭會受到后續(xù)下落煤炭的連續(xù)沖擊，當(dāng)煤炭下落時的落差越大，受料面煤炭受到的沖擊力就越大。當(dāng)煤炭的粘性較大時，煤炭流動性較差，在沖擊作用下煤炭顆粒擴散的位移量變小，相互間的擠壓導(dǎo)致煤炭顆粒之間的間隙變小，密實度增加，形成一種夯實的現(xiàn)象，當(dāng)筒倉內(nèi)料位較低時，落差可達(dá)20～30 m，煤炭下落的速度超過20 m/s，如果每小時入倉煤炭1 500 t，這樣沖擊力產(chǎn)生的夯實程度可想而知。環(huán)形布料機的布料區(qū)集中在內(nèi)外兩個環(huán)上，在這兩個同心的環(huán)狀受料區(qū)域內(nèi)煤炭受沖擊大于環(huán)間區(qū)域；另外拋落時大顆粒煤炭會彈落到較遠(yuǎn)的區(qū)域；再者輸煤量也不是恒定的，致使沖擊力始終變化，在煤炭粘度較大時會造成筒倉內(nèi)堆砌后的煤炭密實度即使在同一水平面上也不相同。密實度大的煤炭就是所謂的“結(jié)團、結(jié)塊”現(xiàn)象。筒倉出料是依靠筒倉內(nèi)上部煤炭自重將下部的煤炭壓出去，是“擠牙膏式”的出料，在筒倉底部出料口是兩個同心的倒置的錐環(huán)，當(dāng)煤炭到達(dá)錐形出料口時，受到了上部煤炭的壓力和兩個錐形斜面反作用力，這三個力又形成了一種擠壓效應(yīng)，如果原本密實度高的煤團到了錐型出料口時再次受擠壓會變得更加密實，當(dāng)致密的煤團抵抗住上部煤炭的重力時，就會阻塞出口，形成 “搭橋”現(xiàn)象，導(dǎo)致輸料中斷。然而筒倉一旦出現(xiàn)這種堵煤情況并無良好的解決對策。而歐羅倉不同于筒倉，布料的螺旋機與受料面在較小的高度(0.3～1 m)下進行布料，布放的煤炭幾乎不對受料面產(chǎn)生沖擊，因而在遇到粘性較大的煤炭時不會發(fā)生煤炭被夯實的現(xiàn)象，歐羅倉內(nèi)同一水平高度，煤炭的密實度一致，煤炭間相互作用力較均勻，從根本上避免了煤炭形成結(jié)團、結(jié)塊現(xiàn)象的發(fā)生。

在歐羅倉中煤炭密實度均勻，顆粒之間的相互牽連、作用力較小，始終處于較為松散的狀態(tài)，當(dāng)下部活化給料機輸出煤炭時，上部的煤炭容易形成自然坍塌，在活化給料機的上方能夠形成出煤通道。歐羅倉的取料是依靠螺旋機的反向旋轉(zhuǎn)來取出上表面的煤炭，這是一個主動刮取的過程。

從這樣的分析可以看出，堆取料方式的不同帶來了歐羅倉對煤炭粘性的適應(yīng)能力比筒倉強的優(yōu)點。如果在實際儲煤運行過程中，通過制定相應(yīng)的管理制度，在儲存粘性較大煤種時，間隔開啟活化給料機，來保障中心落料孔的存在(必要時增加倒倉設(shè)備)，那么即使再粘稠的煤炭一樣進出自如了，但是歐羅倉的煤炭堆取都是依靠螺旋機來完成，螺旋機本身對粘性煤炭的適應(yīng)能力也是十分關(guān)鍵的因素。

另外，有粘性的煤炭長期存儲時會發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，這使的煤炭在筒倉出料口更易堵塞，而歐羅倉中的煤炭只要使落煤通道形成后，即使長期存放粘性煤炭也不會影響以后的出料?？梢缘贸鲈趦Υ嬲扯让禾繒r，歐羅倉儲煤時間較筒倉長，可以長期存放。

(2)筒倉中的煤炭不均勻性會使筒倉壁上受作用力也不均勻，當(dāng)煤炭溫度受到外界溫度影響而變化時，產(chǎn)生的作用力會進一步變化；其次，煤炭拋堆時產(chǎn)生的沖擊力，這些作用力最終都要靠筒倉本體來承受；再則，筒倉中的煤炭在出料時是向下運動的，運動時，會導(dǎo)致筒倉壁受到煤炭的作用力不斷變化。而歐羅倉中的煤炭在堆砌過程中是有序的“輕放”的，同一水平面上煤炭密實度一致的特點，使得歐羅倉中的煤炭有點類似“某種液體”，煤炭自重產(chǎn)生的壓力均勻作用在倉壁上，并且存儲的煤炭始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。這也就解釋了歐羅倉的倉壁比筒倉的倉壁強度要求低，實際建造歐羅倉的倉壁在國外厚度僅0.5 m，而國內(nèi)筒倉倉壁厚度卻要達(dá)到1 m以上，即使這樣國內(nèi)的筒倉在實際使用也出現(xiàn)過開裂的案例，倉壁的厚度又影響到土建的成本。

(3)歐羅倉堆料過程中煤炭無沖擊，是有序的堆砌起來的，煤炭中間會均勻的分布著許多間隙，就像“毛細(xì)血管”，當(dāng)歐羅倉底部設(shè)置的氮氣噴頭(絕氧設(shè)備)噴出氮氣時，氮氣就能比較均勻的散布到煤堆中所有的空隙中，由于是靜止堆放，這樣的毛細(xì)氣道始終存在，有利于煤炭顆粒被氮氣包裹，防止煤炭氧化。而筒倉中的煤炭由于密實度不一致，毛細(xì)氣道在密實度較高的煤團處發(fā)生阻斷，這使得氮氣難以擴散到所有的區(qū)域，因而同樣易自燃的煤炭在歐羅倉中比筒倉中更容易形成絕氧環(huán)境，這有利于煤炭的長期存放安全。

(4)當(dāng)煤炭拋堆時，快速下落的煤炭受到空氣阻力的作用會產(chǎn)生擴散趨勢；原先穩(wěn)定的氣壓環(huán)境因此發(fā)生改變，下落煤炭速度越大，越會形成了較大、且紊亂的氣流，這些氣流帶動著小顆粒的煤炭擴散到更遠(yuǎn)的空間，形成揚塵。如果筒倉中原先的料位較低時，煤炭下落足以產(chǎn)生較大的揚塵，在相對密閉的筒倉內(nèi)部產(chǎn)生如此高濃度的煤炭粉塵是不利于運行安全的。然而煤炭進入歐羅倉時，是通過布置在中心的伸縮落煤管，直徑較小的伸縮落煤管對粉塵的擴散起到了約束作用，使得下落的煤炭產(chǎn)生的揚塵較少，伸縮落煤管底部堆積的煤炭也能阻隔揚塵直接進入歐羅倉內(nèi)；另外布料的螺旋機可以在與堆料面極小的落差下完成堆砌煤炭，在這過程中產(chǎn)生的揚塵是很少的，因而，在作業(yè)時歐羅倉內(nèi)的粉塵濃度會相對較低，特別在對一些易自燃的、粉塵較大的煤種來說，有利于作業(yè)安全。

2 倉船匹配關(guān)系的重要性

靠近沿海、內(nèi)河的發(fā)電企業(yè)主要依靠散貨船來運輸煤炭，這些散貨船運煤的噸煤單價與船的噸位成反比，一年的耗煤量產(chǎn)生的運費差價非?？捎^，正因為這種原因，一些內(nèi)河碼頭也相繼升級到5萬t以上，力求能夠使用更大的船運煤。對于發(fā)電企業(yè)來說，多煤種的配煤摻燒是降本增效的主要方法。存放的煤種越多，選擇的余地越大，配煤方式的靈活性越能體現(xiàn)，由于筒倉和歐羅倉的出料面只有一個，一只倉一個時刻只會有一只煤種可供選擇，那么儲煤倉的數(shù)量越多越好，但現(xiàn)實的情況卻是大多數(shù)的運煤船一航次一條船只運輸一種煤炭，一條載煤6萬t的船如果轉(zhuǎn)運的儲煤倉中，考慮到卸煤時間，對與筒倉來說就可能裝入2只筒倉，如果更大的煤船會使得2只或3只筒倉變成一種煤種了，這導(dǎo)致實際儲煤的種類減少。同樣的情況對于歐羅倉來說一只倉就可輕松接納9萬t的煤炭，有多少只歐羅倉就至少可以存放多少煤種?？梢?，儲煤倉時儲煤容量大于運煤船的容積是有好處的，同時這也需要歐羅倉的螺旋機堆料量能匹配卸煤作業(yè)速度了。歐羅倉適合大噸位運煤船，筒倉適合小噸位的運煤船。

3 儲煤倉進出料的管理需求

筒倉中存放的煤炭有兩個作業(yè)面，即上端面為堆料面，下端面為出料面，在實際運行時是上進下出。而歐羅倉的中的煤炭作業(yè)面只有一個上端面，即堆料面和出料面為同一表面 ，實際運行時是上進上出。筒倉和歐羅倉進出料的特點帶來了不同的管理要求，這主要有四方面的需求：

(1)筒倉的進出料是上進下出，存放在筒倉中的煤可以先進先出。而歐羅倉的進出料只有倉內(nèi)煤堆的上表面，倉中的煤只能先進后出了。用戶希望存放的煤炭能夠自動的吐故納新，始終可以存放著“新鮮”煤炭，這主要基于三個原因：1)存放的煤炭時間越長，發(fā)生氧化的可能性越大，致使煤炭熱值下降，造成經(jīng)濟上的損失；2)存放太久的煤炭易發(fā)生粘結(jié)，影響后續(xù)取料與輸送；3)露天堆場的煤炭還要考慮到存放的煤炭受到風(fēng)雨的侵蝕，產(chǎn)生煤炭損失。對于筒倉和歐羅倉來說第3種情況是不存在的，而第1和第2種情況由于在相對密閉的空間，在存儲的同時可以釋放氮氣實施煤炭絕氧，使得在倉內(nèi)的煤炭不易氧化，而上文的分析可知，歐羅倉的煤炭絕氧效果更好，發(fā)生氧化反應(yīng)現(xiàn)象就會變得更加緩慢。而筒倉和歐羅倉都有這樣配套設(shè)備，通過對國內(nèi)一些知名的大型筒倉應(yīng)用企業(yè)的調(diào)研，筒倉內(nèi)的煤炭鮮有發(fā)生氧化反應(yīng)后導(dǎo)致溫升出現(xiàn)不可控狀態(tài)的情況，可以推斷歐羅倉這種情況發(fā)生的概率就更低了，同時歐羅倉和筒倉都具有完善的煤炭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時掌握煤炭的溫度，根據(jù)溫度趨勢制定用煤計劃。

通過這些分析可以看出如果煤炭的氧化反應(yīng)可以控制的情況下，煤炭存放的時間受到限制就不再嚴(yán)格了，但是對于筒倉來說第2個原因會導(dǎo)致出料口易堵塞，使得煤炭無法正常出料，因而這種狀況對筒倉來說存放的時間是有限制要求的，而根據(jù)歐羅倉上文分析，這種情況與出料狀態(tài)無關(guān)，因而歐羅倉中煤炭長期存放并不會帶來致命的后果。

根據(jù)國外歐羅倉使用經(jīng)驗，3～6個月進行一次清倉就足夠了，從這些分析可以得出儲煤時先進后出和先進后出并沒有太大的差異。

(2)筒倉的進出料是上進下出，煤炭在筒倉中是“排隊式”的進出料方式，進入倉中的煤依次排隊，先進先出。而歐羅倉的煤炭是先進后出，這是 “堆棧式” 的進出料方式。

其實“排隊式”和“堆棧式”進出料方式在本質(zhì)上并無優(yōu)劣之分，只是應(yīng)用到不同的儲煤倉上才會呈現(xiàn)出不同的特點?！芭抨犑健钡姆椒▽嵸|(zhì)是通過依次順序來無差別的對待所有的入倉的煤炭，這些煤炭都必須經(jīng)歷一個排隊等候時間，但能夠自動“吐故納新”?？梢钥吹?這樣的排隊期會受到倉容大小影響，倉容越大，排隊等候期越長。而“堆棧式”的方法具有煤炭進出棧間隔時間呈對稱分布的特點，越是剛進入的煤炭越能立刻出去，但越是堆入時間長的煤炭取出的時間就會越長，即儲煤倉越是上部的煤炭越能實現(xiàn)快進快出。

如今火電廠選用的經(jīng)濟煤種往往狀態(tài)變化較大，當(dāng)遇到特殊狀態(tài)的煤種時，排隊式的進出料方式就顯得不太適應(yīng)了，筒倉容積越大對這種煤炭的適應(yīng)能力就會變得越差，對設(shè)置應(yīng)急堆煤場的需求就更迫切，在加上筒倉固有的堆取煤的特點，可以斷定為大容量的筒倉配置應(yīng)急煤場是非常必要的。反觀歐羅倉采用的堆棧方式就可以做到快進快出，這樣的特性可以降低了對應(yīng)急堆煤場的需求了。

(3)筒倉中的煤炭在運行出料時，是向下運動的，在運動過程中由于煤炭在同一層面上的密實度不同而導(dǎo)致下降時遇到阻力不同，致使下降的速度不同，就出現(xiàn)了“錯層”，在分層堆放時，當(dāng)兩種煤炭先后進入筒倉時，分界面難以明確，會在出料時發(fā)生混煤現(xiàn)象，如果筒倉中存放兩種或以上的煤種在實際使用中會影響配煤精確的要求，且筒倉中的煤炭上表面的平面度較差，精確測定料位高度會有一定困難。而歐羅倉中的煤炭始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，料位的測定直接通過螺旋機的高度就能實現(xiàn)，這些好處有利于分層存放多煤種，也能確保出料的煤種精確性，但是當(dāng)一只煤種被另一只煤種覆蓋后，下面的煤種便無法利用，可見分層堆煤后使得不同倉之間配煤計劃的要求大幅提高。

(4)由于筒倉和歐羅倉都是數(shù)量有限的儲煤空間，進出料的作業(yè)面較少，作業(yè)方式都有各自的特點，在實際應(yīng)用中發(fā)電的用煤，運煤船期計劃的制定，煤種之間有相互的配合關(guān)系，這也就需要對儲煤倉、船、煤種、發(fā)電用煤統(tǒng)籌管理。當(dāng)這些方面協(xié)調(diào)管理到位，數(shù)量相對較少、但儲煤容量較大的歐羅倉就能夠發(fā)揮出更大的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

通過上述筒倉和歐羅倉三個方面的對比可以看出，歐羅倉通過改進堆料方式，解決了筒倉對粘性較大的煤炭的適應(yīng)性問題，同時在堆煤時能夠抑制粉塵，比筒倉更好的長期儲煤特點等，較大的容積有利于運煤船的大型化，提高了經(jīng)濟效益，相對較低的造價更有利于用戶降低投資。綜合這些特點分析，歐羅倉與筒倉相比具有明顯的優(yōu)越性。

同時也應(yīng)該認(rèn)識到采用歐羅倉后會因為較少的作業(yè)面，帶來較高的統(tǒng)籌管理需求，歐羅倉在國內(nèi)還未有儲煤運行的先例，針對國內(nèi)用戶常見的煤炭狀況是否能夠很好適應(yīng)，用戶是否能通過提高自身的管理水平來發(fā)揮出歐羅倉的優(yōu)越性，這些都是值得去探討和研究的。

(本文編輯：嚴(yán) 加)

電力簡訊

2016中國電動汽車充換電服務(wù)創(chuàng)新高峰論壇會議舉辦

12月11日，2016中國電動汽車充換電服務(wù)創(chuàng)新高峰論壇會議在北京舉辦。

論壇由國網(wǎng)電動汽車公司聯(lián)合充電運營商、充電樁建設(shè)運維企業(yè)、新能源整車企業(yè)、金融保險機構(gòu)和行業(yè)新興科技公司等，本著“自愿平等、包容合作、互惠共贏”的原則聯(lián)合發(fā)起創(chuàng)建，是一個非官方、非盈利、定期、開放性的會議組織。論壇以“創(chuàng)新協(xié)作、共享共贏”為宗旨，旨在探索電動汽車充換電服務(wù)商業(yè)模式的創(chuàng)新變革，構(gòu)建開放、智能、互動、高效電動汽車服務(wù)模式，推動實現(xiàn)電動汽車充換電服務(wù)互聯(lián)互通，引領(lǐng)電動汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

會議由國網(wǎng)電動汽車公司主辦。公司總部相關(guān)部門、單位，國內(nèi)主要充電運營商、充電樁建設(shè)運維企業(yè)、新能源汽車制造企業(yè)、金融保險機構(gòu)和行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)科技公司的有關(guān)負(fù)責(zé)人等共計170多位代表參加會議。

會議以加快建設(shè)開放、智能、互動、高效的充換電網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，交流研討創(chuàng)新電動汽車充換電服務(wù)的商業(yè)模式，深化車、樁、網(wǎng)全面互聯(lián)互通，對于加快推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。

(本刊訊)

Characteristics Analysis of Coal Storage in Silo and Eurosilo

ZHANG Xiao

(Shanghai Shidongkou No. 1 Power Plant, Huaneng Power International Co., Ltd., Shanghai 200942, China)

As China has developed the new environmental protection policy, the original coal strip field of coal power enterprises can not meet the requirements of environmental protection. The silo coal storage is a better method, but the emergence of Eurosilo gives the user a new choice. Eurosilo can solve the problem of cast pile, the inherent defect of silo, reduce the overall coal storage investment cost, establish a good matching with larger collier, and reduce transportation cost, but the use of Eurosilo also poses the requirements for coordination plan management.

silo; Eurosilo; cast pile; warehouse/ship matching

10.11973/dlyny201606024

張 曉(1970),男，工程師，從事發(fā)電企業(yè)燃料機務(wù)工作。

TM621

B

2095-1256(2016)06-0776-04

2016-10-25