新型防堵式原煤仓设计技术

新型防堵式原煤仓设计技术

双伟李华

（四川电力设计咨询有限责任公司四川成都610000）

摘要：原煤仓是燃煤电厂中常用的原煤、煤泥等物料储存仓。然而，原煤仓堵煤现象频繁发生，严重影响电厂的安全经济运行。目前主要采用人工敲仓、空气炮、震打机等施加外部作用的措施处理原煤仓堵塞问题，但这些方法都是利用物体间的共振现象，长时间使用会破坏仓壁，破堵能力有限，而且还有可能造成煤炭板结，加剧煤仓堵塞程度。

关键词：原煤仓；防堵；设计技术

1前言

原煤仓在出料过程中常常会出现原煤堵塞的现象，特别是国内燃煤电厂逐步燃烧劣质煤、贫煤、褐煤甚至煤泥和掺烧煤矸石，煤种的含水量和灰分增多，原煤煤质下降。尤其是遇上雨雪天，致使原煤仓堵煤现象更加频繁[1]。在直吹式锅炉中一旦发生堵煤，给煤量不足，为稳定燃烧而大量投油增加了发电成本或者被迫降低机组负荷，严重时导致锅炉灭火等，给电厂的安全稳定运行造成严重影响[2]。目前国内外主要采用人工敲仓、空气炮、震打机等[3]基于机械振动式的措施对原煤仓进行防堵处理。但实际运行表明，这些方法不能很好的解决原煤仓堵塞问题[4]。

本文结合某工程中特别是在当地煤种高水分、高挥发分、粘性大等特性下分析，参考多个CFB工程煤仓设计案例[5]，并利用六道软件三维绘图工具参与辅助，提出带下部大截面双出口圆形煤仓，简称“上圆下方”原煤仓的设计方案，即煤仓由“上部圆柱，中部方圆节，下部双方锥”三部分构成。为原煤仓的堵塞问题提供了一种解决方法，也为今后同类工程提供了一种较理想的原煤仓设计参考。

2煤仓堵煤的影响因素分析

2.1煤质种类及成分影响

不同的煤种，由于其自身性质不同，对原煤仓堵煤也有不同的影响。含水量越高的煤，煤粒间的粘着力越大，极易发生堵煤。燃煤电厂中的原煤外部含水量会由于季节性或地域性多雨以及在输煤系统中喷水抑尘等原因而剧增。总的说来，外部含水量达到8%-15%时，堵煤问题就更容易出现。

此外，原煤中的煤粒大小以及灰分对原煤堵塞也有影响。原煤的平均粒径越小即煤中细颗粒越多，比表面积越大，煤粒间作用力越大，煤的粘结性越强，煤越易堵。煤中灰分主要以矿物质形式存在，其中粘土矿物质含量高是引起原煤堵塞的主要原因之一，这些矿物质遇水粘性增大，导致煤的流动性变差，容易形成堵煤。

2.2煤仓设计因素

（1）煤仓底部原煤斗的型式

常见的原煤斗有矩形截面斜锥型式、圆锥型式、双曲线型式。对于矩形截面型式原煤斗，相交壁面的斗壁角落附近原煤受到双面摩擦和挤压，在斗壁角落内容易积煤。圆锥型式煤斗沿煤粒流动方向的通流截面越来越小，煤粒与煤粒、煤粒与仓壁之间的摩擦力逐渐增大，越往下部流动，挤压和摩擦越大，越容易堵煤。双曲线型式煤斗沿煤粒流动方向，斗壁倾角增大，下部内壁对煤的挤压和摩擦较小，但双曲线型式煤斗有效容积相对较低。综上，双曲线型煤斗最不容易堵煤，圆锥型式煤斗居中，矩形截面斜锥型式煤斗较易堵煤。

（2）煤仓内壁倾角和截面收缩率

对于矩形截面斜锥型式和圆锥型式锥形煤斗，内壁倾角越大，相邻两壁交线与水平面角度和出口壁面与水平面的夹角越大，有利于煤粒的流动。对于双曲线型煤斗，截面收缩率越小，摩擦和粘聚阻力越小，更加利于煤粒流动。

（3）煤仓出口及给煤机入口遛管尺寸

煤仓出口和给煤机入口遛管尺寸对堵煤也有很大影响。受称重皮带给煤机或刮板给煤机的入口限制，原煤斗出口尺寸较小，煤仓出口处容易堵塞。如果给煤机本体入口遛管为收缩斗状,则也有可能引起煤仓堵煤现象的发生。在保证给煤机给煤量的前提下，加大煤仓出口及给煤机入口遛管尺寸，有利于减小堵煤情况。

3煤仓设计阶段常用的防堵措施

3.1尽可能选择防堵性能好的煤斗型式

在保证原煤斗中储煤量满足要求的情况下，同时考虑在装置布置和投资经济性等条件,煤仓底部小煤斗宜优先选用防堵性能好的型式煤斗。在实际应用中，由于双曲线型式煤斗容积率低，会更加投资成本。因此在实际应用中我们通常釆用根据工程实际条件设计改进的原煤斗型式。

3.2设置合理的内壁倾角和截面收缩率

设计过程中，在一定煤仓容积下满足电厂运行过程中储煤量的需求，根据煤质性质以及所选的煤斗型式，严格根据规范或高于规范要求对煤斗内壁倾角和截面收缩率进行控制，以此减少堵煤现象的发生。

3.3合理增大煤斗出口尺寸

原煤斗与给煤机的交接处、落煤管、闸门处是常见的堵煤点，增大煤斗出口的尺寸，可以有效地避免煤仓堵煤的发生。对于湿度大、粘性强、易发生堵塞的煤质煤种，可配合给煤机厂家，将煤斗与给煤机的接口尽量做大，目前国内给煤机的入口最大可以做到约3000mm×800mm的尺寸，这样就可有效地避免堵煤。对于多雨水，湿度大的地区，设置较大的煤斗出口是一种有效的防堵煤措施。

4具体设计方案

根据以上煤仓堵煤影响因素的分析以及设计阶段常用的防堵措施，参考多个CFB工程煤仓设计案例，并结合工程实际中当地煤种高水分、高挥发分、粘性大等特性分析，本文提出带下部大截面双出口圆形煤仓简称“上圆下方”原煤仓的设计方案，即煤仓由“上部圆柱，中部方圆节，下部双方锥”三部分构成，新型防堵式原煤仓的三维视图。上部圆柱，流通面积最大，不易发生堵煤，并且设计为圆柱形保证了一定的煤量，也更便于整个煤仓的布置。中部方圆节，改进了煤斗斗壁四角原煤受双面摩擦、挤压而发生角落积煤。这使得圆柱面与下部矩形斜锥截面过渡效果良好，优化了煤粒下落过程中的过渡段。下部双方锥，设计的内壁倾角为大倾角，完全满足交线、面角度的要求，更重要的是增大了煤仓出口的尺寸，设计煤仓出口可以做到2000mm×800mm的尺寸，更有效地防止堵煤现象的发生。

图1给煤机布置图

图2煤仓俯视图

5便于配合给煤机布置

例如实际工程中单台锅炉炉前设六个给煤口，相应六台给煤机对应三个原煤仓，六台给煤机中心线不能保证平行。实际布置设计时经常出现由于锅炉给煤口的间距、煤仓大小、柱子遮挡等原因造成煤仓中心线不能与给煤口中心平行，造成给煤机摆放困难，只能采用调小煤仓出口尺寸，或者采取一些异型的煤仓来解决。不仅加大了煤仓现场施工难度，也降低了煤仓下煤的顺畅性。因此若要实现煤仓采用大口径出口，原煤仓出口中心线也不能保证平行，如图1所示。如果采用方煤仓，要完成给煤机的布置只能采用煤仓整体旋转布置的方式，如此一来必然会带来煤仓上部难以生根，土建施工难度大的后果；如果采用仅下部锥斗旋转的方式，又将造成整个煤仓呈“扭曲状态”，既加大施工难度，又容易造成堵煤现象。而采用“上圆下方”煤仓的设计在保证上部圆柱情况下，中部通过方圆节结构过渡到下部两个大开口的方锥段，整体旋转煤仓，如图2所示。这种方式既不会影响整个煤仓结构生根，又可以根据煤仓出口与锅炉给煤口的方向来自由调整出口角度，简单顺利的将给煤机布置好。

6结论

常规原煤仓防堵措施施加外部振动作用，而未结合煤种特性考虑原煤仓自身设计因素。本文通过对煤仓堵煤的影响因素深入分析，从设计阶段常采用的防堵措施出发，并结合实际工程案例提出带下部大截面双出口圆形煤仓设计，可以看出新型防堵式原煤仓具有以下优势：

（1）“上部圆柱，中部方圆节，下部双方锥”的结构设计满足了改进的原煤斗型式，设计了较大的内壁倾角和截面收缩率，合理增大煤斗出口尺寸。

（2）可以根据煤仓出口与锅炉给煤口的方向来自由调整出口角度，保证给煤机给煤。同时，在保证正常出煤的前提下，合理紧凑的原煤仓设计可以节约土建的工程量。

（3）新型防堵式原煤仓的设计方案的提出，为今后同类工程提供了一种较理想的原煤仓设计思路。

参考文献

[1]常玉敏,韩晓东.内置涡旋式原煤仓防堵技术在煤电输煤系统的应用[J].第二届热电联产节能降耗新技术研讨会,2013.

[2]孔艳丽.电厂原煤仓堵煤机理试验研究[D].浙江大学,2013.

[3]刘小川,邱代林.燃煤火力发电厂原煤斗堵煤问题的分析及对策[J].能源与节能,2013(12):65-66.

作者简介

双伟（1987-），男，汉族，硕士研究生，工程师,主要从事火电的设计及项目管理工作。