原煤仓下煤不畅及防堵煤技术分析

摘要：原煤仓堵煤是燃煤电厂在运行过程中常见但难以解决的难题，为此总结了原煤仓堵煤的原因，并对多种原煤仓防堵煤技术进行了分析，希望能够帮助受原煤仓堵煤困扰的同行找到有针对性的解决措施。

关键词：原煤仓堵煤;防堵煤技术;煤质特性;结构设计

0 引言

在燃煤电厂运行中，原煤仓堵煤是较为常见的问题。主要的堵煤现象包括原煤仓内煤搭拱、粘壁、结块等，造成原煤仓内的煤无法受重力作用自然下滑，导致下煤中断，发生断煤情况。原煤仓堵煤轻则引起煤仓内有效容积下降，形成“鼠洞”，引发给煤机断煤，导致上煤时间间隔缩短，输煤系统运行频繁，使得锅炉运行工况波动大，环保指标难以控制等;重则引发多台给煤机同时断煤，造成锅炉非计划降低出力、锅炉灭火等。

1 原煤仓堵煤的原因

原煤仓发生堵煤的位置主要在下部煤斗、给煤机落煤管处等，堵煤现象主要有原煤搭桥、粘壁、板结等。原煤仓堵煤主要由3个方面原因造成：（1）煤质特性;（2）原煤仓结构设计不合理;（3）原煤仓内壁的摩擦系数高。

1.1    煤质特性

原煤的物理特性中，外水分、灰分、颗粒度3个参数决定了煤的黏性，外水分越大、灰分越大、煤粒越细时，煤的团聚能力越强，越容易发生粘结，原煤仓越容易发生堵塞。为降低生产成本，大多数电厂通常会采购成本较低的劣质煤，甚至掺烧污泥等，虽可提高利润，但原煤水分高、黏度大，会使原煤仓频繁堵煤，对安全生产造成威胁。

1.2    原煤仓结构

原煤仓大部分设计是呈上口大、下口小的结构，原煤靠在原煤仓内的自身重力向下流动，在流动过程中，原煤仓内壁会给原煤提供向上的摩擦力，原煤之间互相挤压，容易咬合、板结，因此原煤仓设计不合理容易造成堵煤，譬如原煤仓设计倾角低于70°、原煤仓内壁收缩率过大、给煤机入口落煤管段设计尺寸较小、上下煤斗过渡段设计不合理等，均易引发原煤仓堵煤。当原煤在原煤仓中向下运动时，原煤仓内壁会对原煤形成向上的摩擦力，原煤仓下部截面积逐渐变小，垂直作用在原煤运动面上的正向压力逐渐增大，摩擦力则越大，当摩擦力增大至一定程度时，原煤会粘附在仓壁上，形成搭拱、“鼠洞”等现象，进而造成原煤仓堵煤。

1.3    原煤仓内壁摩擦系数

原煤在原煤仓内下滑时，原煤会与原煤仓内壁接触、挤压，原煤仓内壁会对原煤产生向上的摩擦力，原煤仓内壁越不光滑，则该摩擦力越大，会使原煤向下流动迟缓，引发原煤仓内壁粘煤，并逐渐形成搭桥，造成锅炉给煤机断煤频繁。

2 原煤仓防堵技术

2.1    原煤仓选型

原煤仓选型是否正确会对后续运行产生较大影响，目前常见的原煤仓外形有棱台型、圆台型和双曲线型。上述3种型式的原煤仓发生堵煤的难易程度不同。如双曲线型原煤仓，曲线收缩率从上至下逐渐变缓，该型原煤仓上部煤斗直径较大，曲线收缩较快，不影响煤流自重向下，而原煤仓下部的煤斗，曲线收缩变化较缓，其内壁对原煤产生的向上摩擦力也变小，因此对上部原煤的支撑作用也减小，故双曲线型原煤仓不易发生搭桥现象;圆台型原煤仓的内壁收缩率从上至下均相同，故该型原煤仓下部的原煤对上部的原煤支撑作用比双曲线型原煤仓大，比双曲线型原煤仓更容易搭桥;而棱台型原煤仓的内壁收缩率同样是不变的，但其下部壁面存在夹角，导致原煤两侧同时受到挤压和摩擦，越靠原煤仓下部，挤压和摩擦的作用越大，因此棱台型原煤仓下部小锥斗4个夹角最易发生积煤，随着运行时间的延长，积煤区域逐渐向上延伸，导致原煤仓有效容积降低。综上所述，原煤仓防堵煤效果设计是双曲线型最好，圆台型次之，棱台型最差，但双曲线型原煤仓对给煤层厂房的高度要求最高。

2.2    空气炮

空气炮是目前大多数电厂使用较多的防堵煤设备，其主要部件包括储气罐、电磁速关阀及控制系统等。空气炮的工作原理：在储气罐内储存一定压力的压缩空气，通过开启电磁速关阀，压缩空气瞬间释放，通过压缩空气膨胀做功的能量冲击原煤仓内堵塞的部位，达到破拱的效果，使原煤恢复流动性。空气炮的优点是操作简单、安全，不易对原煤仓的结构产生破坏，所用介质为压缩空气，容易获取、投资小、效率高。但空气炮在使用时仍存在局限性，其安装位置比较严格，需安装在易发生搭桥的位置，在实际运行中，原煤仓内情况复杂，任何位置都可能发生搭桥，若搭桥位置未装有空气炮，则使用空气炮无法破拱。另外，当原煤全水分大时，空气炮效果便大幅下降，甚至可能起到反作用，因此空气炮应使用在全水分较低的原煤仓中。

2.3    液压疏松机

液压疏松机由液压控制装置驱动，当锅炉给煤机发出断煤信号时，液压疏松机便接收到启动信号随即启动，疏松刮刀沿着原煤仓内壁做上下往复运动，刮开粘附在原煤仓内壁的粘煤，对板结原煤进行松动，当给煤机下煤正常后，液压疏松机便自动停机。该设备优点是松动扭矩较大，运行稳定;缺点是其刮板非常容易造成堵塞，同时运行电耗大，且液压油缸容易漏油。

2.4    回转式清堵机

回转式清堵机的工作原理：通过回转，使刮刀刮除粘壁煤，使原煤通流面积增大，恢复流动性。但该设备在不工作时易发生结堵，因此该设备必须定期启动，导致设备能耗较大，同时存在动静结合部位易漏粉和刮刀易损坏的缺点，检修工作量比较大。该设备适用于原煤仓底部的改造，对水分大、黏性大的原煤有很好的防堵效果。

2.5    不锈钢衬板

原煤仓内壁常用的耐磨内衬材料有不锈钢衬板，不锈钢衬板表面摩擦系数低，并且随使用时间的增长，其表面摩擦系数会进一步降低，使原煤下料更加顺畅，不锈钢衬板具备良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐高溫性，使其在电厂原煤仓设计中应用广泛。

2.6    中心给料机

中心给料机安装位置位于原煤仓下部出口处，其工作原理是通过内部曲线型卸料臂与原煤仓底部原煤相互剪切，使原煤持续向中心下料口移动，并输送至下方给煤机。卸料臂与原煤仓底部相切，可防止原煤在原煤仓内板结，并避免发生搭桥现象。中心给料机的给料流程在同一平面完成，其上部缓冲煤仓内的原煤呈自由落体，且非充满状态，原煤不会互相挤压出现板结，卸料过程均匀稳定，给料通畅，不再受到煤种、煤质特性、外水含量等因素的影响，即使流动性差、外水含量较高的煤也能避免堵塞。中心给料机在额定范围内通过变频调速对其给煤量进行无级连续调节变动，给煤过程均匀稳定，满足不同锅炉负荷需求。安装有中心给料机的原煤仓，在储煤量不变的情况下，可降低原煤仓和给煤层厂房高度，降低建筑成本。中心给料机的缺点是易漏粉、漏油，卸料臂检修不方便。

2.7    给煤机入口落煤管的合理设计

给煤机入口落煤管是原煤仓与给煤机的过渡段，相当于人体的“咽喉”，大多数電厂原煤仓堵塞主要发生在该位置，因此落煤管的设计是否合理尤为重要。如果落煤管尺寸设计过小，通流面积便会不足，原煤流动能力在该段就会变差，特别是当原煤全水分高、黏度大时，容易造成落煤管内壁粘煤，通流面积大大减小，锅炉给煤机频繁发生断煤情况，因此给煤机入口落煤管段的设计直径要尽量大，确保有足够的通流面积，以减少堵煤情况的发生。

2.8    闸板门选型

给煤机落煤管段一般均设计有闸板门，方便对落煤管的清理和检查。目前常见的闸板门主要有插棍式、插板式等。插棍式闸板门优点是结构简单，易安装，造价低;缺点是闸板门内部的4个角易引起积煤，密封不严。单向电动插板门可手动、自动操作，缺点是闸板门出口尺寸小，碳钢材质易锈蚀粘煤。双向液压插板门结构流畅，输出力大，动作平稳，不易积煤，设计差量搭接的两扇闸板，减少了单个闸板行程和受力面积;缺点是成本高，结构复杂，安装维护工作量大。

3 结语

原煤仓防治堵煤是一项综合性工程，在对原煤仓进行改造时，应结合原煤仓实际情况，综合考虑各类防堵煤技术的优缺点，因地制宜地选择合适的防堵煤技术，才能有效解决堵煤问题。另外，无论应用何种防堵煤技术，都需要强化煤场、煤源的管理，确保原煤的黏度和水分等指标在合格范围内，进而达到良好的控制效果。

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收稿日期：2020-04-26

作者简介：王智英（1993—），男，福建泉州人，助理工程师，研究方向：热能与动力工程。