电厂锅炉原煤仓堵塞原因分析及治堵措施

杨 洋

(国电宿州热电有限公司，安徽 宿州 234000)

在火电厂中，原煤、煤泥等颗粒性物料储存仓(也称原煤仓)的使用十分普及。然而，在储存仓出料的过程中往往会出现物料堵塞的现象，严重影响设备的正常运行。特别是在配置了直吹式制粉系统的大型火电厂中，原煤仓一旦发生下煤堵塞，机组就要被迫降出力甩负荷，或者出现锅炉燃烧不稳定而造成大量投油，严重时会造成锅炉灭火、机组非计划停运。因此，原煤仓堵煤问题亟待解决。

1 原煤仓堵塞的原因分析

1.1 原煤仓底部下煤仓段的结构型式

下煤仓段的常用结构型式有矩形截面斜锥式、圆锥式，矩形截面双曲线式和圆形截面双曲线式等。其各自特点如下。

(1)矩形截面原煤仓斗壁四角附近原煤受“双面摩擦”和挤压的作用，易粘结在斗壁角落内，在同样半顶角的情况下较圆形截面原煤仓更易积煤。

(2)锥形原煤仓(包括圆锥形和方锥形)沿煤的流动方向流通截面积逐渐变小，挤压力变大，煤粒与仓壁、煤粒之间的摩擦力也越来越大。由于煤沿壁面流动的重力分力不变，故随着煤的流动，锥形原煤仓内的等效流动动力越来越小。特别是在掺烧煤泥造成含水量较大、团聚性很强的情况下，煤在仓体内的流动就更加困难，结拱堵塞的几率就大大增加。

(3)双曲线形原煤仓随着煤向出口的流动，斗壁的倾角加大，促使煤沿壁面流动的重力分力逐渐变大，重力对壁面的挤压力分力逐渐变小。与锥形原煤仓相比，其等效流动动力随煤的流动下降较慢。从原理上来说，这种形式的原煤仓堵塞几率相对较小。但在实践中，当煤的含水量增加到一定值(掺烧煤泥)时，其堵塞的几率也会迅速增加。

1.2 原煤仓内壁半顶角、截面收缩率

对于锥形原煤仓，壁半顶角越小，越利于煤粒流动。对于双曲线形原煤仓，截面收缩率越小，越利于煤粒流动。

原煤仓在初步设计时，其半顶角、截面收缩率是根据电厂提供的设计煤种确定的。在考虑仓体容积和投资的因素外，原煤仓防堵塞的因素也一并考虑。但是，当项目建成投产以后，大部分电厂的煤质根本无法保证，严重偏离设计煤种，再加上下雨、下雪、结冻等不可控的环境因素，原来设计不堵煤的煤仓开始频繁堵煤。

原煤仓内部煤的流动状态(漏斗流流动、整体流流动)不仅决定于仓体的半顶角和截面收缩率，而且更取决于煤质本身。在设计煤种情况下，原煤仓内部煤的流动成整体流流动，但是在煤质发生变化(掺烧煤泥后水分增加、团聚性增强)后，原煤仓内部煤的流动就从整体流流动转变成漏斗流流动状态。而中心流原煤仓的堵塞几率要比整体流原煤仓的堵塞几率大得多。

1.3 原煤仓出口尺寸

颗粒体运动学理论表明，对于干颗粒，满足不结拱的料仓开口度尺寸至少为颗粒特征尺寸的3倍，而湿颗粒则要求料仓开口度至少为颗粒特征尺寸的4倍。虽然料仓在设计上已尽量考虑堵塞的因素并加以防止，但是，由于原煤中杂质含量、粘度不同，另外雨季时物料潮湿容易粘结，冬季寒冷时物料容易冻结，特别是随着煤中水分的增加，煤的团聚性急剧增大，煤在原煤仓内向下流动的过程中受到仓壁的挤压力越来越大，本来松散的颗粒被挤压团聚，特征尺寸变得很大。当煤团的特征尺寸达到一定的临界值，就会发生堵塞。另外，潮湿的煤在下料口内仓壁上的沾污板结也使得下料口变得日益狭窄，堵塞的几率也随之增加。

1.4 煤质种类及成分

不同的煤种，其团聚性不同。例如：破碎后的油页岩的团聚性最强，烟煤的团聚性和吸水性较无烟煤强；石油焦本身由于有油，所以团聚性最弱。煤的团聚性的不同直接影响了原煤仓的堵煤状况。

煤水分也是影响原煤仓堵煤的一个重要因素，水分的增加会增大煤的团聚性。在实际生产中发现，当煤的含水量(外在水分)达到8 %时，有些设计不合理的原煤仓(矩形原煤仓、中心流原煤仓)就开始出现堵煤；当煤的含水量达到10 %时，堵煤比较严重；当煤的含水量达到12 %时，堵煤就相当严重了。

2 原煤仓堵塞的主要位置

经过调研发现，90 %以上的原煤仓堵塞都发生在下部原煤仓出口以上1～2 m的范围内。

造成此段堵塞的主要原因是：料仓卸料时，锥形仓内的物料在水平方向膨胀、坚直方向压缩，应力呈被动塑性状态；随着料仓出口尺寸的减小，压力越来越大，煤颗粒之间及煤与筒壁之间的摩擦力也越来越大，煤颗粒之间发生团聚，特征尺寸显著增大，所以堵塞主要发生在此段。

3 常用的原煤仓清堵措施

3.1 人力破堵

人力破堵通常包括通过捅煤孔捅煤、大锤敲击堵煤部位、在易堵煤处仓外设置撞钟式重锤等来破拱。这种方法比较耗费人力，对仓壁破坏较大，并且捅煤时会有大量煤泥和原煤堆积在现场，造成严重的环境污染。

3.2 仓壁振打器

仓壁振打器的破堵原理和人工击打相同，通过仓壁的震动使粘接在仓壁上的煤逐渐脱离，以达到破堵目的。实践证明，仓壁振打器必须设在结拱的位置才能发挥作用。这种方法往往和人力破堵相互结合使用。

3.3 空气炮

空气炮的工作介质为压缩空气，主要部件包括储气罐、电磁速关阀及控制系统等。当电磁速关阀快速打开时，储气罐内的压缩空气受压差作用而形成高速喷出的强烈气流，高动能空气直接冲击仓内堵塞部位，使煤粒重新在重力作用下流动起来。

然而，空气炮必须在结拱的位置才能发挥作用，如果空气炮处于结拱位置上方时反而会使煤越振越密实。由于原煤仓的结拱、堵塞位置不确定，且随煤质等原因的影响，堵塞位置也在不断地变化，因此此方法也不能有效地破堵。

3.4 疏松机

原煤仓疏松机通常由液压泵站产生的机械能通过仓壁外侧的液压油缸驱动犁煤器往复运动，同时利用其犁煤叶片刮擦堵塞区的原煤，破坏其密实挤压结构，恢复煤的流动。实施过程中，由于液压缸的挡板和大量犁煤叶片的影响，使仓壁摩擦阻力增加，增加了蓬煤的概率，特别是在仓体的出口位置。由于疏松机只能直线运动，而原煤仓下部最易堵煤的位置，其角度经常发生改变，导致下部无法进行清堵，具有一定的局限性。

3.5 回转壁式旋转物料仓

该方法是将物料仓下料仓段由原来的一体仓体改为回转仓体，安装在回转仓体壁内的破拱清堵叶片与回转仓体构成一个相对运动的体系。在这种相对运动的过程中，物料在回转仓体内壁无法与仓壁之间形成稳定的结拱，堵塞的基础因素被及时破坏瓦解，从而达到较好地预防物料堵塞的目的，使防堵效果显著提高。回转壁式旋转物料仓一般由三部分组成：上部为固定仓(其上口与筒仓相连)；中部为回转式仓；下部为固定仓(与给煤机入口相连)。其中回转仓段处于整个物料仓的易堵段，是解决整个物料仓堵塞问题的关键部件。该装置利用大速比减速机，通过齿轮传动驱动回转锥仓绕原煤仓中心线转动，与仓内安装的防堵组件共同构成一个特殊的防堵清堵体系。当原煤仓发生堵塞时，回转仓体开始转动，物料和仓壁发生相对运动，此时物料在仓壁内侧无法与仓壁形成稳定的拱，发生堵塞的基础被瓦解，拱坍塌，堵塞消除。但是，该设备平时维护费用较高，且维护较为麻烦。

3.6 内仓壁上加装不锈钢或PU板内衬

在内仓壁上加装不锈钢或PU板内衬，以减小内壁的摩擦系数，这也是目前防堵的措施之一。

3.7 其他减缓堵煤的措施

很多原煤仓的堵煤是由于煤的成分变化或者严寒地区低温冻结引起的，通常可采取如下措施来减缓堵煤现象的发生。

(1)加强对入炉煤水分的控制。燃煤由于外在含水量高，或者季节性、地域性多雨等原因引起煤质外在水分剧增，就会有很高的粘性，极易发生堵煤。为了减小其外在水分的含量，可以在设计阶段就考虑配置足够的干煤棚容量；在运行阶段在保证有序堆放的前提下，尽可能加大干煤棚的实际存煤量，保证煤入炉前充分风干。

(2)在严寒地区，要做好输煤系统及原煤仓间的采暖，从而防止燃煤的低温冻结。

(3)目前，市场上还有大量的原煤仓清堵设备，可根据电厂实际情况选用合适的设备进行清堵。

4 结束语

电厂原煤仓堵塞是一个普遍存在的难题，要想彻底解决还需要电厂内部多部门之间的协调和配合。特别是在目前煤炭供应日益紧张的形势下，煤泥掺烧导致了入仓的煤含水量较大，极易粘结，这就需要从煤泥配比等方面入手，并配合以上多种原煤仓破堵方法，更好地解决原煤仓堵塞的问题。