原煤仓防堵煤新技术及其经济性分析

赵 华，蒋 文

(1.上海华电电力发展有限公司望亭发电厂，江苏 苏州 215155；2.华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030；3.杭州华电能源工程有限公司，浙江 杭州 310030)

原煤仓防堵煤新技术及其经济性分析

赵 华1，蒋 文2,3

(1.上海华电电力发展有限公司望亭发电厂，江苏 苏州 215155；2.华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030；3.杭州华电能源工程有限公司，浙江 杭州 310030)

火电厂制粉系统中向炉膛输送介质的原煤仓一旦发生堵塞，影响机组安全稳定运行，甚至会造成水冷壁爆管、机组非计划停运。介绍了一种旋转清堵装置，并将其应有于某660MW燃煤机组，对该装置的经济性进行了计算分析。

火电厂；660MW机组；制粉系统；原煤仓；旋转清堵装置；经济性

0 引言

对于火电厂而言，制粉系统是制造和输送燃烧介质的重要系统。其运行的连续性以及产生介质的质量好坏都将直接关系到炉膛的燃烧工况，影响机组的安全运行。原煤仓作为火电厂制粉系统中向炉膛输送介质的第一道“关卡”，其重要性不言而喻。

原煤仓虽然是火力发电机组的辅助设备，但原煤仓做为煤粉进入锅炉的入口，一旦发生堵煤问题，必将影响燃料正常输入，并对整个机组安全稳定运行带来影响。

原煤仓一旦发生严重堵塞，造成给煤机断煤，导致锅炉燃烧不稳定，锅炉热负荷大幅度下降，极易出现燃烧恶化，造成锅炉熄火机组非计划停运。另外，当断煤发生时，机组主汽温、主汽压大幅度波动，水冷壁汽水分界面不稳定，出现传热恶化，久而久之将造成水冷壁爆管[1]。

从经济性角度分析，由于原煤仓频繁堵煤，为了安全起见就不得不多运行1～2台磨煤机，由此造成厂用电率的升高。另外，当断煤发生燃烧恶化时，为了保证锅炉不灭火被迫投油助燃，造成大量的燃油消耗。从设备安全运行角度考虑，断煤不利于磨煤机的安全运行，大大降低设备使用寿命。

因此，本文在分析了各类原煤仓的堵煤原因后，介绍了原煤仓防堵煤的新技术—旋转清堵装置，并将其应用于某660MW机组，并对旋转清堵装置的经济性进行了计算分析。

1 原煤仓堵煤原因

原煤仓内部煤的流动状态不仅决定于仓体的半顶角和面积收缩率，还取决于煤质的参数，包含煤质中水分含量、颗粒团聚性等参数。因此原煤仓堵煤的原因主要包含结构原因和煤质成分两个方面[2-4]：

1.1 结构原因

目前，原煤仓下料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、圆形截面双曲线式等，其结构各有特点，但都存在不同程度的堵煤问题。

如锥型原煤仓，由于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逐渐增大，促使煤沿壁面流动的重力分力则不变，故随着煤的流动，锥形原煤仓内的等效流动动力越来越小。特别是在煤粒含水量较大、团聚性很强的情况下，煤在仓体内的输送过程中就容易发生结拱堵塞问题。

而矩型截面原煤仓则由于斗壁四角附近原煤受“双面摩擦”和挤压的作用，易长期粘接在斗壁角落内，造成堵煤问题。

此外，原煤仓出口尺寸及衬板结构等对堵煤问题也有重大影响。

1.2 煤质种类及成分

不同的煤种，其团聚性不同。比如破碎后油页岩团聚性最强、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。水分增加会增加煤的团聚性，减小煤的平均粒径。煤的平均粒径越小，细粉多，比表面积大，表面自由焓高，颗粒间的作用力大，内力强，其宏观表现即为煤的粘结性强，比如洗中煤。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(如矩形原煤仓、中心流原煤仓)就开始出现堵煤；且随着煤的含水量增加堵煤愈发严重。

在实际运行中发现，由于国内燃煤电厂的燃料复杂多变，燃用煤种偏离设计煤质较大[5]，导致原煤斗经常出现堵煤问题。

2 常用防堵方法

针对原煤仓存在的堵煤问题，目前常用的防堵方法主要有以下几种：

2.1 配置捅煤工人

人力清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。其缺点是费时费力，且对设备及周围环境破坏较大；此外人员长期处于高空作业状态，存在高空坠落的安全隐患问题[6]。

2.2 仓壁振打器

仓壁振打器的破堵原理与人工击打相同，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。

其缺点是：由于仓壁振打器必须在结拱的位置才能发挥其作用，而原煤仓的结拱、堵塞位置是不确定的，随煤质等原因影响其位置不断变化，因此仓壁振打器的防堵效果不佳。此外，振动器易造成仓壁损坏[7]。

2.3 空气炮

空气炮的工作原理是利用高速喷出的强烈气流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。其缺点是：空气炮只能解决煤仓上部跨度大或粘结力小的挂煤、蓬料问题，无法解决煤与仓壁黏结力大的堵塞问题；对于湿度大的燃煤或煤泥，安装空气炮解决堵煤的效果不太明显；此外，其安装空间受到起拱位置的严重限制[8]。

2.4 疏松机

疏松机是利用液压泵站产生的机械能通过仓壁外侧的液压油缸，驱动犁煤器在往复运动，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。

其缺点是：由于液压缸的挡板和大量犁煤叶片的影响，导致仓壁摩擦阻力增加，增加了蓬煤的概率；由于疏松机只能直线运动，因此原煤仓下部最易堵煤的位置无法进行清堵。此外液压系统易出问题，导致系统无法运行[9]。

2.5 内衬结构

通过内衬特殊材料减小内壁摩擦系数, 是目前作为防堵的措施之一。但内衬结构易脱落，造成仓壁不光滑，摩擦力增大，造成堵塞。而PU衬板厚度一般30mm左右，加内衬后将造成出煤口尺寸减小，造成堵塞[10]。

3 旋转清堵装置

针对以上防堵方法存在的问题，国内外的专家学者做出了大量的改进工作，其中旋转清堵装置则是一种最行之有效的方法。旋转清堵装置，结合仓旋转清堵料仓和特有插板门配合使用，能够适用于所有煤仓结构及煤质，是目前最有效彻底解决堵煤的方案。

旋转清堵装置包含以下四大部分：过渡仓、活化清堵料仓、插板门、落煤管清堵装置。其核心是利用落煤管清堵装置刮刀设计的灵活性，其上部穿过插板门，与仓旋转的清堵刀完全衔接，下部伸入至给煤机入口处，整个系统通过一次分离二次疏松三次搅拌四次喂料彻底的解决了从仓旋转到给煤机入口整个仓段的堵煤问题[11]。

旋转清堵装置具有以下显著优点：

清堵面积大，可彻底清除活化清堵料仓内燃煤的架桥、结拱、漏斗流等现象，保证物料整体流下料。

活化清堵料仓安装后对原系统几乎无任何影响，不会增加流动阻力而加剧堵料的发生。

设备采用回转支承传动，加工精度高，设备运行噪音小。

中部设置人孔门，方面检修及安装，人孔门内侧与仓壁贴合，不会出现挂煤问题。

4 应用效果及经济性分析

4.1 机组概况

某660MW超超临界汽轮发电机组配套的超超临界燃煤机组，锅炉为超超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，锅炉采用半露天封闭、П型布置，采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台磨煤机，每台炉配6台给煤机，圆锥型原煤仓，机组于2009年投产运行。

4.2 经济性分析

原煤仓于2014年进行旋转清堵装置改造后，至今运行稳定，未出现堵煤问题。改造完成后，可节约原煤仓堵煤带来的人工清理费用、降负荷损失、机组非停损失、非停负荷损失。按1年时间进行计算，各项费用节约情况如下。

4.2.1 人工清理费用

按每班2人，每天3班，80元/(人·班)，每年机组运行270天计算。则人工清理费用为12.96万元。

4.2.2 降负荷损失

按负荷降低1%，按每年机组运行270天计算，则年减少发电量4320万kW·h。发电利润0.05元/kW·h，则降负荷损失为216万元。

4.2.3 机组非停损失

按机组非停3次，每次非停造成损失20万元，则机组非停损失为20万元。

4.2.4 非停负荷损失

按机组非停5天，则年减少发电量7 200万kW·h。发电利润0.05元/kW·h，则非停负荷损失为360万元。

在进行旋转清堵装置改造后，可减少以上四项损失共计648.96万元/年。

该600MW机组原煤仓共加装6台套旋转清堵装置改造，6台套共计180万元人民币，当年即回收投资成本，此外还为电厂节约费用648.96-180=468.96万元人民币。

5 结论

文章从原煤仓堵煤的危害出发，分析了原煤仓的堵煤原因，并阐述介绍了原煤仓防堵新技术-旋转清堵装置的工作原理、性能特点，并将其应用于某660MW机组，计算分析了该技术的经济性。得出以下结论：原煤仓上加装旋转清堵装置可以解决原煤仓堵煤问题，保证原煤仓正常稳定运行，为制粉系统提供稳定的给煤速率，维持制粉系统的运行连续性，保障炉膛连续稳定燃煤，对机组经济运行具有重要意义。

旋转清堵装置投入运行后，可节约人工清理费、降负荷损失、机组非停损失、非停负荷损失共计648.96万元。当年即回收投资成本，此外年节约费用468.96万元。

[1]宋 卫,李习臣.煤仓堵煤的影响因素分析和处理方案[J].实用节能技术,2009,(5):60-63.

[2]董成波,张喜来,杨星利,等.电站锅炉原煤仓堵煤的原因分析及预防措施[J].科技资讯,2012, (36):130-130.

[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):65-67.

[4]戴润民,杨寒松,郝 娜,等.田庄选煤厂原煤仓堵仓原因及解决办法[J].煤矿机械,2013,34(1): 212-214.

[5]吕俊复,张建胜,岳光溪.循环流化床锅炉运行与检修[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[6]申 健,韩诤言.回转壁式煤仓清堵装置在火力发电厂的应用[J].河南电力,2013,(3):43-45.

[7]李军民,刘翔宇,李世岭.CFB锅炉原煤仓防堵煤办法研究[J].煤炭与化工,2013,36(8):70-72.

[8]刘 猛.火力发电厂原煤仓堵煤治理综合研究[J].科技创新导报,2010,(12):109-109.

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[10]卢泓樾.燃煤机组烟气污染物超低排放研究[J].电力科技与环保,2014,30(5):8-11.

[11]胡佩英.电袋复合除尘器设计若干问题的探讨[J].电力科技与环保,2015,31(1):28-31.

The economic analysis on the technology of blockage resistance of the raw coal bucket

The blockage of the raw coal bucket in pulverized coal-fired plants would influence the safety operation of the unit and in extreme cases, lead to the explosion of the water-cooled walls and unscheduled plant shutdowns. A rotary cleaning device, which has been applied in a 660MW unit, was introduced in this paper to tackle with this problem. Its economic benefits were also analyzed.

coal-fired plants; 660MW unit; pulverization system; raw coal bucket; rotary cleaning device; economic benefits

TM621.2

B

1674-8069(2017)03-058-03

2016-12-10；

2017-01-17

赵 华(1969-)，男，江苏省苏州人，工程师，主要从事火电厂锅炉技术管理工作。E-mail:jfy_2009@163.com