王建仁
（内蒙古哈伦能源有限责任公司电厂运行部 内蒙古阿拉善 750300）
摘要：电煤价格攀升，燃煤品质下降，各电厂为降低生产成本大量掺烧劣质洗中煤及煤泥，造成锅炉燃煤严重偏离设计值，输煤系统负担加重，煤仓堵煤事件频发，锅炉磨煤机由于断煤事件，发生助燃油量增加，严重影响了电厂安全生产。本文分析该电厂在原煤仓使用空气炮及清堵机设备后仍然发生断煤，在分析该厂堵煤机理后进行现场设备异动处理，基本解决电厂掺烧煤泥造成的堵煤事件，节能效果显著。
关键词：煤仓；堵煤；掺烧；煤泥；异动
一、前言
由于煤炭市场的变化，电煤煤质严重偏离设计煤种，原煤仓堵煤事件频发，尤其国家进行煤炭去产能及环保事件影响。由于煤仓发生严重堵煤事件，为稳定锅炉燃烧稳定，采取限制负荷或燃烧不稳定时大量投油助燃。由于煤仓原煤水份大，使用清堵机及空气炮依然发生断煤事件。由于上述这些方法均属于被动式清堵，不能从根本上解决堵煤问题。电厂为降低生产成本掺烧煤泥及洗中煤，使堵煤问题愈发突出，安全稳定生产不断受到困扰，需要寻找一种安全高效的防堵办法成为第一要务。
根据煤仓物料流动原理，料仓靠近中心处流动最快，远离中心处由于仓壁的沿程阻力作用流动较慢，由于煤仓下部一般为椎体，沿煤流通流方向截面逐渐变小，挤压力变大，煤粒与仓壁，煤粒之间的摩擦力也逐渐增大，但煤流沿壁面流动重力未改变，故随着煤流的运动，锥形煤斗的等效流动动力越来越差，由于原煤水份大，灰份多，细面多团聚效果更强，结拱堵塞的几率更大。根据现场统计，堵煤一般发生在给煤机口2～3米部位。一般情况下，上部堵煤是由于下部堵塞造成，因为下部堵塞后，整个仓体内的煤流状态发生改变，煤流逐渐转变为管状中心流，仓体容积变小堵塞更加严重。
二、热电厂概况
1、系统概述
电厂装机容量2*330MW机组，每台炉配置5台耐压称重式给煤机，给煤机配置断煤信号，堵煤报警等。该厂煤斗设计为双曲线煤斗，煤斗上方配置4台空气炮，在发生断煤时运行人员投入空气炮后，前期有效果但后期由于空气炮炮口处高速压缩空气作用形成鼠洞，造成空气炮成哑炮失效，过多使用空气炮使煤泥内空隙率减少水份析出助力形成团聚起拱，过多使用空气炮造成煤流空隙率减少，阻碍煤流下行使疏通工作更加困难。
空气炮下部配备1台旋转清堵机，清堵机共配置三只绞刀，运行中绞刀运行300°左右，基本不存在死区。旋转清堵机工作原理是利用大速比减速机通过齿轮传动，驱动回转锥仓绕煤仓中心线转动，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。当煤仓下部发生堵塞时，回转锥仓开始转动，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，进而保证整个物料仓物料呈整体流动，理论上能解决原煤仓堵煤问题，但对于该厂煤仓状况效果极差。
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2、改前状况
电厂掺烧煤泥后5台给煤机频繁发生断煤，投入空气炮和清堵机仍不能满足安全生产需要，采取24小时人员值守就地敲打疏通及定期清仓的办法控制堵煤次数，上述方法均不能从根本解决堵煤事件。由于该厂属于调峰机组，机组负荷变化大，造成大量助燃油和考核电量。此外，频繁断煤运行人员操作难度增大，检修人员劳动强度增加，机组的安全生产无法保证。
3、堵煤原因
该厂设计时煤仓采用双曲线煤斗，由于断煤多次清仓检查发现煤仓无明显棚煤点，实践证明清堵机及清堵机以上煤仓部位不存在棚煤点。
（1）给煤机入口煤流整形器堵煤，检查发现给煤机入口方法兰处被煤泥堵涩逐渐堆积形成堵煤。整个煤仓的堆煤重量为420吨左右，由于煤斗结构等截面收缩率的原因，越往下走煤泥整体受力越集中，靠近皮带喉口处作用力最大，煤泥由于压强挤压原因形成煤泥硬块挂壁，逐渐形成管装流最后形成起拱断煤。
（2）给煤机电动门内径630毫米，下部为750×650毫米的方形管渐缩为直径630毫米的圆管，此处渐缩34厘米方形凹槽内煤在竖直方向膨胀，水平方向压缩，压力呈被动塑性状态，随着落煤口尺寸减小，压力越来越大，煤颗粒之间，及煤与内筒之间的摩擦力增大，在燃煤中煤泥含量超过20%水份超过12%以上，煤颗粒之间极易发生团聚现象，特征尺寸将显著增大，煤粒挂壁集中，会有大量湿煤粘接在轨道、边槽、凹槽内，造成粘壁、搭桥、结拱。该厂煤闸板下部34厘米凹槽是最易沾煤点，由于清堵机作用下煤较快，皮带运行带走煤量远小于煤流下落速度，造成顺延皮带方向下煤不畅湿煤粘接挂壁起拱，空气炮频繁冲击湿煤泥，造成煤泥内空隙率减少水份析出助力形成团聚挂壁，大块煤泥塌陷堵塞落煤管中心通道造成堵煤。综合分析该厂断煤形成始点于给煤机上插板轨道凹槽及给煤机上部落煤管煤流整形器处。
3、解决方案
针对该厂堵煤区域及特点，提出以下综合处理方案：
（1）改进给煤机入口煤流整形器结构。适当扩大给煤机煤流整形器落煤口，增大煤流量，考虑到落煤的不均匀性及中心偏差，拆除给煤机落煤口后部16厘米挡煤板，落煤口前部按40°圆弧状切割11.5厘米挡板。由于方口煤流整形器减少约束面积约0.07㎡，煤流运动平衡状态被打破，压力方向改变，原煤颗粒移动靠近前、后部，尤其是煤流整形器前部煤流运动速度加快，造成喉口处压力分散，阻力减少，动力增大，流速增大，煤流流态优化，能够适应并超越煤流整形处动态滑动摩擦角的临界值，原煤等效流动效果好，相对受力点减少或消失，煤流保持不断流。由于增大落煤速度，煤流相对内摩擦力加剧携带作用增强，整形器方法兰处粘接湿煤被大煤流带走，不易发生堵煤事件。
（2）在给煤机上闸板下部开φ159mm的检查孔，当给煤机有断煤迹象及时关闭给煤机上闸板，人工10分钟左右即可疏通直管段积煤保证下煤畅通，能大幅度抑制堵煤事件。
（3）给煤机上插板使用方形闸板门，门体厚度10厘米，方形门体制作结构原因形成下部34厘米凹槽，就地检查长期停用给煤机上插板处煤泥堆积自然形成直径φ630mm内筒，依据煤流自然运动规律，制作直径φ630mm、厚度8～10厘米、高度32厘米内筒填补门板处凹槽，使初期50厘米门体轨道凹槽减少至12厘米，基本形成隐蔽性关断门，门体凹槽积煤点最小化，煤流临界流速最大化，落煤管初始沾煤点消失，从管道结构上减小堵塞几率，保证煤流流态化。
4、改造效果
对给煤机煤流整形器进行扩口、改变方形闸板门凹槽结构及新加检查孔后，基本解决给煤机断煤事件，锅炉燃烧稳定，节油效果显著。
实施改造后，电厂取得以下收益
（1）由被动防堵改为自动清堵防堵，彻底避免人工清仓疏通的麻烦，减少生产投入及设备维护成本。
（2）锅炉燃烧稳定，节约燃油，运行操作难度降低，对比电厂7月份断煤助燃投油约60吨左右，此次改造节约生产成本48万元左右。
（3）改造后，电厂大量掺烧煤泥30%～40%左右，生产成本大幅度降低。
（4）电厂此次异动零成本完成断煤改造，同比其他电厂由于拆除旋转清堵机后改造高效清堵装置节约近350万元左右。
结束语
综上所述，本文以煤仓防堵为研究对象，探讨了如何处理好给煤机煤流整形器、落煤口的异动，以此达到给煤机下煤顺畅的目的，由于初期改造效果显著，对比大多数电厂有很大的借鉴意义。由于本文篇幅有限，相关研究尚存在不足之处，还需要在今后的理论以及实践中进行深入的总结和研究。
参考文献：
[1]李树文，煤仓防堵的有效措施[J].煤矿开采，1994，03
[2]李金龙，王玉霞.煤仓堵塞机理及防止措施探讨[J].宁夏工程技术，2002，01
[3]宋景明，宋玉芳，王冬梅.双出口原煤仓防堵设计优化[J].应用能源技术，2014，07.
作者简介：
王建仁（1980—），男，内蒙古阿拉善盟，助理工程师，研究方向：火电厂锅炉节能。
论文作者:王建仁
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/24
标签：电厂论文; 给煤机论文; 凹槽论文; 原煤论文; 发生论文; 空气论文; 事件论文; 《河南电力》2018年16期论文;