摘要：在燃煤火力电厂的运行中，主厂房煤仓间的原煤斗堵煤问题是较为常见的问题，堵煤常以煤斗内壁结拱、蓬煤和结块等现象出现。煤斗不能正常落煤会对电厂的安全经济运行造成重大影响。堵煤轻则造成原煤斗有效容积下降，输煤系统频繁运行，导致厂用电增加；重则会导致给煤机给煤量不足，致使锅炉运行参数波动，出力降低，电厂发电量下降，甚至熄火。本文分析了燃煤火力发电厂原煤斗堵煤问题的分析及对策。
关键词：燃煤火力发电厂；原煤斗堵煤；对策
原煤仓是火力发电厂制粉系统中一个重要环节，原煤仓形式的选择直接影响到电厂的安全稳定运行。通过对常规原煤斗煤仓方案和双曲线煤斗、中心给料机煤仓方案的技术特点和技术经济的分析比较，提出中心给料机方案为较为有效的原煤仓防堵形式。
一、概述
目前火力发电厂因原煤仓的堵煤，影响运行的现象十分普遍，主要原因本质上可以归纳为两方面：原煤仓设计原因和煤质成分原因。总的来说，原煤仓一般是用水泥、钢或钢混合构成，其结构形状一般是上部呈方形、圆柱形，下部呈方锥（变截面）、圆锥、双曲线形。原煤仓下部锥段，面积逐渐缩小。随着煤粒的流动，其流通截面积不断缩小，煤粒之间的空隙越来越小，相互之间不停的挤压，摩擦力增大，流动性变差。影响原煤流动性的主要因素是煤的粘结性，它通常与煤灰的成分和煤的水分有关。煤料靠重力下落的过程中形成了挤压，当煤含水较高时，在原煤仓及落煤管内就容易出现物料堆积、搭桥、粘壁的状况。对于单个的煤粉粒子而言，其所受力主要有本身重力、其它煤粒对它的摩擦力。煤粒在重力作用下，克服阻力向下运动。因此堵煤现象通常会在煤质水分较大时，在原煤仓下部锥段的出口附近首先发生。堵塞后的基本形状的在原煤仓截止门上口1.5米左右，高时可达8米，形状大致可分为拱形、抛物线状，少数为锥形，个别呈鼠洞状等。以双曲线原煤仓堵塞形状为例：正锥形比例40%；斜锥形比例35%；抛物线形比例25%。表现形式主要是在原煤仓的不同部位形成煤拱，根据成因不同可以分为压缩拱、楔形拱、粘结粘附拱和气压平衡拱。
二、实例分析某工程原煤斗防堵对策
1.原煤斗应用现状及存在问题。原煤仓是火力发电厂制粉系统的重要的装储环节，其运行的连续性直接关系到炉膛的燃烧工况，影响机组的安全运行。当前火力发电厂中的原煤斗，为了增加物料的流动性，原煤斗下方的形状多为倒锥体形式。对于常规原煤斗，堵煤现象是目前国内的火力发电厂普遍存在的，带有共性并急待解决的问题，传统设计中采用的防堵设施（原煤仓内加装疏通装置、空气炮、震动器、特殊材料衬板等）均无明显作用，主要有以下几种情况：一是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，燃煤靠自重向下蠕动，出口处容易堵塞；特别是在阴雨天及温度较低的情况下，堵煤现象就更加严重，堵煤的重点部位为给煤机的入口和原煤斗下部0～5m范围内。目前，国内大部分机组均不同程度地被堵煤、塞煤问题所困扰，频繁的堵煤严重影响了锅炉的安全运行；二是原煤斗经过长期的使用后，在出料口的上下一定范围内出现“自然挂煤”的现象，使原煤斗出料口的有效尺寸变小，使堵煤现象的发生更频繁。三是原煤斗对煤种的适应能力较差，如果燃煤水分含量大、当冬季室外温度低冻煤进入煤斗后易缓霜膨胀、燃煤粗细度不均、易粘结，则原煤斗堵塞现象发生更为频繁，甚至被迫停炉，给电厂造成很大的损失。
2.堵煤原因分析。原煤斗其上、下口截面尺寸相差巨大，原煤自上而下靠自重及上层物料的压力而逐渐下落。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆颗粒在流动的过程中必然产生相对位移，将颗粒重新排列，不断错动挤压，以适应漏斗断面的缩小。这个过程中产生内摩擦阻力和粘聚阻力：，式中：F1为由于面积缩小产生的单位体积散体物料的摩擦阻力和粘聚阻力之和；P为物料与斗壁间的正压力；f1为颗粒间摩擦系数；K为与颗粒形状有关的常数；γ为面积收缩率。由上式可知，截面收缩率越大，摩擦和粘聚阻力越大。锥型漏斗越靠近出口截面收缩率越大，致使其内部的磨擦阻力和粘聚阻力增大，造成原煤斗内部的原煤自然流动越来越困难，因此造成原煤堵塞。采用振动器、空气炮、疏通装置、改变衬板材料等措施，在一定程度上使堵煤现象得到了一定的缓解，但均存在着适应燃料特性范围比较窄的缺点，无法从根本上解决原煤斗堵煤现象的发生。
3.防堵对策
（1）双曲线煤斗的结构及性能。为了达到放煤顺畅，不挂煤，卸料完全的要求，一般取曲线漏斗初始角度要大于煤种的自然安息角5°～10°。工程燃烧褐煤，运动安息角为35°，静止安息角为35°～50°。所以考虑选取曲线漏斗初始倾斜角为55°。的规定想吻合：“曲线上部切角不应太小，一般应大于55°～60°，以免积料。双曲线形漏斗是根据等截面收缩率的要求而设计的，漏斗自上而下截面逐渐缩小但倾角逐渐增大，垂直方向的分力变大，理论上漏斗内颗粒在流动的过程中产生的内摩擦力和颗粒间的粘聚力保持不变，能一定程度上避免堵煤现象的发生。但这种曲线形漏斗往往斗身细长，在实践中发现，虽然能避免“桥拱”堵煤，但有可能会造成栓塞，仍然需要加装振打疏通装置，基本上可以解决堵煤现象。
（2）采用中心给料机的原煤斗结构及性能。一是中心给料机的原煤斗结构。中心给料机是一种用于料仓物料定量输出的设备，刮刀式下料装置可以取出料仓中用一般机械非常难取出的散装物料，设备主要由取料平台、释压圆锥、取料刮刀及驱动装置组成。在满足原煤斗容量不变的前提下，煤斗下出口尺寸可做到4～6m，同时中心给料机由大口到小口的给料过程在同一平面上完成，无需过渡，在垂直方向上节省了大量的空间。二是中心给料机方案特点。（1）原煤斗中心给料机设备的适应性强，可以完成多种散装物料的给料，包括流动性极差的各种散装物料。即使是流动性极差的物料，也能够完全避免物料堵塞问题的发生，对锅炉炉前储煤、给煤尤其重要。（2）原煤斗中心给料机的给料量均匀稳定，不会因物料流动特性的突然变化而产生给料量的变化，充分保证下一级给料设备如称重皮带给煤机、埋刮板输送机、磨煤机等的稳定运行。（3）原煤斗中心给料机的给料量在额定范围内通过变频调速对其给料量进行无级连续调节变动，满足不同的给料需求。（4）由于原煤斗运用了回转式旋转出料结构，不仅快，而且出料均匀，卸料流畅，能使斗内物料流动均匀，确保了斗内物料整体流动，在卸料口上方不再出现结拱、堵塞现象。双曲线煤斗增加了煤仓间的高度，增加了土建和输煤系统的投资；中心给料机方案原煤斗高度最低，降低了煤仓间和输煤转运站的高度，降低皮带机的驱动功率，可减少土建和输煤系统的投资。
采用中心给料机方案和双曲线煤斗方案均可有效解决原煤斗的堵煤问题，避免因堵煤而造成的降负荷和被迫停机现象出现，煤质适应性强，可减小运行维护的工作量。双曲线煤斗方案与常规原煤斗方案相比增加了煤仓间高度，增加了土建和输煤系统投资，煤斗制作成本也较高。中心给料机方案与常规原煤斗方案相比，初投资相差不大，且目前在600MW和300MW机组已经有成功运行业绩，因此推荐按中心给料机方案设计。
参考文献
[1]吴爱祥，孙业志，刘湘平.散体动力学理论及其应用[M].北京:冶金工业出版社，2015.
[2]林鹏，兰云贤，刘秀虎.理想仓斗曲线的设计探讨[J].四川畜牧兽医学院学报，2015，13(3).
[3]李雷雷，助理工程师，水泵检修技师，电厂锅炉检修，发电有限责任公司，2015.
论文作者:王宁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
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