原煤倉

在火電廠中，原煤、煤泥等顆粒性物料儲存倉(也稱原煤倉) 的使用十分普及。然而，在儲存倉出料的過程中往往會出現物料堵塞的現象，嚴重影響設備的正常運行。特別是在配置了直吹式制粉系統的大型火電廠中，原煤倉一旦發生下煤堵塞，機組就要被迫降出力甩負荷，或者出現鍋爐燃燒不穩定而造成大量投油，嚴重時會造成鍋爐滅火、機組非計劃停運。因此，原煤倉堵煤問題亟待解決 ^[1]  。

1.原煤倉底部下煤倉段的結構型式

下煤倉段的常用結構型式有矩形截面斜錐式、圓錐式，矩形截面雙曲線式和圓形截面雙曲線式等。其各自特點如下。

(1) 矩形截面原煤倉鬥壁四角附近原煤受“雙面摩擦”和擠壓的作用，易粘結在鬥壁角落內，在同樣半頂角的情況下較圓形截面原煤倉更易積煤。

(2) 錐形原煤倉(包括圓錐形和方錐形) 沿煤的流動方向流通截面積逐漸變小，擠壓力變大，煤粒與倉壁、煤粒之間的摩擦力也越來越大。由於煤沿壁面流動的重力分力不變，故隨着煤的流動，錐形原煤倉內的等效流動動力越來越小。特別是在摻燒煤泥造成含水量較大、團聚性很強的情況下，煤在倉體內的流動就更加困難，結拱堵塞的幾率就大大增加。

(3) 雙曲線形原煤倉隨着煤向出口的流動，鬥壁的傾角加大，促使煤沿壁面流動的重力分力逐漸變大，重力對壁面的擠壓力分力逐漸變小。與錐形原煤倉相比，其等效流動動力隨煤的流動下降較慢。從原理上來説，這種形式的原煤倉堵塞幾率相對較小。但在實踐中，當煤的含水量增加到一定值(摻燒煤泥) 時，其堵塞的幾率也會迅速增加。

2.原煤倉內壁半頂角、截面收縮率

對於錐形原煤倉，壁半頂角越小，越利於煤粒流動。對於雙曲線形原煤倉，截面收縮率越小，越利於煤粒流動。

原煤倉在初步設計時，其半頂角、截面收縮率是根據電廠提供的設計煤種確定的。在考慮倉體容積和投資的因素外，原煤倉防堵塞的因素也一併考慮。但是，當項目建成投產以後，大部分電廠的煤質根本無法保證，嚴重偏離設計煤種，再加上下雨、下雪、結凍等不可控的環境因素，原來設計不堵煤的煤倉開始頻繁堵煤。

原煤倉內部煤的流動狀態( 漏斗流流動、整體流流動) 不僅決定於倉體的半頂角和截面收縮率，而且更取決於煤質本身。在設計煤種情況下，原煤倉內部煤的流動成整體流流動，但是在煤質發生變化( 摻燒煤泥後水分增加、團聚性增強) 後，原煤倉內部煤的流動就從整體流流動轉變成漏斗流流動狀態。而中心流原煤倉的堵塞幾率要比整體流原煤倉的堵塞幾率大得多。

3.原煤倉出口尺寸

顆粒體運動學理論表明，對於幹顆粒，滿足不結拱的料倉開口度尺寸至少為顆粒特徵尺寸的3倍，而濕顆粒則要求料倉開口度至少為顆粒特徵尺寸的4倍。雖然料倉在設計上已儘量考慮堵塞的因素並加以防止，但是，由於原煤中雜質含量、粘度不同，另外雨季時物料潮濕容易粘結，冬季寒冷時物料容易凍結，特別是隨着煤中水分的增加，煤的團聚性急劇增大，煤在原煤倉內向下流動的過程中受到倉壁的擠壓力越來越大，本來鬆散的顆粒被擠壓團聚，特徵尺寸變得很大。當煤團的特徵尺寸達到一定的臨界值，就會發生堵塞。另外，潮濕的煤在下料口內倉壁上的沾污板結也使得下料口變得日益狹窄，堵塞的幾率也隨之增加。

4.煤質種類及成分

不同的煤種，其團聚性不同。例如：破碎後的油頁岩的團聚性最強，煙煤的團聚性和吸水性較無煙煤強；石油焦本身由於有油，所以團聚性最弱。煤的團聚性的不同直接影響了原煤倉的堵煤狀況。煤水分也是影響原煤倉堵煤的一個重要因素，水分的增加會增大煤的團聚性。在實際生產中發現，當煤的含水量(外在水分)達到8%時，有些設計不合理的原煤倉(矩形原煤倉、中心流原煤倉) 就開始出現堵煤；當煤的含水量達到10%時，堵煤比較嚴重；當煤的含水量達到12%時，堵煤就相當嚴重了。

經過調研發現，90%以上的原煤倉堵塞都發生在下部原煤倉出口以上1～2m的範圍內。造成此段堵塞的主要原因是：料倉卸料時，錐形倉內的物料在水平方向膨脹、堅直方向壓縮，應力呈被動塑性狀態；隨着料倉出口尺寸的減小，壓力越來越大，煤顆粒之間及煤與筒壁之間的摩擦力也越來越大，煤顆粒之間發生團聚，特徵尺寸顯著增大，所以堵塞主要發生在此段。

1.人力破堵

人力破堵通常包括通過捅煤孔捅煤、大錘敲擊堵煤部位、在易堵煤處倉外設置撞鐘式重錘等來破拱。這種方法比較耗費人力，對倉壁破壞較大，並且捅煤時會有大量煤泥和原煤堆積在現場，造成嚴重的環境污染。

2.倉壁振打器

倉壁振打器的破堵原理和人工擊打相同，通過倉壁的震動使粘接在倉壁上的煤逐漸脱離，以達到破堵目的。實踐證明，倉壁振打器必須設在結拱的位置才能發揮作用。這種方法往往和人力破堵相互結合使用。

3.空氣炮

空氣炮的工作介質為壓縮空氣，主要部件包括儲氣罐、電磁速關閥及控制系統等。當電磁速關閥快速打開時，儲氣罐內的壓縮空氣受壓差作用而形成高速噴出的強烈氣流，高動能空氣直接衝擊倉內堵塞部位，使煤粒重新在重力作用下流動起來。

然而，空氣炮必須在結拱的位置才能發揮作用，如果空氣炮處於結拱位置上方時反而會使煤越振越密實。由於原煤倉的結拱、堵塞位置不確定，且隨煤質等原因的影響，堵塞位置也在不斷地變化，因此此方法也不能有效地破堵。

4.疏鬆機

原煤倉疏鬆機通常由液壓泵站產生的機械能通過倉壁外側的液壓油缸驅動犁煤器往復運動，同時利用其犁煤葉片刮擦堵塞區的原煤，破壞其密實擠壓結構，恢復煤的流動。實施過程中，由於液壓缸的擋板和大量犁煤葉片的影響，使倉壁摩擦阻力增加，增加了蓬煤的概率，特別是在倉體的出口位置。由於疏鬆機只能直線運動，而原煤倉下部最易堵煤的位置，其角度經常發生改變，導致下部無法進行清堵，具有一定的侷限性。

5.迴轉壁式旋轉物料倉

該方法是將物料倉下料倉段由原來的一體倉體改為迴轉倉體，安裝在迴轉倉體壁內的破拱清堵葉片與迴轉倉體構成一個相對運動的體系。在這種相對運動的過程中，物料在迴轉倉體內壁無法與倉壁之間形成穩定的結拱，堵塞的基礎因素被及時破壞瓦解，從而達到較好地預防物料堵塞的目的，使防堵效果顯著提高。迴轉壁式旋轉物料倉一般由三部分組成：上部為固定倉(其上口與筒倉相連) ；中部為迴轉式倉；下部為固定倉(與給煤機入口相連)。其中迴轉倉段處於整個物料倉的易堵段，是解決整個物料倉堵塞問題的關鍵部件。該裝置利用大速比減速機，通過齒輪傳動驅動迴轉錐倉繞原煤倉中心線轉動，與倉內安裝的防堵組件共同構成一個特殊的防堵清堵體系。當原煤倉發生堵塞時，迴轉倉體開始轉動，物料和倉壁發生相對運動，此時物料在倉壁內側無法與倉壁形成穩定的拱，發生堵塞的基礎被瓦解，拱坍塌，堵塞消除。但是，該設備平時維護費用較高，且維護較為麻煩。

6.內倉壁上加裝不鏽鋼或PU板內襯

在內倉壁上加裝不鏽鋼或PU板內襯，以減小內壁的摩擦係數，這也是目前防堵的措施之一。

7.其他減緩堵煤的措施

很多原煤倉的堵煤是由於煤的成分變化或者嚴寒地區低温凍結引起的，通常可採取如下措施來減緩堵煤現象的發生。

(1) 加強對入爐煤水分的控制。燃煤由於外在含水量高，或者季節性、地域性多雨等原因引起煤質外在水分劇增，就會有很高的粘性，極易發生堵煤。為了減小其外在水分的含量，可以在設計階段就考慮配置足夠的幹煤棚容量；在運行階段在保證有序堆放的前提下，儘可能加大幹煤棚的實際存煤量，保證煤入爐前充分風乾。

(2) 在嚴寒地區，要做好輸煤系統及原煤倉間的採暖，從而防止燃煤的低温凍結。

(3)市場上還有大量的原煤倉清堵設備，可根據電廠實際情況選用合適的設備進行清堵。

電廠原煤倉堵塞是一個普遍存在的難題，要想徹底解決還需要電廠內部多部門之間的協調和配合。特別是在煤炭供應日益緊張的形勢下，煤泥摻燒導致了入倉的煤含水量較大，極易粘結，這就需要從煤泥配比等方面入手，並配合以上多種原煤倉破堵方法，更好地解決原煤倉堵塞的問題 ^[1]  。