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1、PAGE PAGE 7 火電廠原煤倉(cāng)堵煤治理【摘 要】 原煤倉(cāng)堵煤是國(guó)內(nèi)各個(gè)火電廠在運(yùn)行期間頻繁遇到的問(wèn)題,本文在指出“坍落流動(dòng)”是引起原煤倉(cāng)堵煤根本原因的基礎(chǔ)上,深入探討了解決原煤倉(cāng)堵煤的有效方法,即通過(guò)改進(jìn)原煤倉(cāng)倉(cāng)壁材質(zhì)和原煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)布置,實(shí)現(xiàn)原煤在倉(cāng)中的 “水銀流動(dòng)”。 自2007年起,通過(guò)對(duì)幾十臺(tái)各種形狀原煤倉(cāng)改造情況分析,驗(yàn)證了“水銀流動(dòng)”改造理論的可行性?!娟P(guān)鍵詞】 原煤倉(cāng); 坍落流動(dòng);水銀流動(dòng);改造Abstract: Run coal bin coal jamming is the HYPERLINK /frequently/ t _blankfrequently problem

2、during operation of thermal power plant.On the HYPERLINK /basis/ t _blankbasis of slum flowing is the HYPERLINK /reason/ t _blankreason of run coal bin coal jamming ,this article discusses the HYPERLINK /effective/ t _blankeffective HYPERLINK /method/ t _blankmethod of solving run coal bin coal jamm

3、ing problem. Namely, HYPERLINK /improvement/ t _blankimprovement run coal bin walls material and HYPERLINK /structure/ t _blankstructure, realized coal HYPERLINK /mercurial/ t _blankmercurial flowing in coal bin.key words:Run coal bin;slum flowing; HYPERLINK /mercurial/ t _blankmercurial flowing ; r

4、ecovery前言原煤倉(cāng)是火力發(fā)電廠上煤系統(tǒng)極為重要的構(gòu)件,按制作材料分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu),按支承方式又分為懸掛式、支承式和支承、懸掛綜合式。原煤倉(cāng)的形狀基本相同,上部呈方形、圓柱形,下部呈方錐、圓錐及雙曲線形。上口大,下口小,原煤顆粒自上而下靠自重流動(dòng)。原煤顆粒在倉(cāng)中滯流堵塞,已是各個(gè)火電廠在運(yùn)行期間頻繁遇到的問(wèn)題,尤其在梅雨季節(jié)堵塞問(wèn)題更為嚴(yán)重。特別是對(duì)于正壓直吹式制粉系統(tǒng)原煤斗發(fā)生斷煤、堵煤,造成屏式過(guò)熱器壁溫難以控制,經(jīng)常發(fā)生超溫、增加鍋爐穩(wěn)燃用油、機(jī)組降負(fù)荷,嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐滅火、機(jī)組非停等不安全事件的發(fā)生,為解決原煤倉(cāng)堵煤?jiǎn)栴},國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)在這方面采取了多種措施,象

5、變截面原煤倉(cāng)和半橢圓原煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)使用、清堵助流裝置的加裝等。這些措施采用后,解決堵煤的措施較多,推廣使用效果卻不理想。為此,本文從分析原煤顆粒滯流堵塞產(chǎn)生的原因著手,深入探討解決原煤倉(cāng)堵煤的有效方法。常用清堵助流裝置介紹2.1空氣炮工作原理:當(dāng)原煤倉(cāng)發(fā)生堵煤時(shí),快速打開(kāi)空氣炮儲(chǔ)氣罐的閥口,讓罐內(nèi)的壓縮空氣形成高速噴出的強(qiáng)烈氣流沖入堵塞區(qū),這種突然釋放的膨脹沖擊波克服了原煤顆粒間的摩擦,使倉(cāng)中堵塞的原煤顆粒得以恢復(fù)重力流動(dòng)。特點(diǎn):空氣在原煤倉(cāng)中的噴射是瞬間的,每次使用氣量有限,不會(huì)對(duì)倉(cāng)體結(jié)構(gòu)造成破壞,并且不會(huì)產(chǎn)生火花而導(dǎo)致煤粉爆燃。局限性:工作面積小。當(dāng)堵塞嚴(yán)重或堵塞部位不在空氣炮工作區(qū)域內(nèi),疏

6、通效果不佳。2.2疏松機(jī)工作原理:當(dāng)原煤倉(cāng)發(fā)生堵煤時(shí),高壓油泵輸出高壓油驅(qū)動(dòng)安裝在倉(cāng)壁上的液壓缸,液壓缸通過(guò)連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)清堵板主體沿倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),對(duì)堵塞的煤層進(jìn)行疏松。特點(diǎn):從堵塞的原煤顆粒的根部開(kāi)始疏松,破壞原煤顆粒的基礎(chǔ),解決堵塞徹底,并且疏松面積大。局限性:該裝置安裝于易堵塞部位,在不工作時(shí)易引發(fā)新的堵塞,并且設(shè)備磨損件易損壞,維修量較大。2.3高頻振打裝置工作原理:當(dāng)原煤倉(cāng)發(fā)生堵煤時(shí),激振器帶動(dòng)與原煤倉(cāng)相聯(lián)結(jié)的兩層振動(dòng)套在軸線方向做阿基米德螺旋線運(yùn)動(dòng)、在徑向做正弦波振動(dòng),使振動(dòng)套與原煤顆粒相接觸的內(nèi)表面形成一個(gè)復(fù)合振動(dòng)場(chǎng),將粘附在振動(dòng)套上的原煤顆粒剝離。特點(diǎn):將易堵塞部位的原

7、煤倉(cāng)壁換成振動(dòng)斗,制造出一個(gè)高頻振動(dòng)場(chǎng),清除堵煤時(shí)方便、快捷、徹底。局限性:激振器激振力小時(shí)疏通效果不佳,激振力大時(shí)帶動(dòng)整個(gè)原煤倉(cāng)壁振動(dòng),對(duì)安全極為不利,不適宜在懸掛式原煤倉(cāng)上安裝使用?!疤淞鲃?dòng)”是引起原煤倉(cāng)堵煤的根本原因原煤在倉(cāng)中是怎樣的一個(gè)流動(dòng)狀況呢?目前公認(rèn)的流動(dòng)狀況是“坍落流動(dòng)”, 見(jiàn)圖三。“坍落流動(dòng)”是比較傳統(tǒng)的一種看法。“坍落流動(dòng)”認(rèn)為:在原煤倉(cāng)中,煤粒依靠其自身的重力向下流動(dòng),在流動(dòng)過(guò)程中受到倉(cāng)壁受壓的反作用力以及煤粒與煤粒之間摩擦力等阻力的影響;流動(dòng)狀態(tài)分布上是中間區(qū)域煤粒先流動(dòng),近壁煤粒不流動(dòng),當(dāng)中間區(qū)域煤粒下空后,近壁煤粒坍落到中間區(qū)域,形成一種逐漸坍落,連續(xù)向下的煤粒流

8、動(dòng)過(guò)程。在“坍落流動(dòng)”中,近壁煤粒是滑動(dòng)摩擦力較大的煤粒與煤粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),不是滑動(dòng)摩擦力較小的煤粒與光滑倉(cāng)壁間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),近壁煤粒處于滯流狀態(tài)。近壁煤粒越長(zhǎng)時(shí)間滯流越容易被壓實(shí),越使煤粒與煤粒間以及煤粒與光滑倉(cāng)壁間的靜摩擦力增大,也就是說(shuō)這部分近壁煤粒越容易滯流不動(dòng)而貼壁生根。在中間區(qū)域煤粒流經(jīng)貼壁生根煤粒過(guò)程中,若流動(dòng)煤粒的重力小于煤粒與煤粒間的滑動(dòng)摩擦力時(shí),流動(dòng)煤粒將粘附到貼壁生根煤粒上而靜止不動(dòng),隨著時(shí)間的推移,煤粒與煤粒間的靜摩擦力不斷增大,靜止煤粒逐漸成為了生根煤粒。由于生根煤粒的不斷增高增厚,蓬煤堵塞也就形成了。所以說(shuō)“坍落流動(dòng)”是引起原煤倉(cāng)堵煤的根本原因?!疤淞鲃?dòng)”形成的條件

9、4.1 “坍落流動(dòng)”產(chǎn)生在變截面區(qū)域上以下對(duì)“坍落流動(dòng)”做一個(gè)簡(jiǎn)單的力學(xué)分析:在不考慮其它煤粒擠壓、阻塞影響的情況下,從圖一中可以看出:煤粒A靠近倉(cāng)壁,煤粒A若向下移動(dòng),須GAf1/sin+f2,GA為煤粒重力,為倉(cāng)壁面與水平面的夾角,f1為煤粒A與倉(cāng)壁的靜摩擦力, f2為煤粒A與煤粒B的靜摩擦力;煤粒B遠(yuǎn)離倉(cāng)壁,煤粒B若向下移動(dòng),須GBf2+ f3, f3為煤粒B與煤粒C的靜摩擦力。 圖 二 圖 一靜止?fàn)顟B(tài)下的A、B兩個(gè)煤粒若要向下移動(dòng),這主要取決于f1/sin與f3的大小。對(duì)于豎直倉(cāng)壁=900,sin=1, f1f3,A煤粒先移動(dòng),B煤粒后移動(dòng),A煤粒不存在滯流;對(duì)于傾斜倉(cāng)壁900,sin

10、1,存在一個(gè)角度,使得f1/sinf3,B煤粒先移動(dòng),A煤粒后移動(dòng),A煤粒存在滯流。越小,越易出現(xiàn)煤粒滯流現(xiàn)象而形成“坍落流動(dòng)”。4.2 “坍落流動(dòng)”存在于過(guò)大截面積以及流速突變的區(qū)域內(nèi)依據(jù)連續(xù)流動(dòng)性方程可知,在流量一定條件下,流速與面積成反比。在原煤倉(cāng)的上部,由于截面積較大,原煤的流動(dòng)存在著“坍落流動(dòng)”。表1為某公司一期#1、#2鍋爐原煤倉(cāng)下部各截面原煤流速比較數(shù)據(jù),圖二為其結(jié)構(gòu)圖。表1 原煤倉(cāng)下部各截面原煤流速序號(hào)部位名稱面積面積比流速1給煤機(jī)輸煤槽0.3m210.08 m/s2四棱體下部0.6m21:20.04 m/s3四棱體上部1.8m21:60.014 m/s4雙曲線體下部0.5m2

11、(直徑800mm)1:1.70.048 m/s5雙曲線體中部1.13m2(直徑1200mm)1:3.80.02 m/s6雙曲線體上部4.87m2(直徑2500mm)1:16.20.005 m/s四棱體上部與雙曲線體下部屬于同一橫截面,從表1中可以看出同一橫截面上發(fā)生了流速的突變,極易在四棱錐體四角出現(xiàn)原煤顆粒的滯流。當(dāng)煤濕的時(shí)候,原煤顆粒間摩擦力增大,將進(jìn)一步加重該區(qū)域原煤顆粒的滯流程度。變截面原煤倉(cāng),雖然能起到松散原煤增強(qiáng)流動(dòng)性的作用,卻使倉(cāng)壁變小,原煤顆粒連續(xù)均勻流動(dòng)狀態(tài)被截?cái)?,促發(fā)了“坍落流動(dòng)”的形成。因此,在煤濕的情況下,這種結(jié)構(gòu)不但不能減緩原煤倉(cāng)堵煤,反而加劇了原煤倉(cāng)堵煤現(xiàn)象的發(fā)生。

12、原煤倉(cāng)設(shè)計(jì)原則一般最容易起拱堵塞的部位是在垂直倉(cāng)壁與錐形倉(cāng)壁的結(jié)合部以及下部給煤機(jī)入口截門(mén)的上方橫截面突變的部位。為此,火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了此二處的設(shè)計(jì)要求:1) 大容量鍋爐的原煤倉(cāng)宜采用鋼結(jié)構(gòu)的圓筒倉(cāng)形式,下接圓錐形或雙曲線出口段;2)非圓筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)的原煤倉(cāng)內(nèi)壁表面應(yīng)光滑耐磨,其相鄰兩壁交線與水平面夾角不應(yīng)小于550,壁面與水平面夾角不應(yīng)小于600。對(duì)褐煤及粘性大或易燃的煙煤,相鄰兩壁交線與水平面夾角不應(yīng)小于650,壁面與水平面夾角不應(yīng)小于700,相鄰兩壁交角的內(nèi)側(cè)應(yīng)做成圓弧形。解決原煤倉(cāng)堵煤的著手點(diǎn)清堵助流裝置是原煤倉(cāng)堵煤現(xiàn)象出現(xiàn)后的疏通裝置,它并不能防止原煤倉(cāng)堵煤的發(fā)生。若要防

13、止原煤倉(cāng)堵煤的發(fā)生,還需從解決“坍落流動(dòng)”上去著手。通過(guò)改進(jìn)原煤倉(cāng)倉(cāng)壁的材質(zhì)以及原煤倉(cāng)結(jié)構(gòu)的布置,形成一種近壁煤粒先流動(dòng),中間區(qū)域煤粒后流動(dòng)的滑動(dòng)流動(dòng)狀態(tài),不存在近壁煤粒的長(zhǎng)時(shí)間滯流,解決原煤倉(cāng)堵煤?jiǎn)栴}就能迎刃而解。由于這種流動(dòng)狀態(tài)與水銀在漏斗中的流動(dòng)狀態(tài)比較相似,因此本文作者將原煤在倉(cāng)中這種流動(dòng)狀態(tài)稱之為“水銀流動(dòng)”,見(jiàn)圖四。圖四 水銀流動(dòng)圖三 坍落流動(dòng)為使原煤倉(cāng)中煤粒形成理想中的“水銀流動(dòng)”,可以從下面幾方面去著手:1)原煤倉(cāng)下半部分的錐形倉(cāng)壁材質(zhì)應(yīng)采用耐磨不銹鋼板制作或內(nèi)襯耐磨不銹鋼板。2)原煤倉(cāng)上半部分的柱形倉(cāng)壁可內(nèi)襯抗阻燃高分子耐磨襯板或內(nèi)襯耐磨不銹鋼板。3)原煤倉(cāng)下部橫截面不易設(shè)計(jì)

14、過(guò)大,雙曲線形應(yīng)為最佳選擇。4)在相同面積下,圓形的線周長(zhǎng)最短,原煤顆粒與倉(cāng)壁間的摩擦力最小,原煤倉(cāng)底部橫截面采用圓形為最佳方式。5)最大限度地減少圓錐形倉(cāng)壁上的開(kāi)孔數(shù)量。6)在滿足給煤機(jī)出力的范圍內(nèi)盡量放大原煤倉(cāng)底部口頸直徑。7)給煤機(jī)入口截門(mén)應(yīng)優(yōu)選插棍門(mén)。8)原煤倉(cāng)長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行,出口處潮濕原煤顆粒被風(fēng)干硬化,出口處易出現(xiàn)起拱現(xiàn)象,此時(shí)必須輔助于清堵助流裝置。在清堵助流裝置中選擇空氣炮安裝到出口上部較為合適。解決原煤倉(cāng)堵煤的具體事例某公司二期#3、#4機(jī)組為660MW燃煤發(fā)電機(jī)組,分別于2009年3 月和2009年10月投入商業(yè)運(yùn)行。鍋爐原煤倉(cāng)為全鋼結(jié)構(gòu),共由上部圓柱體、下部圓錐體、直管段和

15、給煤機(jī)入口閘板門(mén)、伸縮節(jié)五部分組成。原煤倉(cāng)下部圓錐體倉(cāng)壁為12mm厚普通鋼板,內(nèi)襯有3mm厚0Cr13不銹鋼板。原煤倉(cāng)堵煤?jiǎn)栴}該公司表現(xiàn)的較為嚴(yán)重,在雨季堵塞嚴(yán)重時(shí),直接影響到鍋爐出力,6套制粉系統(tǒng)滿足不了機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行需要。表2為該公司燃燒煤種特性值。表3為該公司原煤倉(cāng)堵煤、影響負(fù)荷及投油助燃用量情況統(tǒng)計(jì)。表2 燃燒煤種特性值名 稱符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種校核煤種1校核煤種2實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)碳(收到基)Car%52.0948.7856.3745.87氫(收到基)Har%2.853.182.922.63氧(收到基)Oar%4.295.483.754.01氮(收到基)Nar%0.910.871.000.81

16、硫(收到基)Sar%0.300.430.330.90全水分Mar%8.09.07.06.0灰分Aar%31.5632.2628.6338.33水分(空氣干燥基)Mad%0.640.810.591.39(無(wú)灰干燥基)Vdaf%25.2333.1120.8929.73低位發(fā)熱量(收到基)QLHVkJ/kg20030191502142017.26哈氏可磨系數(shù)HGI-816992沖刷煤損指數(shù)Ke-2.771.402.45灰質(zhì)資料二氧化硅SiO2%60.9461.7660.8157.90三氧化二鋁Al2O3%28.8028.6626.6926.11三氧化二鐵Fe2O3%3.983.985.025.18氧

17、化鈣CaO%1.551.022.163.43氧化鎂MgO%0.580.570.670.72三氧化硫SO3%0.640.740.991.76二氧化鈦TiO2%1.321.331.401.04氧化鉀K2O%1.080.861.221.48氧化鈉Na2O%0.510.490.520.44二氧化錳MnO2%0.001150015001500灰軟化溫度ST150015001500灰熔化溫度FT150015001500表3 該公司3、4號(hào)機(jī)組原煤倉(cāng)堵煤影響負(fù)荷及投油助燃用量情況統(tǒng)計(jì)序號(hào)項(xiàng)目2009-2010年度斷煤次數(shù)耗助燃油影響負(fù)荷13號(hào)鍋爐原煤斗355次54.39T1966MW24號(hào)鍋爐原煤斗307次

18、30.39T843.2MW為解決原煤倉(cāng)堵煤,該公司運(yùn)用“水銀流動(dòng)”改造理論對(duì)原煤倉(cāng)下部煤斗進(jìn)行了雙曲線改造。圖五為其改造圖,照片一為其改造形狀。該公司原煤倉(cāng)改造后,經(jīng)受了梅雨季節(jié)的檢驗(yàn),沒(méi)有再出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象。因此,對(duì)于原煤倉(cāng)易堵煤的電廠,在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上,可以考慮選用“水銀流動(dòng)”改造理論進(jìn)行驗(yàn)證。改造方案:1)將原煤倉(cāng)下部2800mm處以下拆除,制作成雙曲線煤斗,上部口徑2800mm,下部口徑660mm,高度6000mm,與原煤倉(cāng)對(duì)接組裝,煤斗內(nèi)表面保持平整,縱橫方向的焊縫采用T形交叉。2)倉(cāng)體采用厚度10mm的不銹鋼板(0Cr18Ni9)制作。3)給煤機(jī)入口截門(mén)改為插棍門(mén),安裝于給煤機(jī)上部600mm處。4)伸縮節(jié)改為波紋管式,安裝于給煤機(jī)上方200mm處。圖五 改造圖照片一 改造形狀8、改造后總體情況下表為#3、4爐四臺(tái)原煤斗改造前后的情況對(duì)比表4 #3、

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