電廠原煤倉堵煤治理

1、PAGE PAGE 7 火電廠原煤倉堵煤治理【摘 要】 原煤倉堵煤是國內(nèi)各個火電廠在運(yùn)行期間頻繁遇到的問題，本文在指出“坍落流動”是引起原煤倉堵煤根本原因的基礎(chǔ)上，深入探討了解決原煤倉堵煤的有效方法，即通過改進(jìn)原煤倉倉壁材質(zhì)和原煤倉結(jié)構(gòu)布置，實(shí)現(xiàn)原煤在倉中的 “水銀流動”。 自2007年起，通過對幾十臺各種形狀原煤倉改造情況分析，驗(yàn)證了“水銀流動”改造理論的可行性?！娟P(guān)鍵詞】 原煤倉; 坍落流動;水銀流動;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。原煤顆粒在倉中滯流堵塞，已是各個火電廠在運(yùn)行期間頻繁遇到的問題，尤其在梅雨季節(jié)堵塞問題更為嚴(yán)重。特別是對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，為解決原煤倉堵煤問題，國內(nèi)外電力行業(yè)在這方面采取了多種措施，象

5、變截面原煤倉和半橢圓原煤倉的設(shè)計使用、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)原煤倉發(fā)生堵煤時，快速打開空氣炮儲氣罐的閥口，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，使倉中堵塞的原煤顆粒得以恢復(fù)重力流動。特點(diǎn)：空氣在原煤倉中的噴射是瞬間的，每次使用氣量有限，不會對倉體結(jié)構(gòu)造成破壞，并且不會產(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)原煤倉發(fā)生堵煤時，高壓油泵輸出高壓油驅(qū)動安裝在倉壁上的液壓缸，液壓缸通過連接機(jī)構(gòu)帶動清堵板主體沿倉壁內(nèi)側(cè)做上下往復(fù)運(yùn)動，對堵塞的煤層進(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)原煤倉發(fā)生堵煤時，激振器帶動與原煤倉相聯(lián)結(jié)的兩層振動套在軸線方向做阿基米德螺旋線運(yùn)動、在徑向做正弦波振動，使振動套與原煤顆粒相接觸的內(nèi)表面形成一個復(fù)合振動場，將粘附在振動套上的原煤顆粒剝離。特點(diǎn)：將易堵塞部位的原

7、煤倉壁換成振動斗，制造出一個高頻振動場，清除堵煤時方便、快捷、徹底。局限性：激振器激振力小時疏通效果不佳，激振力大時帶動整個原煤倉壁振動，對安全極為不利，不適宜在懸掛式原煤倉上安裝使用?！疤淞鲃印笔且鹪簜}堵煤的根本原因原煤在倉中是怎樣的一個流動狀況呢？目前公認(rèn)的流動狀況是“坍落流動”， 見圖三?！疤淞鲃印笔潜容^傳統(tǒng)的一種看法?！疤淞鲃印闭J(rèn)為：在原煤倉中，煤粒依靠其自身的重力向下流動，在流動過程中受到倉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；流動狀態(tài)分布上是中間區(qū)域煤粒先流動，近壁煤粒不流動，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、動過程。在“坍落流動”中，近壁煤粒是滑動摩擦力較大的煤粒與煤粒間的相對運(yùn)動，不是滑動摩擦力較小的煤粒與光滑倉壁間的相對運(yùn)動，近壁煤粒處于滯流狀態(tài)。近壁煤粒越長時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壁間的靜摩擦力增大，也就是說這部分近壁煤粒越容易滯流不動而貼壁生根。在中間區(qū)域煤粒流經(jīng)貼壁生根煤粒過程中，若流動煤粒的重力小于煤粒與煤粒間的滑動摩擦力時，流動煤粒將粘附到貼壁生根煤粒上而靜止不動，隨著時間的推移，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“坍落流動”是引起原煤倉堵煤的根本原因?！疤淞鲃印毙纬傻臈l件

9、4.1 “坍落流動”產(chǎn)生在變截面區(qū)域上以下對“坍落流動”做一個簡單的力學(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靠近倉壁，煤粒A若向下移動，須GAf1/sin+f2，GA為煤粒重力，為倉壁面與水平面的夾角，f1為煤粒A與倉壁的靜摩擦力， f2為煤粒A與煤粒B的靜摩擦力；煤粒B遠(yuǎn)離倉壁，煤粒B若向下移動，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兩個煤粒若要向下移動，這主要取決于f1/sin與f3的大小。對于豎直倉壁=900，sin=1， f1f3，A煤粒先移動，B煤粒后移動，A煤粒不存在滯流；對于傾斜倉壁900，sin

10、1，存在一個角度，使得f1/sinf3，B煤粒先移動，A煤粒后移動，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”。4.2 “坍落流動”存在于過大截面積以及流速突變的區(qū)域內(nèi)依據(jù)連續(xù)流動性方程可知，在流量一定條件下，流速與面積成反比。在原煤倉的上部，由于截面積較大，原煤的流動存在著“坍落流動”。表1為某公司一期#1、#2鍋爐原煤倉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 原煤倉下部各截面原煤流速序號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，雖然能起到松散原煤增強(qiáng)流動性的作用，卻使倉壁變小，原煤顆粒連續(xù)均勻流動狀態(tài)被截斷，促發(fā)了“坍落流動”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堵煤，反而加劇了原煤倉堵煤現(xiàn)象的發(fā)生。

12、原煤倉設(shè)計原則一般最容易起拱堵塞的部位是在垂直倉壁與錐形倉壁的結(jié)合部以及下部給煤機(jī)入口截門的上方橫截面突變的部位。為此，火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了此二處的設(shè)計要求：1） 大容量鍋爐的原煤倉宜采用鋼結(jié)構(gòu)的圓筒倉形式，下接圓錐形或雙曲線出口段；2）非圓筒倉結(jié)構(gòu)的原煤倉內(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。解決原煤倉堵煤的著手點(diǎn)清堵助流裝置是原煤倉堵煤現(xiàn)象出現(xiàn)后的疏通裝置，它并不能防止原煤倉堵煤的發(fā)生。若要防

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

14、過大，雙曲線形應(yīng)為最佳選擇。4）在相同面積下，圓形的線周長最短，原煤顆粒與倉壁間的摩擦力最小，原煤倉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壁上的開孔數(shù)量。6）在滿足給煤機(jī)出力的范圍內(nèi)盡量放大原煤倉底部口頸直徑。7）給煤機(jī)入口截門應(yīng)優(yōu)選插棍門。8）原煤倉長時間不運(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、伸縮節(jié)五部分組成。原煤倉下部圓錐體倉壁為12mm厚普通鋼板，內(nèi)襯有3mm厚0Cr13不銹鋼板。原煤倉堵煤問題該公司表現(xiàn)的較為嚴(yán)重，在雨季堵塞嚴(yán)重時，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為該公司原煤倉堵煤、影響負(fù)荷及投油助燃用量情況統(tǒng)計。表2 燃燒煤種特性值名 稱符號單位設(shè)計煤種校核煤種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號機(jī)組原煤倉堵煤影響負(fù)荷及投油助燃用量情況統(tǒng)計序號項(xiàng)目2009-2010年度斷煤次數(shù)耗助燃油影響負(fù)荷13號鍋爐原煤斗355次54.39T1966MW24號鍋爐原煤斗307次

18、30.39T843.2MW為解決原煤倉堵煤，該公司運(yùn)用“水銀流動”改造理論對原煤倉下部煤斗進(jìn)行了雙曲線改造。圖五為其改造圖，照片一為其改造形狀。該公司原煤倉改造后，經(jīng)受了梅雨季節(jié)的檢驗(yàn)，沒有再出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象。因此，對于原煤倉易堵煤的電廠，在實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，可以考慮選用“水銀流動”改造理論進(jìn)行驗(yàn)證。改造方案：1）將原煤倉下部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，與原煤倉對接組裝，煤斗內(nèi)表面保持平整，縱橫方向的焊縫采用T形交叉。2）倉體采用厚度10mm的不銹鋼板（0Cr18Ni9）制作。3）給煤機(jī)入口截門改為插棍門，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爐四臺原煤斗改造前后的情況對比表4 #3、