在火力发电厂锅炉运行体系中,原煤仓作为原煤存储与输送的关键环节,其运行状态直接影响给煤系统的稳定性。
然而,原煤仓内堵煤、结拱是行业内高发且顽固的问题——原煤在仓内堆积过程中,易因各种因素形成 “搭桥”“挂壁” 或坚硬煤拱,导致原煤无法顺畅下落至给煤机,轻则造成给煤量波动、机组负荷不稳定,重则引发给煤机断煤、锅炉燃烧失衡,甚至触发锅炉灭火等严重安全事故,给电厂带来巨大的经济损失与安全风险。
1. 常见类型
原煤仓内堵煤、结拱根据形成形态与位置,主要分为以下两类:
● 结拱(搭桥):原煤在仓内漏斗段或出口处,因颗粒间摩擦力、附着力增大,形成横跨仓体的“拱形结构”(俗称 “搭桥”)。这种煤拱坚硬稳定,会完全阻断原煤下落通道,导致给煤机断煤。
● 挂壁堵煤:原煤因水分、粘性物质影响,附着在煤仓内壁形成 “挂壁层”,且随时间推移不断增厚。一方面,挂壁会缩小仓内有效容积,减少储煤量;另一方面,挂壁煤块易因震动或自重脱落,形成 “大块煤冲击”,不仅可能砸损给煤机设备,还会导致瞬时给煤量骤增,破坏锅炉燃烧平衡。
● 威胁机组安全运行:结拱导致的断煤会使磨煤机入口煤量骤减,出口温度急剧升高,触发磨煤机跳闸;若未能及时处理,会进一步造成锅炉炉膛燃料供应不足,火焰减弱甚至熄灭,引发机组非计划停机,严重时危及整个发电系统的安全。
● 降低机组运行经济性:堵煤、结拱发生后,电厂需投入大量人力、时间进行人工疏堵,不仅增加运维成本,还会导致机组负荷被迫降低,发电量减少;同时,频繁的堵煤会加剧给煤机、煤仓内壁的磨损,缩短设备使用寿命,增加设备维修与更换费用。
● 增加人员安全风险:传统人工疏堵(如人工敲打、进入仓内清理)需工作人员在煤仓附近或仓内作业,存在煤块坠落、仓壁坍塌、人员窒息等安全隐患,对作业人员人身安全构成直接威胁。
二、原煤仓堵煤、结拱原因分析
● 水分含量过高:夏季雨水多或原煤存储环境潮湿时,原煤水分含量升高,颗粒间粘性显著增强。潮湿原煤易附着在仓壁上形成挂壁,且颗粒间摩擦力增大,在仓内漏斗段极易相互咬合形成稳定煤拱,这是多雨季节堵煤、结拱高发的核心原因。
● 原煤颗粒级配不均:若原煤中细粉含量过高(如煤粉占比超过 20%),细粉易填充在粗颗粒间隙中,增大颗粒间的附着力与摩擦力;若粗颗粒占比过高,则易在仓内出口处形成 “颗粒卡阻”,两种情况均会显著增加结拱概率。
● 原煤粘性物质含量高:部分煤种(如褐煤、长焰煤)含有较多沥青质、胶质等粘性物质,在仓内堆积过程中,这些粘性物质会将原煤颗粒粘结成大块,形成坚硬的煤拱或挂壁层,且疏堵难度远大于普通原煤。
● 仓体锥度不合理:部分老旧煤仓的漏斗段锥度偏小(角度小于 60°),原煤在下落过程中,仓壁对原煤的支撑力过大,易导致原煤在漏斗段堆积 “搭桥”;若锥度过大,虽能减少结拱,但会导致原煤下落速度过快,易引发 “冲料” 现象,同样影响给煤稳定性。
● 仓壁材料摩擦系数高:传统煤仓内壁多采用普通碳钢,表面粗糙,原煤与仓壁的摩擦系数较大,原煤下落时易因摩擦阻力过大而停滞、挂壁,为堵煤、结拱埋下隐患。
● 出口尺寸偏小:煤仓出口直径若小于原煤最大颗粒直径的3倍,或出口处未设置导流结构,原煤易在出口处形成 “卡堵”,进而向上延伸形成煤拱。
● 煤仓进料方式不合理:若原煤通过皮带直接冲击煤仓某一固定位置,会导致原煤在仓内堆积不均,形成局部高浓度堆积区,增加结拱概率;同时,冲击力度过大还会导致原煤颗粒破碎,细粉含量升高,进一步加剧堵煤风险。
● 长期低料位运行:煤仓长期处于低料位(料位低于 1/3)时,仓内原煤对底部煤拱的 “压力支撑” 不足,易导致原煤颗粒间形成稳定的拱形结构;此外,低料位会使仓内空气流通加快,原煤水分蒸发不均,也可能引发局部结拱。
● 日常维护不到位:未定期对煤仓内壁进行清理,挂壁煤层持续增厚;未及时检查煤仓疏松设备(如振打器、空气炮)的运行状态,导致设备故障时无法及时破拱,均会使堵煤、结拱问题反复发生。
三、传统破拱局限性与解决方案