循环流化床锅炉煤仓防堵煤技术进展

 韩元培 李琦 冷栋云  

（开封龙宇化工有限公司；开封市聚甲醛基新材料重点实验室；河南 开封 475200）

文章已被锅炉技术杂志社录用，锅炉技术杂志投稿网址链接：http://www.zazhi114.cn/guolujishu

摘  要：煤仓堵煤是锅炉运行过程中普遍面临的难题，对锅炉的正常运转产生重要影响。本文对循环流化床锅炉煤仓堵煤的影响因素及机理进行了分析，综述了当前煤仓防堵煤技术现状及进展。提出了锅炉煤仓防堵煤应划分不同阶段，结合自身实际，综合多重技术措施，解决现煤仓防堵煤难题。

关键词：循环流化床锅炉；煤仓；堵煤；技术；影响

Development of anti-blocking technology for coal bunker of circulating fluidized bed boiler

Han Yuanpei Li Qi Leng Dongyun  

(Kai Feng Long Yu Chemical Co., LTD;Kai Feng Key Laboratory of new materials based on polyoxymethylene；Kaifeng 475200,Henan,China)

Abstract:Coal plugging of coal bunker is a common problem in boiler operation,it  has an important impact on the normal operation of the boiler. This paper analyzes the influencing factors and mechanism of coal bunker in circulating fluidized bed boiler, and summarizes the current status and progress of coal bunker anti-blocking technology. It is proposed that the coal bunker anti-blocking coal should be divided into different stages, combined with its own reality, comprehensive multi-technical measures to solve the problem of anti-blocking coal in the existing coal bunker.

Keywords:circulating fluidized bed boiler; coal bunker; coal plugging; technology; influence

循环流化床堵煤是锅炉运行过程中的常见问题，也是困扰锅炉运维护人员的普遍存在的行业共性难题。锅炉堵煤现象的发生轻则造成锅炉给煤量减少引起负荷骤减从而影响生产，重则造成锅炉断煤引起压火、甚至灭火而导致系统性停车，都会造成一定经济损失。在锅炉堵煤处理过程中，耗费大量人力、物力、财力。

锅炉堵煤主要发生在给煤机前的煤仓及给煤机后的落煤管，尤其以给煤机前的煤仓堵煤居多，处理起来难度大。随着技术的不断进步，锅炉防堵煤越来越多地被重视，从设计、施工、运行等方面都取得了长足的进步。循环流化床锅炉原煤仓堵煤现象是普遍存在的，是共性问题，原设计的防堵设施如煤斗内加装松煤器、空气炮等作用有限，本文针对循环流化床锅炉煤仓防堵煤技术进展进行探讨。

1锅炉煤仓堵煤影响因素

1.1煤质的影响

国内有关研究表明^[1-5]，煤质含水率及粒径对煤的流动性影响较大，在一定范围内，煤的含水率越高，粘度越大，流动性越差，越容易粘结；煤的粒度越小，分布越不广，可压缩性越好，团聚能力增强，流动性变差。实际生产中，循环流化床锅炉一般要求入炉原煤水分控制在6%以内比较适宜，最好不要超过8%；循环流化床锅炉的安全运行要求有良好的燃烧破碎、筛分系统，以保证进入流化床的入炉原煤控制在一定范围内，一般控制颗粒度不超过13 mm。

1.2原煤存放时间的影响

煤斗堵煤的表现形式主要是在煤斗的不同部位形成煤拱^[6]，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。影响原煤流动性的主要因素是煤的粘结性，通常与煤的水分有关。当煤含水较高时，在原煤斗及落煤管内就容易出现物料堆积、搭桥、粘壁的状况。锅炉停炉后，煤仓内有未用尽原煤在仓内长时间存放，由于煤仓密封不严，存煤与空气接触，吸附周围环境中的水分，会造成原煤在煤仓内结块。锅炉再次开车时，新上的原煤进入煤仓后出现架桥现象，无法正常进入给煤机，导致煤仓堵煤。我公司45t/h低压循环流化床锅炉不止一次出现过此类情况，不仅造成锅炉断煤压火，而且影响生产正常开展。因此，每次停炉时要增强计划性，需把煤仓内存煤燃烧完全后再停炉，避免因原煤因存放时间过长造成煤仓堵煤。

1.3煤仓自身结构的影响

   原煤仓下部一般均为锥形结构，上边直径较大，下边直径较小。煤仓内的煤对倾斜的煤仓内壁有一定压力，煤在流动时受到煤仓内壁摩擦力的作用，煤与煤之间也有摩擦力，靠近煤仓内壁处压力最大。煤仓内的煤在向下流动时，靠近边壁处流速最小，靠近边壁的煤就容易停止流动，形成边壁集煤现象，时间越长，不流动煤层也会越厚，最后形成拱并出现堵煤现象。90％以上的原煤仓堵塞都发在下部原煤仓出口以上l～2m的范围内^[7]。煤仓下煤时，原煤在水平方向膨胀、坚直方向压缩，应力呈被动塑性状态；随着煤仓由上往下尺寸的减小，压力越来越大，煤颗粒之间及煤与筒壁之间的摩擦力也越来越大，发生团聚现象，特征尺寸显著增大，所以堵塞主要发生在此段。煤仓内壁粗糙，也会影响煤的流动性，形成架桥现象，造成煤仓堵煤。

2锅炉煤仓防堵煤技术现状

王正峰^[8]研究了一种新型振动防堵煤斗在300MW循环流化床锅炉中的应用，装置由上、下两级悬挂式落料斗、仓壁悬挂振打装置、连接吊环、煤斗悬挂装置等组成，通过设置活动的结构，当对原煤仓和活动料斗进行振打时，不但仓壁产生振动，上、下两级落料斗也能产生水平方向的位移 ，带动不同部位的原煤 产生“错位”，有效地解决了煤仓堵塞难题。

徐印环、刘德稳^[9]对循环流化床锅炉原煤仓堵煤问题从设计上进行了探讨，通过开展抗剪强度试验，指出煤的抗剪强度指标和煤种没有直接内在的联系，不同产地煤的粘聚力、内摩擦角也都在同一数量级范围内波动，煤的抗剪强度主要取决于粘聚力的大小，内摩擦角对其影响不大。并对原煤仓进行了改造，采用等截面变化率的双曲线煤斗、原煤仓内增加摩擦系数较小的高密度高分子板作为内衬、加大原煤仓下料口尺寸，缩小原煤仓容积等，解决了循环流化床原煤仓堵煤问题，效果显著。

李军民、刘翔宇、李世岭^[10]在CFB锅炉原煤仓防治堵煤办法研究中，对循环流化床锅炉堵煤的原理、部位及国内常用的防堵方法及优缺点进行了阐述：煤仓堵煤主要是静力拱和粘结引起的堵煤，多发生在煤仓下部靠近出口段的锥形区域，目前国内几种常见方式主要从预防堵煤和治理堵煤着手，主要有煤仓下设置双曲线煤斗、煤仓内敷设光滑衬板、设置仓壁振动器、液压煤仓疏通机和旋转式煤斗清堵机等机械、煤仓外壁安装空气炮等方式。指出，预防煤仓堵煤宜结合实际，选取多种适宜的防堵煤技术相结合进行综合治理。

黄敦烈^[11]对茂名石化410t/h循环流化床锅炉原煤仓堵煤问题及经验进行了介绍，通过原煤仓下部增设二级缓冲煤斗并内衬不锈钢板、增大给煤机入料口的尺寸、给煤机入口气动闸门更换为插杆阀、煤仓内壁采用环氧树脂进行防粘处理、缓冲煤斗上增设空气炮等，防堵煤治理效果显著，经济社会效益显著。

黄虹^[12]、翟雪元等^[13]对超高分子量聚乙烯衬板在煤仓防堵煤的应用进行了探讨，超高分子量聚乙烯衬板摩擦系数小，证实了在原煤斗内内衬超高板可有效改善煤的流动状况，解决粘堵煤问题，并对安装工艺进行了说明。

王红等^[14]探讨了中心给煤机新技术在循环流化床锅炉原煤仓棚煤、堵煤中的应用情况，中心给料机在锅炉原煤仓经过两年多的应用，没发生过因煤仓棚煤而减负荷现象发生，对于防止煤仓堵煤效果较好，具有推广应用价值。

申健^[15]介绍了回转壁式煤斗清堵机在预防煤仓堵煤中的应用，结果表明，该设备在实际中取得了较好的使用效果，能有效改善煤仓频繁断煤问题，达到预期目的，并已在多家电厂成功应用。

常玉敏^[16]对涡旋式原煤仓清堵设备原理、构造、适用范围、应用效果进行了阐述，具有适用范围广、用户满意度高、密封性能好、节能效果显著的特点，是目前所有原煤仓清堵，疏松设备中最可靠，效率最高的清堵设备。

吕明、刘新宇^[17]从原理上对防堵双曲线煤斗的设计进行了研究，在煤仓下设置双曲线煤斗是一项防止堵煤的有效措施，通过计算阐明了双曲线煤斗的几何特征、几何尺寸的选择，在煤粘结性一定的条件下选择合适的煤斗截面收缩

率能够改善煤流情况，从而避免或减轻堵煤现象。

3展望

循环流化床锅炉煤仓堵煤主要受煤质、煤仓的影响，防堵煤主要从控制原煤含水率、优化煤仓结构、配置防堵煤设备等方面进行考虑。

煤仓防堵煤可从以下几方面着手，一是新建煤仓，可根据锅炉大小配备相适应的煤仓以防止煤仓长时间储煤；煤仓设计时采用有成熟应用经验的双曲线设计形式以提高煤的流动性，减小堵煤几率；煤仓内壁采用摩擦系数小的超高分子量聚乙板等材料作为内衬以改善煤流；采用含中心给煤机等的防堵机械的煤仓。二是已有煤仓改造时，为降低改造难度和成本，可在原煤仓下部增设缓冲煤斗，增大煤仓至给煤机之间落煤管的尺寸，煤仓内壁进行防粘处理。三是配置防堵和清堵设备，根据实际情况安装空气炮、仓壁振动器、煤仓清堵疏通机等。

随着锅炉煤仓防堵煤技术的不断进步和实践应用经验的不断丰富，通过采取多重措施并举，煤仓堵煤将不再是困扰锅炉运行的难题。

参考文献

[1]孙佳楠，范超.含水率及粒径对煤的抗剪强度影响研究[J]煤炭技术，2017（1）:184-187.

[2]金燕，姚力，樊保国.含水量对府谷煤煤粉流动特性的影响[J]太原理工大学学报，2017，48（3）:481-485.

[3]孔艳丽，周永刚，赵虹.不同水分、压力对原煤颗粒体系流动特性的影响[J]煤炭学报，2012，37(z2) ：420-425.

[4]王川红，郭晓镭，龚欣等.粒度、湿含量对神府烟煤煤粉流动性参数的影响[J]华东理工大学学报：自然科学版，2008，34(3) ：377-382.

[5]王光，杨春.35t/h循环流化床锅炉堵煤问题的分析与改进[J]应用能源技术，2003（3）：23-25.

[6]董智明.火电厂锅炉原煤斗堵塞问题的分析与改进[J]广西电力工程，2000（1）：37-39.

[7]杨洋.电厂锅炉原煤仓堵塞原因分析及治理措施[J]电力安全技术，2012,14（14）：13-15.

[8]王正峰.300MW循环流化床锅炉振动防堵煤斗的研究和应用[J]电力与能源，2013（9）：406.

[9]徐印环，刘德稳.CFB锅炉原煤仓堵煤问题的设计改进[A]；全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网2006技术交流会论文集[C]；2006年.

[10]李军民，刘翔宇，李世岭.CFB 锅炉原煤仓防治堵煤办法研究[J]煤炭与化工，2013，36(8) ：70-72.

[11]黄敦烈.410t/h循环流化床锅炉原煤仓堵煤问题改造探析[J]机电工程技术，2007，36(12) ：101-102，118.

[12]黄虹.超高分子量聚乙烯衬板在安顺电厂的应用[J]贵州电力技术，2000，3(1) ：29-30.

[13]瞿雪元，郑丽华，金圭.用超高分子聚乙烯板作贮煤塔衬里[J]煤矿机械，2006,27(2) ：329-330.

[14]王洪，冷杰等.中心给煤机在电站锅炉给煤系统中的应用研究[J]锅炉制造，2012(5) ：5-7.

[15]申健，韩诤言 .回转壁式煤仓清堵装置在火力发电厂中的应用[J]河南电力，2013(3) ：43-44,47.

[16]常玉敏，韩晓东 .内置涡旋式原煤仓防堵技术在煤电输煤系统的应用[A]；第二届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集[C]；2013年.

[17]吕明，刘新宇.为防止堵煤双曲线煤斗的设计[J]电力建设力，2005,26(10) ：16-18.