煤倉(cāng)底部料斗的選型和設(shè)計(jì)總結(jié)

陳延棟,田成兵,李成林

(山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司, 山東章丘 250200)

多年來(lái)，無(wú)論燃煤鍋爐還是氣化裝置，物料在下料過(guò)程中，料倉(cāng)經(jīng)常會(huì)發(fā)生結(jié)拱、堵塞現(xiàn)象。煤倉(cāng)堵煤成為影響裝置穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。煤倉(cāng)主要有圓形和方形兩種結(jié)構(gòu)，底部料斗除普通的圓錐和方錐料斗外，還有雙曲線料斗、蝦米形料斗。同時(shí),配備刮板清堵機(jī)、空氣炮、倉(cāng)壁振打氣錘等輔助設(shè)備。山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司的水煤漿氣化裝置以原煤為主要原料，入煤倉(cāng)的原煤粒度要求為10 mm以內(nèi)，每個(gè)原煤倉(cāng)容積為998 m3。在煤倉(cāng)底部料斗的防堵設(shè)計(jì)中，綜合考慮日常運(yùn)行和維護(hù)檢修等因素，不斷優(yōu)化料倉(cāng)結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的輔助配套設(shè)施。

1 原設(shè)計(jì)料斗

原煤倉(cāng)設(shè)計(jì)中,上部為長(zhǎng)方形料倉(cāng)，尺寸為11 000 mm×6 000 mm×9 800 mm，原煤倉(cāng)下部的錐段料斗高為12 000 mm。下部料斗配有低壓氮?dú)夤芫€，料倉(cāng)的底部配有旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)，料倉(cāng)出口連接稱重給煤機(jī)的進(jìn)口電動(dòng)插板閥，稱重給煤機(jī)入口處設(shè)有煤流整形裝置[1]。

煤流整形裝置安裝在煤斗底部出口端和給煤機(jī)皮帶上方的空間，形成合理的導(dǎo)料槽區(qū)域，可消除出料口處裙邊檔板灑煤及煤流形態(tài)頻繁變化的現(xiàn)象，使煤流動(dòng)態(tài)自然成形，保證煤流形態(tài)更加規(guī)則、穩(wěn)定、勻稱，符合輸送膠帶運(yùn)行煤流形態(tài)的要求，使煤流輸送與稱重達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)[2]。

旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)運(yùn)行方式有多種，一般可選擇定時(shí)旋轉(zhuǎn)、持續(xù)旋轉(zhuǎn)或自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。自動(dòng)旋轉(zhuǎn)模式下，一旦料倉(cāng)發(fā)生堵塞，與旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)相連的斷料傳感器會(huì)發(fā)出斷料信號(hào)，啟動(dòng)清堵機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)嚙合齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件運(yùn)轉(zhuǎn)，破除倉(cāng)壁結(jié)拱部位，打破物料結(jié)拱受力點(diǎn)，破除其形成蓬料、結(jié)拱的基礎(chǔ)，使物料形成渦旋流動(dòng)。倉(cāng)內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài)由中心流重新恢復(fù)為整體流，從而解決料倉(cāng)中顆粒物出料過(guò)程中的堵塞問(wèn)題。

日常運(yùn)行時(shí)，在旋轉(zhuǎn)不到的短節(jié)處，特別是清堵機(jī)下口至給煤機(jī)進(jìn)口段，會(huì)存在一定的堵煤隱患。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)清堵機(jī)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部件較多，檢修時(shí)要將煤倉(cāng)徹底清理，檢修難度相對(duì)較大。

2 料斗的優(yōu)化

普通錐形料斗的截面積隨高度變化，無(wú)法保證物料在料倉(cāng)下部料斗中的流動(dòng)性，這是發(fā)生堵料的重要原因之一，也是防堵的關(guān)鍵所在。在物料特性穩(wěn)定的條件下，料斗的截面決定了物料顆粒的流動(dòng)特性，而等截面收縮率的雙曲線料斗可明顯改善物料的流動(dòng)特性。

雙曲線料斗加工成圓形比較困難，一般采用方形雙曲線料斗，即4個(gè)側(cè)壁均為雙曲面，上口尺寸為2 000 mm×2 000 mm，下口尺寸為650 mm×650 mm，高為2 028 mm。雙曲線料斗殼板采用碳鋼板襯S30408鋼板，為了保證襯層不銹鋼和碳鋼較好貼合，在覆層不銹鋼板上鉆一定數(shù)量的小孔(直徑為φ15 mm)，把小孔焊滿后再打磨，保證料斗內(nèi)壁光滑。雙曲線料斗內(nèi)部無(wú)任何旋轉(zhuǎn)部件，既免維護(hù)也不需要任何能耗。

雙曲線料斗下部有一方形直短節(jié)供安裝時(shí)調(diào)整用，此直短節(jié)和方形電動(dòng)閘板門形成垂直結(jié)構(gòu)，此處易造成黏壁、搭橋、棚堵。由于沒(méi)有設(shè)置其他輔助防堵設(shè)施和人孔門等，在物料異常情況下，人工清堵比較困難。

3 料斗的再優(yōu)化

雖然方形雙曲線料斗相對(duì)圓形雙曲線料斗更易加工，但方形料斗的4個(gè)邊角流動(dòng)性稍差，防堵效果不如圓形料斗，需要進(jìn)一步優(yōu)化料斗的線形。多圓錐組合體的蝦米形料斗采用不等高圓臺(tái)組合拼接而成，比較容易加工，其線型曲線不會(huì)形成固定的焦點(diǎn)，是一種非等截面收縮率的近似雙曲線料斗。由于蝦米料斗各節(jié)段的高度、截面收縮率不等值，且倉(cāng)壁傾角、煤斗壁受壓點(diǎn)綜合受力方向、原煤顆?；瑒?dòng)安息角等不斷變化，當(dāng)煤斗越往下,則安息角越小、摩擦力越小、阻力越小。

在煤斗容易結(jié)拱的臨界點(diǎn)下方再加裝倉(cāng)壁空氣振打氣錘，使其沖擊力大于該段煤斗區(qū)域的平衡摩擦力，能夠有效助流、破拱、防堵、清堵[3-4]?？諝庹翊驓忮N采用水平對(duì)置安裝，有多種運(yùn)行方式：一是與堵煤信號(hào)聯(lián)鎖，當(dāng)煤量減少時(shí)即開(kāi)啟振打；二是設(shè)定振打頻次，如1 h/次、每班一次等；三是手動(dòng)開(kāi)啟振打。

為進(jìn)一步優(yōu)化料斗曲線，把方形插板門直管段改為圓形插板門，使整個(gè)料斗從上到下始終保持曲線形態(tài)。考慮到煤質(zhì)黏度、濕度較大等特殊情況，可能出現(xiàn)煤黏在倉(cāng)壁上振打不下來(lái)的現(xiàn)象，這就需要由人工通過(guò)人孔門或觀察孔進(jìn)行清堵。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤質(zhì)正常的情況下,雙曲線料斗、旋轉(zhuǎn)清堵器和蝦米形清堵料斗等設(shè)備均能正常工作;在煤質(zhì)發(fā)黏或水分較大等特殊情況下，均會(huì)出現(xiàn)不同程度的堵料現(xiàn)象。在料斗的選型和設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)物料特性、設(shè)備特點(diǎn)、能耗、清堵效果等因素綜合考慮，選擇適合相應(yīng)物料的防堵料斗，盡量避免發(fā)生堵料現(xiàn)象。