多边形曲线落煤筒在输煤系统中的应用

柔艳成 金虎 周全

河北国华沧东发电有限责任公司， 河北 061110

【摘 要】：针对输煤系统落煤筒堵塞，输煤栈桥粉尘浓度超标，落煤筒腐蚀磨损漏煤，皮带运行跑偏、撒落煤等问题，提出将原传统落煤筒改造为曲线落煤筒。改造后，彻底解决了落煤筒堵塞、落煤点不正、皮带运行跑偏等问题，使粉尘浓度降低到4㎎/m³以下，噪音降低到70dB，输煤系统堵煤落煤情况得到明显改善，现场环境卫生水平提高。

【关键词】：抑尘；防堵；输煤系统；多边形：曲线

1 输煤系统概述

河北国华沧东发电有限责任公司（以下简称国华沧东电厂）输煤系统从煤棚到原煤仓的6号-9号皮带机为双路设计，1用1备。设计带宽1.4m，带速2.5m/s，输送量1500t/h，落煤筒横截面为1.1m的正方形。落差较大的转运站配备锁气器，以减缓煤流下落过程中产生的冲击力，导料槽落煤点处设计了缓冲托辊或缓冲穿等设备。

2 存在的问题及原因分析

输煤系统运行时，常出现落煤筒积煤、堵煤，皮带跑偏，噪音大，以及导料槽出口喷粉等现象，输煤栈桥内粉尘浓度超标，给电厂安全文明生产带来较大影响。

2.1冲击性堵煤

传统方形落煤筒煤流与管壁冲击角过大，经过碰撞后原有的动能损失殆尽，不利于煤的连续流动。落煤筒内表面粗糙、摩擦系数高、溜槽倾角偏小，在煤质较差、湿度较大时，物料逐步从底部和两侧直角部位开始形成挂料。挂料越积越厚，不断减小落煤筒的过流面积，最终导致淤煤、堵煤。

2.2电动三通挡板无法切换

因物料从皮带抛出后几乎呈垂直角度冲击头部漏斗，如果物料水分含量偏高，就会在头部漏斗不断堆积，造成堵煤。头部漏斗积煤和堵煤会造成电动三通挡板无法切换，而清理工作量大且有危险性。冲击点堵煤常发生在落煤筒拐角处以及料斗侧面。

2.3落煤点不正，胶带跑偏

传统设计方式是落煤筒中心同皮带中心交叉，在转角落差较小时，落煤筒下部的物料必然冲刷导料槽对侧，引起皮带受料偏载和对导料槽的冲击，造成漏料、撒料和扬尘，导致皮带重载跑偏。导料槽承受的冲击大，导料槽密封系统（防溢裙板）频繁损坏，栈桥撒煤漏粉现象严重。

2.4物料下落产生强烈的诱导风

在各转运站，物料由匀速直线运动突然转变为自由落体运动，下落的分散物料产生强烈的诱导风，将物料粉尘吹起。诱导风进入导料槽后受空间的限制，风速高达7—15 m/s，除尘器无法彻底吸取运动携带的大量粉尘(负压除尘要求理想风速3m/s以下)。由于导料槽密封差，粉尘常从导料槽入口、出口、左右两侧溢出。

2.5噪音大

煤在下落过程中与落煤筒筒壁相互碰撞，产生强烈的噪音，有时可达90dB以上。

3 多边形曲线落煤筒特点

为了消除上述缺陷，国华沧东电厂决定对输煤系统进行改造。利用离散学(DEM)原理，对物料、空气二相流的状态进行详细分析，研究物料粒子的弹性、黏性、塑性、形变等级、滑动、膨胀和流动性，采用三维动态模拟分析技术，分析煤流的滑落过程，设计了新型防堵抑尘曲线落煤筒。该落煤筒有以下特点。

3.1 防堵抑尘

采用流线型弧形落煤筒，对煤流进行全程导流，防堵抑尘曲线落煤筒使煤流从无序坠落转变为可控的滑落过程，使燃煤在上下级皮带机转换过程中导料槽内部诱导风减小，控制粉尘产生，且可提高除尘器的除尘效率。

3.2煤流速度可控

通过合理设计落煤筒弧形和面积，可以有效控制煤流的轨迹和速度，减小了煤流携带的空气量，避免形成高压气流，有效地抑制了燃煤转运过程中产生的扬尘。

3.3煤流冲击减小，防止皮带损伤

流线型的弧形落煤筒设计，减小了煤流与筒壁冲击角，降低了湿煤、粘煤的堵塞概率。独特的多边形断面结构形式，在输送的过程中保证煤束始终处于“裹紧”状态，减小了与空气的接触面。通过合理控制煤流的出口速度和方向，减小了煤流中大块杂物对皮带、托辊的冲击，延长皮带的使用寿命。

3.4消除落煤点不正、皮带跑偏现象

在散料输送转运过程中，当输送量和煤种密度发生变化而引起落料点不居中时，可通过调整头部导流集流装置，使弧形导流装置根据落料点情况进行调节，以保证落料点居中，减少了因落煤筒落料不居中而出现的接料皮带跑偏现象。

3.5降低噪音

多边形曲线落煤筒内部衬板采用双金属复合板组合结构，运行中煤流与筒体接触均匀，煤流的平滑运动减少了煤块的碰撞摩擦，可大幅度降低现场噪音。

4 两种落煤筒参数比较

表1为传统落煤筒与多边形曲线落煤筒的总体情况比较。

表1 落煤筒总体结构情况比较

项目	多边形曲线落煤筒	传统方形落煤筒
断面形状	落煤筒断面几何形状较小、无死角；煤流与筒壁冲击角方向均按管道圆形截面的切向方向；沿断面方向不易积煤、堵煤	落煤筒断面几何形状比相管应的圆形曲线落煤筒断面面积大，而且拐角多、死角多；落煤筒内煤流与管壁直接冲击；沿断面两边夹角处很容易积煤、堵煤
空间夹角	落煤筒是以空间角形式布置曲线落煤筒，在落煤筒内对煤流进行全程导流，使煤流从无序坠落转变为可控的滑落过程	落煤筒无法形成空间角布置形式
煤筒内煤流下降方式	以空间角形式布置曲线落煤筒，煤流在落煤筒内完全沿筒壁滑动到接料皮带上	落煤筒无法实现空间转弯布置，落煤筒内煤流以冲击筒壁的方式坠落到接料皮带上，或者靠下部挡板调节到接料皮带上

5 改造效果

通过对比分析，决定在输煤系统5号皮带机、6号—7号皮带机处，将方形落煤筒改造为多边形曲线落煤筒。制造厂家与电厂的有关技术人员经过现场实地勘察，对两级皮带机落差、带速及煤种等参数进行了分析研究，设计制作了6号—7号皮带机与5号皮带机的多边形曲线落煤筒，并在现场实施了改造。表2为曲线落煤筒主要设计参数。

表2 两种落煤简主要设计参数对比

项目	多边形曲线落煤筒	传统方形落煤筒
项目总投资/万元	98	40
粉尘浓度㎎/m³	3～6	6～18
噪音/dB	＜80	80～95
落煤筒使用寿命/年	12～15	6～10
下级皮带使用寿命/年	8～10	5～8
皮带上煤出力/（t/h）	1200～1500	1000～1200
落煤筒堵煤情况	从不堵煤	经常堵煤
平均维护费用/（万元/年）	0.5	4.5

改造后，煤流与筒体接触均匀，煤流的平滑运动减少了煤块的碰撞摩擦，导料槽内部正压减小，除尘器效率得以提高，无落煤筒积煤等问题造成的胶带跑偏情况，煤流对胶带的冲击力减小，延长了胶带的使用寿命，现场噪音也大幅降低。

7 结束语

国华沧东电厂通过对输煤系统落煤筒进行改造，大幅改善了输煤廊道的工作环境，现场噪音明显降低，有效地控制了输煤系统原煤在转运过程中粉尘的产生，解决了栈桥粉尘浓度超标问题，消除了易引发火灾等安全隐患，经济效益、社会效益显著。

参考文献

[1]《火力发电厂运煤设计技术规程(第1部分)：运煤系统》，中国电力出版社，2004。

[2]《湖北凯瑞知行科技有限公司曲线落煤筒产品技术说明书》，湖北凯瑞知行科技有限公司，2017。

作者简介：

柔艳成（1982-），男，工程师、从事输煤系统设备检修及维护工作，