筒仓和欧罗仓储煤特点分析

张 晓

(华能国际电力股份有限公司上海石洞口第一电厂，上海 200942)

筒仓和欧罗仓储煤特点分析

张 晓

(华能国际电力股份有限公司上海石洞口第一电厂，上海 200942)

随着国家制定新的环保政策，原先发电企业储煤的条形煤场已不能适应环保要求了，采用筒仓储煤是较好的方式，但欧罗仓的出现给了用户新的选择，欧罗仓通过解决堆料时的抛堆问题，解决了筒仓一些固有缺点，同时降低了总的储煤投资造价，并能与较大的运煤船建立良好的匹配性，降低运输成本，但欧罗仓的使用也带来了协调计划管理要求。

筒仓；欧罗仓；抛堆；仓船匹配

因为环境保护的要求和露天煤场固有的缺点促使用户开始选择密闭储煤的方式——筒仓，筒仓具有全封闭的储煤空间，较好的进出料方式等优点，但昂贵的造价也是无法回避的现实，如今在欧洲出现了一种新型储煤仓，即欧罗仓。欧罗仓能够显著的降低单位储煤量所需的造价，与筒仓相比既有相同点，又有许多不同的特征，欧罗仓在国外储煤已有实例。但欧罗仓储煤在国外出现的时间并不长，国内还没有实际的应用，而筒仓应用的时间却很长。

目前，国内建造的最大储煤筒仓为4万m3(再大容积的筒仓由于经济性差应用极少)，筒仓直径约40 m，高度超过45 m以上，顶部布置环形布料机用于进料，下部配置环形卸料机、环形给料机来出料。而在国外应用到储煤的欧罗仓已达到10万m3容积，直径55 m，高约45 m，欧罗仓内上部布置环形小车，中心布置伸缩落煤管，以及吊挂在仓内的螺旋机起到堆取料机的作用，下部配置活化给料机控制煤炭流量。在其它方面筒仓与欧罗仓，如检测、惰化设备十分类似。从体型上看，由于欧罗仓的容积大于筒仓，存放同等煤炭数量需要筒仓数量超过欧罗仓数量的2倍以上，例如：存放27万t煤炭，需要8只4万 m3的筒仓，而欧罗仓只需要3只就够了。

尽管欧罗仓与筒仓外形相似，但仔细分析后能够发现储煤特点的不同之处也非常明显，这些不同之处涉及方面较多。在实际的储运煤过程中，煤炭的粘性、粉尘、自燃等特性会影响到用户投入的人力、能耗和费用，特别一些经济煤种时这些特征更加明显了。本文从堆取料方式、仓容大小、进出料的特点等三个方面的对筒仓和欧罗仓进行分析，推测欧罗仓相对筒仓的不同特点，以此来获得一些对欧罗仓储煤特性的认识。

1 储煤特点起源与堆料方式

煤炭堆砌的方式和过程极大的影响到形成煤堆后煤堆表现出的特征。如今绝大多数堆砌煤炭时采用的是直接抛撒堆料方式，可以称之为“抛堆”。筒仓的进料方式就是这种抛堆方式，而欧罗仓则采用专门的螺旋机来无落差堆料，避免了“抛堆”，不同的堆料方式会产生不同的结果。

(1)煤炭抛落到受料面上产生了夯击的作用。堆积的煤炭会受到后续下落煤炭的连续冲击，当煤炭下落时的落差越大，受料面煤炭受到的冲击力就越大。当煤炭的粘性较大时，煤炭流动性较差，在冲击作用下煤炭颗粒扩散的位移量变小，相互间的挤压导致煤炭颗粒之间的间隙变小，密实度增加，形成一种夯实的现象，当筒仓内料位较低时，落差可达20～30 m，煤炭下落的速度超过20 m/s，如果每小时入仓煤炭1 500 t，这样冲击力产生的夯实程度可想而知。环形布料机的布料区集中在内外两个环上，在这两个同心的环状受料区域内煤炭受冲击大于环间区域；另外抛落时大颗粒煤炭会弹落到较远的区域；再者输煤量也不是恒定的，致使冲击力始终变化，在煤炭粘度较大时会造成筒仓内堆砌后的煤炭密实度即使在同一水平面上也不相同。密实度大的煤炭就是所谓的“结团、结块”现象。筒仓出料是依靠筒仓内上部煤炭自重将下部的煤炭压出去，是“挤牙膏式”的出料，在筒仓底部出料口是两个同心的倒置的锥环，当煤炭到达锥形出料口时，受到了上部煤炭的压力和两个锥形斜面反作用力，这三个力又形成了一种挤压效应，如果原本密实度高的煤团到了锥型出料口时再次受挤压会变得更加密实，当致密的煤团抵抗住上部煤炭的重力时，就会阻塞出口，形成 “搭桥”现象，导致输料中断。然而筒仓一旦出现这种堵煤情况并无良好的解决对策。而欧罗仓不同于筒仓，布料的螺旋机与受料面在较小的高度(0.3～1 m)下进行布料，布放的煤炭几乎不对受料面产生冲击，因而在遇到粘性较大的煤炭时不会发生煤炭被夯实的现象，欧罗仓内同一水平高度，煤炭的密实度一致，煤炭间相互作用力较均匀，从根本上避免了煤炭形成结团、结块现象的发生。

在欧罗仓中煤炭密实度均匀，颗粒之间的相互牵连、作用力较小，始终处于较为松散的状态，当下部活化给料机输出煤炭时，上部的煤炭容易形成自然坍塌，在活化给料机的上方能够形成出煤通道。欧罗仓的取料是依靠螺旋机的反向旋转来取出上表面的煤炭，这是一个主动刮取的过程。

从这样的分析可以看出，堆取料方式的不同带来了欧罗仓对煤炭粘性的适应能力比筒仓强的优点。如果在实际储煤运行过程中，通过制定相应的管理制度，在储存粘性较大煤种时，间隔开启活化给料机，来保障中心落料孔的存在(必要时增加倒仓设备)，那么即使再粘稠的煤炭一样进出自如了，但是欧罗仓的煤炭堆取都是依靠螺旋机来完成，螺旋机本身对粘性煤炭的适应能力也是十分关键的因素。

另外，有粘性的煤炭长期存储时会发生粘结现象，这使的煤炭在筒仓出料口更易堵塞，而欧罗仓中的煤炭只要使落煤通道形成后，即使长期存放粘性煤炭也不会影响以后的出料。可以得出在储存粘度煤炭时，欧罗仓储煤时间较筒仓长，可以长期存放。

(2)筒仓中的煤炭不均匀性会使筒仓壁上受作用力也不均匀，当煤炭温度受到外界温度影响而变化时，产生的作用力会进一步变化；其次，煤炭抛堆时产生的冲击力，这些作用力最终都要靠筒仓本体来承受；再则，筒仓中的煤炭在出料时是向下运动的，运动时，会导致筒仓壁受到煤炭的作用力不断变化。而欧罗仓中的煤炭在堆砌过程中是有序的“轻放”的，同一水平面上煤炭密实度一致的特点，使得欧罗仓中的煤炭有点类似“某种液体”，煤炭自重产生的压力均匀作用在仓壁上，并且存储的煤炭始终处于静止状态。这也就解释了欧罗仓的仓壁比筒仓的仓壁强度要求低，实际建造欧罗仓的仓壁在国外厚度仅0.5 m，而国内筒仓仓壁厚度却要达到1 m以上，即使这样国内的筒仓在实际使用也出现过开裂的案例，仓壁的厚度又影响到土建的成本。

(3)欧罗仓堆料过程中煤炭无冲击，是有序的堆砌起来的，煤炭中间会均匀的分布着许多间隙，就像“毛细血管”，当欧罗仓底部设置的氮气喷头(绝氧设备)喷出氮气时，氮气就能比较均匀的散布到煤堆中所有的空隙中，由于是静止堆放，这样的毛细气道始终存在，有利于煤炭颗粒被氮气包裹，防止煤炭氧化。而筒仓中的煤炭由于密实度不一致，毛细气道在密实度较高的煤团处发生阻断，这使得氮气难以扩散到所有的区域，因而同样易自燃的煤炭在欧罗仓中比筒仓中更容易形成绝氧环境，这有利于煤炭的长期存放安全。

(4)当煤炭抛堆时，快速下落的煤炭受到空气阻力的作用会产生扩散趋势；原先稳定的气压环境因此发生改变，下落煤炭速度越大，越会形成了较大、且紊乱的气流，这些气流带动着小颗粒的煤炭扩散到更远的空间，形成扬尘。如果筒仓中原先的料位较低时，煤炭下落足以产生较大的扬尘，在相对密闭的筒仓内部产生如此高浓度的煤炭粉尘是不利于运行安全的。然而煤炭进入欧罗仓时，是通过布置在中心的伸缩落煤管，直径较小的伸缩落煤管对粉尘的扩散起到了约束作用，使得下落的煤炭产生的扬尘较少，伸缩落煤管底部堆积的煤炭也能阻隔扬尘直接进入欧罗仓内；另外布料的螺旋机可以在与堆料面极小的落差下完成堆砌煤炭，在这过程中产生的扬尘是很少的，因而，在作业时欧罗仓内的粉尘浓度会相对较低，特别在对一些易自燃的、粉尘较大的煤种来说，有利于作业安全。

2 仓船匹配关系的重要性

靠近沿海、内河的发电企业主要依靠散货船来运输煤炭，这些散货船运煤的吨煤单价与船的吨位成反比，一年的耗煤量产生的运费差价非常可观，正因为这种原因，一些内河码头也相继升级到5万t以上，力求能够使用更大的船运煤。对于发电企业来说，多煤种的配煤掺烧是降本增效的主要方法。存放的煤种越多，选择的余地越大，配煤方式的灵活性越能体现，由于筒仓和欧罗仓的出料面只有一个，一只仓一个时刻只会有一只煤种可供选择，那么储煤仓的数量越多越好，但现实的情况却是大多数的运煤船一航次一条船只运输一种煤炭，一条载煤6万t的船如果转运的储煤仓中，考虑到卸煤时间，对与筒仓来说就可能装入2只筒仓，如果更大的煤船会使得2只或3只筒仓变成一种煤种了，这导致实际储煤的种类减少。同样的情况对于欧罗仓来说一只仓就可轻松接纳9万t的煤炭，有多少只欧罗仓就至少可以存放多少煤种。可见，储煤仓时储煤容量大于运煤船的容积是有好处的，同时这也需要欧罗仓的螺旋机堆料量能匹配卸煤作业速度了。欧罗仓适合大吨位运煤船，筒仓适合小吨位的运煤船。

3 储煤仓进出料的管理需求

筒仓中存放的煤炭有两个作业面，即上端面为堆料面，下端面为出料面，在实际运行时是上进下出。而欧罗仓的中的煤炭作业面只有一个上端面，即堆料面和出料面为同一表面 ，实际运行时是上进上出。筒仓和欧罗仓进出料的特点带来了不同的管理要求，这主要有四方面的需求：

(1)筒仓的进出料是上进下出，存放在筒仓中的煤可以先进先出。而欧罗仓的进出料只有仓内煤堆的上表面，仓中的煤只能先进后出了。用户希望存放的煤炭能够自动的吐故纳新，始终可以存放着“新鲜”煤炭，这主要基于三个原因：1)存放的煤炭时间越长，发生氧化的可能性越大，致使煤炭热值下降，造成经济上的损失；2)存放太久的煤炭易发生粘结，影响后续取料与输送；3)露天堆场的煤炭还要考虑到存放的煤炭受到风雨的侵蚀，产生煤炭损失。对于筒仓和欧罗仓来说第3种情况是不存在的，而第1和第2种情况由于在相对密闭的空间，在存储的同时可以释放氮气实施煤炭绝氧，使得在仓内的煤炭不易氧化，而上文的分析可知，欧罗仓的煤炭绝氧效果更好，发生氧化反应现象就会变得更加缓慢。而筒仓和欧罗仓都有这样配套设备，通过对国内一些知名的大型筒仓应用企业的调研，筒仓内的煤炭鲜有发生氧化反应后导致温升出现不可控状态的情况，可以推断欧罗仓这种情况发生的概率就更低了，同时欧罗仓和筒仓都具有完善的煤炭温度监控系统，可以实时掌握煤炭的温度，根据温度趋势制定用煤计划。

通过这些分析可以看出如果煤炭的氧化反应可以控制的情况下，煤炭存放的时间受到限制就不再严格了，但是对于筒仓来说第2个原因会导致出料口易堵塞，使得煤炭无法正常出料，因而这种状况对筒仓来说存放的时间是有限制要求的，而根据欧罗仓上文分析，这种情况与出料状态无关，因而欧罗仓中煤炭长期存放并不会带来致命的后果。

根据国外欧罗仓使用经验，3～6个月进行一次清仓就足够了，从这些分析可以得出储煤时先进后出和先进后出并没有太大的差异。

(2)筒仓的进出料是上进下出，煤炭在筒仓中是“排队式”的进出料方式，进入仓中的煤依次排队，先进先出。而欧罗仓的煤炭是先进后出，这是 “堆栈式” 的进出料方式。

其实“排队式”和“堆栈式”进出料方式在本质上并无优劣之分，只是应用到不同的储煤仓上才会呈现出不同的特点。“排队式”的方法实质是通过依次顺序来无差别的对待所有的入仓的煤炭，这些煤炭都必须经历一个排队等候时间，但能够自动“吐故纳新”。可以看到,这样的排队期会受到仓容大小影响，仓容越大，排队等候期越长。而“堆栈式”的方法具有煤炭进出栈间隔时间呈对称分布的特点，越是刚进入的煤炭越能立刻出去，但越是堆入时间长的煤炭取出的时间就会越长，即储煤仓越是上部的煤炭越能实现快进快出。

如今火电厂选用的经济煤种往往状态变化较大，当遇到特殊状态的煤种时，排队式的进出料方式就显得不太适应了，筒仓容积越大对这种煤炭的适应能力就会变得越差，对设置应急堆煤场的需求就更迫切，在加上筒仓固有的堆取煤的特点，可以断定为大容量的筒仓配置应急煤场是非常必要的。反观欧罗仓采用的堆栈方式就可以做到快进快出，这样的特性可以降低了对应急堆煤场的需求了。

(3)筒仓中的煤炭在运行出料时，是向下运动的，在运动过程中由于煤炭在同一层面上的密实度不同而导致下降时遇到阻力不同，致使下降的速度不同，就出现了“错层”，在分层堆放时，当两种煤炭先后进入筒仓时，分界面难以明确，会在出料时发生混煤现象，如果筒仓中存放两种或以上的煤种在实际使用中会影响配煤精确的要求，且筒仓中的煤炭上表面的平面度较差，精确测定料位高度会有一定困难。而欧罗仓中的煤炭始终处于静止状态，料位的测定直接通过螺旋机的高度就能实现，这些好处有利于分层存放多煤种，也能确保出料的煤种精确性，但是当一只煤种被另一只煤种覆盖后，下面的煤种便无法利用，可见分层堆煤后使得不同仓之间配煤计划的要求大幅提高。

(4)由于筒仓和欧罗仓都是数量有限的储煤空间，进出料的作业面较少，作业方式都有各自的特点，在实际应用中发电的用煤，运煤船期计划的制定，煤种之间有相互的配合关系，这也就需要对储煤仓、船、煤种、发电用煤统筹管理。当这些方面协调管理到位，数量相对较少、但储煤容量较大的欧罗仓就能够发挥出更大的经济效益。

4 结语

通过上述筒仓和欧罗仓三个方面的对比可以看出，欧罗仓通过改进堆料方式，解决了筒仓对粘性较大的煤炭的适应性问题，同时在堆煤时能够抑制粉尘，比筒仓更好的长期储煤特点等，较大的容积有利于运煤船的大型化，提高了经济效益，相对较低的造价更有利于用户降低投资。综合这些特点分析，欧罗仓与筒仓相比具有明显的优越性。

同时也应该认识到采用欧罗仓后会因为较少的作业面，带来较高的统筹管理需求，欧罗仓在国内还未有储煤运行的先例，针对国内用户常见的煤炭状况是否能够很好适应，用户是否能通过提高自身的管理水平来发挥出欧罗仓的优越性，这些都是值得去探讨和研究的。

(本文编辑：严 加)

电力简讯

2016中国电动汽车充换电服务创新高峰论坛会议举办

12月11日，2016中国电动汽车充换电服务创新高峰论坛会议在北京举办。

论坛由国网电动汽车公司联合充电运营商、充电桩建设运维企业、新能源整车企业、金融保险机构和行业新兴科技公司等，本着“自愿平等、包容合作、互惠共赢”的原则联合发起创建，是一个非官方、非盈利、定期、开放性的会议组织。论坛以“创新协作、共享共赢”为宗旨，旨在探索电动汽车充换电服务商业模式的创新变革，构建开放、智能、互动、高效电动汽车服务模式，推动实现电动汽车充换电服务互联互通，引领电动汽车产业持续健康发展。

会议由国网电动汽车公司主办。公司总部相关部门、单位，国内主要充电运营商、充电桩建设运维企业、新能源汽车制造企业、金融保险机构和行业互联网科技公司的有关负责人等共计170多位代表参加会议。

会议以加快建设开放、智能、互动、高效的充换电网络为目标，交流研讨创新电动汽车充换电服务的商业模式，深化车、桩、网全面互联互通，对于加快推动电动汽车产业发展具有重大意义。

(本刊讯)

Characteristics Analysis of Coal Storage in Silo and Eurosilo

ZHANG Xiao

(Shanghai Shidongkou No. 1 Power Plant, Huaneng Power International Co., Ltd., Shanghai 200942, China)

As China has developed the new environmental protection policy, the original coal strip field of coal power enterprises can not meet the requirements of environmental protection. The silo coal storage is a better method, but the emergence of Eurosilo gives the user a new choice. Eurosilo can solve the problem of cast pile, the inherent defect of silo, reduce the overall coal storage investment cost, establish a good matching with larger collier, and reduce transportation cost, but the use of Eurosilo also poses the requirements for coordination plan management.

silo; Eurosilo; cast pile; warehouse/ship matching

10.11973/dlyny201606024

张 晓(1970),男，工程师，从事发电企业燃料机务工作。

TM621

B

2095-1256(2016)06-0776-04

2016-10-25