煤仓底部料斗的选型和设计总结

陈延栋,田成兵,李成林

(山东晋煤明水化工集团有限公司, 山东章丘 250200)

多年来，无论燃煤锅炉还是气化装置，物料在下料过程中，料仓经常会发生结拱、堵塞现象。煤仓堵煤成为影响装置稳定生产的关键问题之一。煤仓主要有圆形和方形两种结构，底部料斗除普通的圆锥和方锥料斗外，还有双曲线料斗、虾米形料斗。同时,配备刮板清堵机、空气炮、仓壁振打气锤等辅助设备。山东晋煤明水化工集团有限公司的水煤浆气化装置以原煤为主要原料，入煤仓的原煤粒度要求为10 mm以内，每个原煤仓容积为998 m3。在煤仓底部料斗的防堵设计中，综合考虑日常运行和维护检修等因素，不断优化料仓结构和相应的辅助配套设施。

1 原设计料斗

原煤仓设计中,上部为长方形料仓，尺寸为11 000 mm×6 000 mm×9 800 mm，原煤仓下部的锥段料斗高为12 000 mm。下部料斗配有低压氮气管线，料仓的底部配有旋转清堵机，料仓出口连接称重给煤机的进口电动插板阀，称重给煤机入口处设有煤流整形装置[1]。

煤流整形装置安装在煤斗底部出口端和给煤机皮带上方的空间，形成合理的导料槽区域，可消除出料口处裙边档板洒煤及煤流形态频繁变化的现象，使煤流动态自然成形，保证煤流形态更加规则、稳定、匀称，符合输送胶带运行煤流形态的要求，使煤流输送与称重达到最优化状态[2]。

旋转清堵机运行方式有多种，一般可选择定时旋转、持续旋转或自动旋转。自动旋转模式下，一旦料仓发生堵塞，与旋转清堵机相连的断料传感器会发出断料信号，启动清堵机驱动装置工作。电机减速机驱动啮合齿轮旋转，从而带动旋转部件运转，破除仓壁结拱部位，打破物料结拱受力点，破除其形成蓬料、结拱的基础，使物料形成涡旋流动。仓内物料的流动状态由中心流重新恢复为整体流，从而解决料仓中颗粒物出料过程中的堵塞问题。

日常运行时，在旋转不到的短节处，特别是清堵机下口至给煤机进口段，会存在一定的堵煤隐患。同时，旋转清堵机采用电机驱动，转动部件较多，检修时要将煤仓彻底清理，检修难度相对较大。

2 料斗的优化

普通锥形料斗的截面积随高度变化，无法保证物料在料仓下部料斗中的流动性，这是发生堵料的重要原因之一，也是防堵的关键所在。在物料特性稳定的条件下，料斗的截面决定了物料颗粒的流动特性，而等截面收缩率的双曲线料斗可明显改善物料的流动特性。

双曲线料斗加工成圆形比较困难，一般采用方形双曲线料斗，即4个侧壁均为双曲面，上口尺寸为2 000 mm×2 000 mm，下口尺寸为650 mm×650 mm，高为2 028 mm。双曲线料斗壳板采用碳钢板衬S30408钢板，为了保证衬层不锈钢和碳钢较好贴合，在覆层不锈钢板上钻一定数量的小孔(直径为φ15 mm)，把小孔焊满后再打磨，保证料斗内壁光滑。双曲线料斗内部无任何旋转部件，既免维护也不需要任何能耗。

双曲线料斗下部有一方形直短节供安装时调整用，此直短节和方形电动闸板门形成垂直结构，此处易造成黏壁、搭桥、棚堵。由于没有设置其他辅助防堵设施和人孔门等，在物料异常情况下，人工清堵比较困难。

3 料斗的再优化

虽然方形双曲线料斗相对圆形双曲线料斗更易加工，但方形料斗的4个边角流动性稍差，防堵效果不如圆形料斗，需要进一步优化料斗的线形。多圆锥组合体的虾米形料斗采用不等高圆台组合拼接而成，比较容易加工，其线型曲线不会形成固定的焦点，是一种非等截面收缩率的近似双曲线料斗。由于虾米料斗各节段的高度、截面收缩率不等值，且仓壁倾角、煤斗壁受压点综合受力方向、原煤颗粒滑动安息角等不断变化，当煤斗越往下,则安息角越小、摩擦力越小、阻力越小。

在煤斗容易结拱的临界点下方再加装仓壁空气振打气锤，使其冲击力大于该段煤斗区域的平衡摩擦力，能够有效助流、破拱、防堵、清堵[3-4]。空气振打气锤采用水平对置安装，有多种运行方式：一是与堵煤信号联锁，当煤量减少时即开启振打；二是设定振打频次，如1 h/次、每班一次等；三是手动开启振打。

为进一步优化料斗曲线，把方形插板门直管段改为圆形插板门，使整个料斗从上到下始终保持曲线形态。考虑到煤质黏度、湿度较大等特殊情况，可能出现煤黏在仓壁上振打不下来的现象，这就需要由人工通过人孔门或观察孔进行清堵。

4 结语

在煤质正常的情况下,双曲线料斗、旋转清堵器和虾米形清堵料斗等设备均能正常工作;在煤质发黏或水分较大等特殊情况下，均会出现不同程度的堵料现象。在料斗的选型和设计过程中，要根据物料特性、设备特点、能耗、清堵效果等因素综合考虑，选择适合相应物料的防堵料斗，尽量避免发生堵料现象。