AirSweep智能清扫防堵技术在原煤仓疏堵方面的应用

某公司 2 台 1000 MW 燃煤机组采用直吹式制粉系统，煤质差时原煤仓堵煤频繁。根据客户国内其他项目的实践经验，采用传统的振打电机法、曲线落煤仓和旋转清堵机等，效果均不满意。经过慎重考察及在集团其他电厂项目试用的成功经验，决定在其新项目上采用AirSweep智能清扫防堵技术，**降低了原煤仓堵塞次数，提高了制粉系统运行可靠性，避免了因原煤仓堵煤而导致的降负荷问题，同时，**降低了因采用曲线落煤仓及旋转清堵机等导致的高昂投资成本。

一、国内电厂原煤仓设备现状

近几年受到供煤影响，贫煤煤源比较少，价格偏高，采购的所谓贫煤大多为掺混煤，煤质不稳定，生物质含量高，原煤颗粒较小，含水量大，容易造成原煤仓堵塞; 另外煤场没有完全封闭及运输途中，受天气的影响比较大，尤其是雨季，煤中水分增大，煤黏性增强，特别容易在原煤仓出、入口落煤管处发生堵煤问题。国内用于解决原煤仓堵煤的技术五花八门，各种各样，但是现有的多种处理方法处理效果均不够理想，均无法从根源上很好的解决堵煤问题。

原煤仓堵煤存在一系列危害，如造成机组出力下降，引起发电量下降; 造成燃料供应中断，机组被迫投油助燃; 甚至，多台次给煤机同时堵煤，断煤长时间不能得到解决，将导致机组被迫停机。近两年来，国内很多电厂都在迫切寻找解决原煤仓堵煤的有效解决方案。

二、原煤仓清堵方案介绍

目前时市场上解决原煤堵煤问题主要有振打电机、旋转清堵机、气锤、曲线落煤仓、虾米仓等。‌前 3 种方法可以单独使用，也可以组合使用，在原煤流动性较好时，可以起到疏通效果。但在煤质流动性差时，前 3 种方法的疏堵效果有限，被迫采用人工疏通法。但该方法疏通时间长、危险性大、工作环境差，并不是理想解决方案。若堵煤位置较高，需要搭设脚手架，人员高空作业，存在隐患; 疏通效果有限，费时耗力; 当敲打无法解决堵煤时，需对原煤仓筒壁进行割孔处理，对仓壁破坏力大，且原煤外露成堆会污染环境。

方法一：振打电机

工作原理：振动器利用容器的外部的振动来刺激物料流动，震动打破摩擦，使材料变松散，恢复重力下落，其特点如下：

* 作用于料仓外壁面，振动力容易导致料仓开裂或者变形；

* 声音非常大，刺激性噪音， 危害现场人员听力，形成恶劣环境；

* 振动使物料产生脱气压实，反而加重了流动问题，而不是解决问题；

* 金属和焊缝疲劳可能由于振动或锤击而发生，容器需要修复或者更换；

* 高耗电成本；

* 对高湿，高粘，高油脂物料很难有效；

* 在某些工作环境中，大电流供电线路可能很危险 ；

* 即使处理了架桥，仓壁上的物料粘壁及板结也必须得定期停机进行清洁。

振打电机法只有在振打点下部有空隙时才能起作用，否则会越打越实; 振动锤在煤仓上安装的位置是不变的，只适用于流动缓慢或振动点下是悬空的情况; 振动电机振动大、有噪音，有时会造成仓壁上的衬板松脱及金属疲劳，导致振动电机脱落及料仓结构上的损坏。

方法二：气锤

工作原理：气锤将储罐内所有压缩空气一次性单方向作用于某一特定区域，释放的压缩空气克服物料静摩擦，使物料恢复流动，其特点如下：

* 释放压缩空气会进入物料之间的孔隙，能量**降低，甚至在物料内部形成孔道或者夯实物料；

* 大量物料的立即释放下落可能导致对料仓底部设备的损坏甚至导致料仓坍塌；

* 无法控制料流速度，气锤释放能量虽然大，但是不可控；

* 由于直吹，清理范围有限，无法有效处理粘壁物料，容易导致交叉污染；

* 开放的喷嘴伸入料仓和物料中，粉尘或者物料可能进入喷嘴和电磁阀，不得不频繁停机进行清洁和昂贵的维护及更换；

* 气锤每次释放时，反冲力非常大，会引起仓壁的长期疲劳和损坏，造成安全隐患；

* 噪音极大，可在整个生产区域传播，增加工人的压力 ；

* 高耗气量意味着昂贵的使用成本；

* 阀体容易发生机械故障，需要经常的维护与维修；

* 单台气锤作用到料仓内的有效作用有限，通常需要安装较多的数量，增加了成本；

* 气锤体积大，重量高，安装复杂，对壁薄料仓来说，安装难度更大，安装和使用空间有局限性；

* 对高湿，高粘，高油脂物料只能吹出空穴。湿的, 粘结性的物料仍然会粘着在仓壁上 。即使控制了架桥，物料在仓壁上的堆积不得不定期停机进行清洁；

* 不适合食品和卫生的应用；

* 气锤一般于煤斗两侧相向布置，为扩大疏通范围上下动气锤时，压缩空气瞬间打入原煤仓内。

方法三：旋转清堵机

工作原理：旋转清堵机实质是一种刮切式疏通装置，由电机带动，通过减速机传动带动刮刀旋转。旋切刀、旋转锥体构成螺旋强制输料系统，通过外力强制性改变仓体内物料的流动状态，使物料的流动状态由中心流恢复为整体流。其主要特点如下：

* 只适用圆筒型煤仓及落煤管，方形等不规则的形状无法使用。

* 只能处理煤仓或溜槽一部分堵料问题，对上部的蓬煤不起作用，清堵范围小，清理存在死角，对整个煤仓或溜槽清堵效果不佳，需要配合其它清堵设备（如气锤、振打装置等清堵设备）。

* 另外刮刀在煤仓或者溜槽内，特别是在不结拱时刮板成为堵煤的内因，同时减少了流通面积，反而增加了流动阻力，增加内部结堵，更加容易堵煤。

* 安装改造及设计难度大，煤仓需要增加过度仓及安装防堵截面大，需要驱动动力较大,支撑旋转仓体结构尺寸相应增大,增加制造成本，需要进行严谨的设计及计算。由于防堵刀是悬臂结构，对刚性及强度要求较高，需要大的刚性几何尺寸结构才能实现工作需要，改造工期长。

* 机构复杂，维护工作量较大，需要定期驱动齿轮加油，密封件及刮刀需定期更换；

* 检修难度大，密封件及刮刀更换难度大，风险高，需要将煤仓或溜槽拉空并且冲洗干净后进入内部更换刮刀及密封件，并且减速箱、支持轴承等检修更换难度非常大，需要起重机械方能完成。部件磨损大，维修工作量大维护费用高。

* 故障率高，且悬臂结构容易出现刮刀故障，如弯曲变形等问题，减速箱损坏等问题。

虾米仓&曲线落煤仓

虾米形煤斗出口端、给煤机皮带上方安装煤流整形装置，形成一个合理的导料槽区域，处理出料口处裙边档板洒煤及煤流形态频繁变化现象，使煤流动态自然成形，煤流形态更加规则、稳定、均称、便于调整，便于输送胶带带走煤流。其特点如下：

• 设计复杂：‌虾米曲线煤仓的截面设计为圆形或类圆形，‌制作后分成曲线节和振动节，‌在参数设置上采用电脑分析模拟与实际运用经验相结合，‌这种复杂的设计增加了制造和安装的难度。‌

• 成本较高：‌由于虾米曲线煤仓的设计和制造过程较为复杂，‌相应的成本也会增加，‌这可能会对一些预算有限的用户造成经济压力。‌

• 维护困难：‌虾米曲线煤仓的设计特点决定了其维护和保养的复杂性，‌需要专业的技术人员进行定期的检查和维护，‌以确保其正常运行。‌

• 可能存在堵煤风险：‌尽管虾米曲线煤仓的设计旨在减少堵煤现象，‌但在实际操作中，来煤种类多种多样，‌特别是在处理粘性大、‌团聚性强、‌水分大的原煤时，‌仍然存在堵煤的风险。‌

虽然虾米曲线煤仓在防止堵煤方面有一定的优势，‌但其设计复杂、‌成本较高、‌维护困难以及可能存在的堵煤风险是其主要的缺点。‌

推荐方法：AirSweep智能清扫防堵技术

工作原理：结合现场进行仿真模型设计，策略性采用辐射流、冲击流等受控脉冲形式及能量，实现特定范围及角度的有效活化，从而实现料仓内的整体流。其主要特点如下：

* 结合现场进行仿真模型设计，策略性采用辐射流、冲击流等受控脉冲形式及能量，在不影响现有物料重力流的前提下实现特定范围及角度的有效活化，从而实现料仓内的整体流。

* 安装应用无限制，基本适用于绝大多数筒仓或溜槽，无论何种尺寸和形状，极易安装到平面或曲面上，对壁厚无要求，模块贴壁安装不影响煤仓及溜槽内煤的正常流动。

* 堵及适用范围广，不受空间位置、设备型式、仓内物料的影响。脉冲模块可以安装在煤仓或溜槽的任何位置，可连续工作，有效防止粘壁，保证物料的流动性，使物料一直处于活化状态，同时又可处理拱状堵煤。

* 安装改造及维护难度小，仅需从仓壁外开孔即可，无需任何其他复杂的配套及动力系统，改造周期短，无需清仓及中断生产。

* 启动运行速度快，效率高。先入先出，实现100%清仓。

* 控制调节出料流量，有效利用仓容，可结合现场实现清壁、混合、破碎等功能。

* 流道仿真设计，实现能量最优化，防止返料及粉尘等对内部的影响。

* 对容器无任何后座力，轻松安装于金属、混凝土、玻璃钢及塑料等材质上。

* 运行温度超过 800℃，可正常应用于液体等恶劣环境。

* 坚固耐用，几乎无运动部件，低维护费用

* 无噪音危害，对员工安全

* 36个月质保期，美国原装进口，设计使用寿命超过二十年

三、案例分析

国家能源集团某电厂改造项目

客户原煤仓最早采用双曲线设计， 但是由于物料粘度大湿度大（高水分褐煤，生物质含量高，如上图）， 导致粘壁板结及堵料问题突出。 后来业主对其原煤仓进行了改造， 增加了过渡煤仓，并配置了气锤、 旋转清堵机、 插板门及落煤管旋转清堵机等。但是， 改造后在煤仓及之上的煤仓底锥部分较大范围内仍存在粘板结及结拱问题， 需要定期拉空煤仓清理， 否则将发生蓬煤的问题。

原煤仓采用双曲线设计，底部配置旋转清堵机，旋转清堵机上部配置气锤

原煤为褐煤，生物质含量高，湿度大

在旋转清堵机刮刀及侵入式外力的作用下，原煤变得更加密实，流动性更差，**增加了旋转清堵机的工作荷载，导致电机烧坏，刮刀断掉，且旋转清堵机上部由于刮刀对煤流的阻断，产生了新的流动问题，配置气锤无法解决。

我们结合现场进行模型设计，针对性的提供了AirSweep智能清扫防堵技术方案。AirSweep智能清扫防堵系统安装运行后， 安装AirSweep智能清扫防堵的煤仓壁温度始终保持在55度左右， 说明防堵装置起作用， 煤仓内煤在流动没有板结，一直处于活化状态。未安装AirSweep智能清扫防堵系统的煤仓仓壁温度逐渐降低说明仓内逐物料渐板结增厚。 未安装AirSweep智能清扫防堵系统的煤仓，最多运行4天就不得不停运制粉系统， 拉空煤仓人工清理板结在煤仓上的煤， 否则将发生上部蓬煤的问题。安装了AirSweep智能清扫防堵系统后的煤仓能长周期运行， 截至目前为止，客户安装运行了未再发生过一次堵煤，系统运行稳定。

该系统自2020年7月安装，到目前为止从根本上解决了原先存在的原煤仓堵煤问题。该系统运行4年的时间里，性能稳定，AirSweep智能清扫防堵系统自身没有任何的维护和更换。

国家能源集团某电厂新建项目

客户现场新建2x1000MW机组，2台锅炉，每台锅炉配备6个原煤仓，现场共12个原煤仓。客户在国内其他电厂的原煤仓都尝试过各种不同的清堵方案，效果有限，堵煤问题成为生产工艺中的难题。 此项目为新建项目，但此项目实施前，客户已经在集团其他的电厂安装我们的AirSweep智能清扫防堵系统，使用效果很满意，运行稳定。 AirSweep智能清扫防堵系统结合现场进行仿真模型设计，策略性采用辐射流、冲击流等受控脉冲形式及能量，在不影响现有物料重力流的前提下实现特定范围及角度的有效活化，从而实现料仓内的整体流。从根源上处理了物料流动的问题，此技术，也降低了对原煤仓结构自身的设计要求，降低了客户成本及后期的运行及维护成本。

客户1号机组自2022年7月份吹管开始至目前从未发生过煤仓堵煤事件，现场运行稳定，客户满意度高。