大型贮煤筒仓给煤设备的应用及选型_王维

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硫磷设计与粉体工程
S P ＆ BMH ＲELATED ENGINEEＲING
2013 年第 5 期
大型贮煤筒仓给煤设备的应用及选型
王 维，王立娟
（ 航天长征化学工程股份有限公司，北京 101111）
摘 要： 筒仓在以煤为原料的煤化工工程的输煤系统中可用来代替露天煤场及半封闭干煤棚贮煤， 在工程中的应用逐年增加。根据煤的物化特性，对大型煤筒仓除考虑筒仓本身的结构形式外，对其出口 给煤设备的选型也提出了更高要求。介绍了 3 种大型贮煤筒仓给煤设备的结构、特点、用途及其电气控 制系统，比较三者的投资和优缺点，认为活化振动给煤机是性价比高的理想筒仓给煤设备。
采用叶轮给煤机，布置简单，投资最小，但其堵 煤、洒煤情况严重，运行情况差，在国内已逐渐被环 式给煤机替代； 采用环式给煤机，可在一定程度上缓 解堵煤、洒煤等问题，但其布置复杂，筒仓储煤量损 失较大，对制造、安装、土建施工要求高，检修维护较 困难，在国外已逐渐被活化振动给煤机代替； 采用振 动出煤机，虽然设备投资略高，但其布置简单，安装 高度低，提高了筒仓储煤量，并采用大开口、高密封、 集直接振动（ 活化） 物料和给料一体的先进结构方 式，合理解 决 了 其 他 给 煤 机 存 在 的 堵 煤、洒 煤 等 问 题，设备对安装、土建施工要求低，运行安全可靠，寿 命长，基本免维护、免保养。
如果煤经过破碎加工处理，并有一定水分能够 产生搭拱的可能，叶轮从卸煤口拔煤时，上部的煤不 能及时补给，致使叶轮出现拔空现象，在这种情况下 长缝隙槽的出口必须加宽，叶轮必须切入到整个开 口的宽度（ 即用深切入叶轮） ，这种情况通常是在较
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高料柱压力下操作，剪切力较大。
图 2 叶轮给煤机结构示意
叶轮给煤机的给料能力主要取决于叶轮的叶片 尺寸、叶轮的线速度及切入的深度。旋转的叶轮周 边线速度保持在低于 120 m / min，外叶轮的外径可 在 1. 5 ～ 4. 0 m 变化。车架的移动速度为 0. 6 ～ 4. 5 m / min，通常对给料能力没有大的影响。但深切入 取料时，通常是在较高料柱压力下操作，运行阻力加 大，这时移动速度的选择非常之低，一般在 0. 3 ～ 0. 6 m / min。
叶轮给煤机的传动系统必须保证定转矩及可变 的速度，变频调速器必须与叶轮给煤机控制单元、调 速单元、保护单元相结合构成一套性能完整的变频 调速系统。在运行过程中，如遇到大块物料或黏结 物料与叶轮产生碰撞时，传动系统要能够吸收冲击 负载。当工作的转矩超过预先给定的限度时，叶轮 立刻倒转，然后恢复正转。如果出现连续正反转操 作仍不能排除的情况下，报警系统发出信号，给煤机 自动断电保护停车检查。 3．2 卸煤口结构
叶轮结 构 形 式 可 分 为 浅 切 入 叶 轮 和 深 切 入 叶 轮 2 种。
浅切入叶轮的叶轮主要在物料休止角形成的无 料柱压力区操作，如果物料流动性好，集料板上被叶 轮掏去的物料立即被贮仓流出的后续物料所填满， 在这种情况下所需的剪切力是最小的。通常情况下 比较干燥的及未经破碎加工的原燃料煤适合浅切入 叶轮。
目前国内采用的筒仓大部分为混凝土结构，大型 贮煤筒仓单仓贮量分为 5 000、8 000 m3，以及 10 000 m3 以上。但是几千吨或上万吨的原燃料煤在筒仓内 形成极大的仓压，存放时间过长易产生堵塞现象，另 外不同地区采用的原煤存在粒度分布不一、水分含量 不一等问题。这就要求煤在进入筒仓后，除考虑筒仓 本身的结构形式外，对大型煤筒仓出口给煤设备的选 型提出了更高要求。笔者结合设计实践，论述一下筒 仓给煤设备在工程中的应用及选型要求。
一般来讲，卸料口的尺寸和形状，对筒仓的功能 及煤在仓内的流动状态，起着决定性的作用，卸料口 是筒仓重力流动的通道，仓内整个横断面上分布的 煤流必须收缩，才能通过比横断面小的多的卸料口 排出。理论研究和实践均证明，卸料口尺寸愈大，出 料条件就愈好。卸料口尺寸足够大时，物料在仓内 的整体流动就愈佳。
环式给煤机所采用的环缝式卸煤口具备卸煤口 面积大的特点，从目前国内大型煤筒仓卸煤口面积 大小统计，环缝式卸煤口面积占整个筒仓横断面的 7. 4%，排在第一位； 其次是长缝式卸煤口面积占整 个筒仓横断面的 4. 6%，其他结构的卸煤口就很小， 这里不在论述。 2．3 电气控制系统
活化振动给煤机可保证在停止下料，或突然断 电时，仓内物料自动锁死，停止下滑而无需闸门。在 大量给料时，无漏料现象，结构紧凑，而且可自动无 级调整出料流量。适用于各种黏度的物料，有效地 消除了膨仓堵仓问题。
5 结束语
通过上述叶轮给煤机、环式给煤机、活化振动给 煤机这 3 种筒仓给煤设备的论述，以及多年来在工 程项目中对大型煤筒仓的设计经验，笔者对以上 3
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实际上会增大出料能力，当负载增大时，给煤机的固 有频率会稍微减小，这样频率比会相应增大，即振幅 增大，从而增大出料量。
种筒仓给煤设备的投资进行经济比较。以某电厂 2 ×300 MW 机组为例，将上述这 3 种给煤机设备的投 资比较见表 1。
表 1 3 种给煤机的设备投资比较
项目 给煤机出力 /t·h－1 数量 /台 单价 /万元 总价 /万元
关键词： 筒仓; 给煤设备; 活化振动给煤机; 介绍; 比较 中图分类号： TH237. 1 文献标识码： B 文章编号： 1009－1904（ 2013） 05－0020－04
1 概述
筒仓作为一种贮煤设施，国内早在上世纪 50 年 代中期就已经被煤炭、钢铁、电力等行业广泛采用， 近十几年来化工行业把筒仓作为贮煤设施在工程中 的应用也在逐年增加。筒仓在以煤为原料的煤化工 工程的输煤系统中可用来代替露天煤场及半封闭干 煤棚贮煤，具有占地面积少、系统调度灵活、简化工 艺流程、不 污 染 环 境、对 煤 的 机 械 及 化 学 损 失 少 等 优点。
调速方式不论自动或手动，均可实现无级平滑 调速，变速范围可依现场要求任意调整以满足给煤 量由最小到最大的需求，犁煤车及给煤车可单独调 节，也可互相自动跟踪。
犁煤车及给煤车本身具有连锁控制功能，如遇 到大块物料卡料时，将自动报警并自动停机。 2．4 环式给煤机的特点
环式给煤机沿筒仓底部环缝四周卸煤，使煤在 筒仓内形成平稳、均匀、连续的整体物料流动，流料 通畅，没有死角不会出现搭拱堵塞现象。
犁煤车及给煤车本身具有连锁控制功能，如遇 到大块物料卡料时，将自动报警并自动停机。 3．4 结构特点
叶轮给煤机是一种移动运行设备，相当于一个 移动斗口，能够在长缝的任意处卸煤，有利于消除仓 内积煤死角，叶轮在行进中拔煤特别是反向拔煤时 （ 小车行走方向与叶轮旋转在拔煤处的切线速度方 向相反） ，有明显的破拱作用。
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王 维，等 . 大型贮煤筒仓给煤设备的应用及选型
பைடு நூலகம்
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同心的圆形轨道上，如图 1（ b） 所示。卸煤犁由 2 个 支座横跨在给煤车的上方，犁体固定在转动轴上，通 过电动回转装置，可驱动其转动适当角度，带动犁体 完成抬起或落下动作。
犁煤车及给煤车的环形梁均为箱形结构，其优 点是刚度大、变形小、承载能力强，在长期的运转过 程中可以减少永久变形，保证设备的平稳运行。犁 煤车及给煤车均配有均配有密封装置，且结构设计 比较合理，粉尘始终密封在筒仓内部，极大降低了粉 尘污染对周边环境的影响。卸煤犁的起落采用电动 回转阀门驱动，布置在机体外侧，检修维护方便，并 与煤流隔离。卸煤犁犁体采用弧形结构，弧形犁体 在刮煤时可减少运行中的阻力，避免了阻力过大造 成负载过重的不足。
采用变频调速装置与给煤机控制单元、调速单 元、保护单元相结合，构成一套性能完整的变频调速 系统。系统中具有过流、过载、过热、缺相、失速、短
路和就地保护等功能，并具有显示故障原因的功能。 控制方式为远方自动控制（ 由输煤控制室 PLC
送信号） 和就地手动控制两种方式，两种方式可相 互切换，并互留接口，以防止变频器或 PLC 出现故 障时，可手 动 切 换 到 工 频 电 源，不 影 响 整 机 设 备 的 运行。
环式给煤机的传动机构采用销齿传动，具有承 载能力大，加工制造简单，维修方便等特点。环式给 煤机驱动形式采用三点立式同步驱动，驱动装置两 侧分别配有一对定位轮，整个圆周共有 6 个定位轮 定位，保证了很高的传动精度。在犁煤车环形梁车 体上装有 3 个或多个犁煤爪，伸入到筒仓承煤台上 面的环形缝隙中，犁爪与环形梁间的角度可以根据 需要调节。 2．2 卸煤口结构
叶轮给煤机采用的是长缝式卸煤口，长缝式卸 煤口的斗壁，中间近似矩形，两侧面为半椭圆形，斗
壁倾角也不相同，这就使得物料在同一长缝两侧斗 壁上的下滑力不一样，造成料拱两拱脚的反力不平 衡，不容易产生稳定的搭拱现象。 3．3 电气控制系统
叶轮给煤机的电气控制采用变频调速装置与给 煤机控制单元、调速单元、保护单元相结合构成的一 套性能完整的变频调速系统，它具有过流、过载、过 热、缺相、失速、短路和就地保护等功能，并具有显示 故障原因的功能。
可变力轮配合活化振动给煤机的激振系统使得 出料平稳均匀，而且可使出料能力从 0 到 100%的设 计范围内无级调整。可变力轮设计使得操作控制更 加简便灵活，工作时，一对可变力轮分别安装于振动 电机轴端部并与电机一起转动。可变的液压或气动 压力施加于柱塞端面并使其随时改变相对于转动中 心的位置。增大或减小激振幅，从而改变出料量，在 振动电机转速不变的同时调整出料量。 4．4 结构特点
叶轮给煤机 250 ～ 1 000
2 ≈50 100
环式给煤机 活化振动给煤机
250 ～ 1 000
100 ～ 750
2
8
≈150
≈70
300
560
图 3 活化振动给煤机结构示意
4．2 卸煤口结构 新型活化振动给煤机主体与筒仓下口密封连
接，机内拱形或楔形出料板与仓内物料直接接触，工 作时出料板的振动高效地转递给顶部的物料，振动 力产生的扰动能量使物料松动并下落。 4．3 电气控制系统