改变原煤仓落煤点预防堵煤可行性分析

1、改变原煤仓落煤点预防堵煤可行性分析 牛红权一、原煤仓堵塞原因由于原煤在原煤仓内具有固液双重特性，因此原煤在原煤仓内的流动非常复杂。首先分析它的极限应力状态，在这种状态下，整个原煤仓或某一区域的原煤的重力和其反作用力正好相等，这时整个原煤仓恰好处于平衡状态。当下部插棍打开后，原煤的重力破坏了漏斗口附近的平衡，原煤颗粒下落，一个颗粒的移动就会破坏上一层原煤颗粒的受力平衡，形成煤流。原煤仓底部一般收缩成正方锥形或圆锥形，横截面由上到下逐渐缩小，在煤流下降的流动过程中，每下降一个微小的高度，原煤颗粒均要重新排列，原煤颗粒的原有层面呈现不均匀下降，以适应截面收缩率的变化。随着截面收缩率的增大，原煤愈接近

2、漏斗口，挤压错动越大，加上原煤的粘接作用，煤流的内外摩擦力急剧增大，当仓内各种阻力大于原煤的自重时，煤流中断，形成拱状堵塞，流动完全停滞。从实际发生的堵塞事故来看，煤仓堵塞的主要原因有两个方面：一是由于原煤仓的布置形式以及原煤仓的使用不合理；二是原煤的特性，这是造成煤仓堵塞的决定性因素。1、原煤的特性分析如下：原煤的物理性能。如煤的摩擦角、塌陷角、坚韧度、粘结性等。按我国现有煤炭分类，其中以焦肥煤、肥煤、气肥煤粘结性较强，流动性差，板结的机会较多。原煤是一种松散的、颗粒状的、粒度大小不等的集合体。原煤的粒度，大者可至数百厘米，小者仅为几个微米。当将原煤自然堆积时，它以圆锥体形态存在。原煤的流动

3、性。散状物料的流动性通常用自然安息角(简称自息角，下同，后附定义)来体现，自息角越小，其流动性越好。理想松散体的自息角等于其内摩擦角，原煤内摩擦角的大小与其组成颗粒的大小、形状及颗粒等级匹配等因素有直接的关系，一般说来，煤的粒度增大，其自息角、内摩擦角减小，流动性增大。原煤的粘结性。粘结性与水分及原煤的颗度有关。在水分达在614时，微粒的亲和力在水分子的作用下，粘结成团，呈现塑性，具有粘结性，流动性降低。它可直接粘结在容器上或结拱。原煤的粘结性和塑性则与其颗粒度成反比，粒度愈小，粘度和塑性愈大，反之愈小。由上可知：粒度大的原煤，自息角小，内摩擦角小，流动性好，含水量小，可塑性小，粘结力小，粒度

4、大的煤不易板结，不易料粘结煤仓；粒度小的原煤，自息角大，内摩擦角大，流动性差，含水量大，可塑性大，粘结力大，粒度小的煤形成易板结，易料粘结煤仓。2、原煤仓堵塞部位现场观察，我厂原煤仓堵塞的部位多数在出口上方任意位置，在这个范围内某处开始粘结薄层物料，粘结后增大摩擦力，然后朝轴向与径向延伸，逐步增加厚度，最终形成堵塞，造成断流。3、原煤仓原有的防堵措施我厂原煤仓在设计上以及改进上做了如下防堵措施：空气炮7#原煤仓装设了空气炮效果不理想。空气炮是以突然喷出的压缩气体的强烈气流，直接冲入原煤仓的堵塞区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了原煤的静摩擦，使原煤仓内的原煤恢复流动。它是利用空气动力原理，工作

5、介质为空气，由差压装置和可实现自动控制的快速排气阀，瞬间将空气压力能转变成空气射流动力能，产生较强的冲击力，是目前一种比较理想的破拱助流装置。但由于利用空气炮疏通，疏松面积小，如果一次没有疏通成功，使原煤形成鼠洞，再次利用空气冲击，空气就会从洞中跑掉，无法完成破拱助流功能。安装高分子扳7#至12#原煤仓的下锥斗改进增加了高分子扳，由于安装的不合理7#至10#都有不同程度的脱落，在改善堵煤状况方面作用并不明显。二、单侧下煤犁煤器防堵煤分析从上述原煤仓形成堵塞的内因来看，除了原煤的物理性质由设计煤种决定外，其余2项均与原煤和原煤仓仓壁的摩擦力相关。如何减少两者间的摩擦力，降低原煤流动阻力，是解决原

6、煤仓堵塞的关键。1.方案的提出根据松散物料自由堆积规律及堆积密度试验，松散物料自由堆积后是1个圆锥体，锥体的高度与底边比的大小，取决于物料的自息角，烟煤的自息角为3545。物料的堆积过程中，颗粒度大的物料都沿着堆积角滚到圆锥体底角或趋于锥体的表面，颗粒度小的物料尤其是微粒(煤粉)则聚积于锥体的中间和锥顶，这是物料根据各自自息角和颗粒间的密度、粒度及表面特性等自动分级的结果。由此可见，改变原煤的堆积方式可改变原煤的粒度分布状态，进而可减小仓壁与物料的摩擦力，若能调整原煤落入原煤仓的落料点，使大颗度原煤与仓壁接触，可减少克服原煤仓堵煤的可能。2 原双侧犁式卸料器的情况我厂每台炉设有2个原煤仓，23

7、米层上布置2台皮带输送机，皮带机上对应落煤漏斗布置双侧犁式卸料器。犁式卸料器、皮带机及原煤仓同轴线布置，如图1所示。图中a为内漏斗落煤冲击点，b为外漏斗落煤冲击点，aa为煤仓低位线，即煤仓存煤量不得低于此线。现在结合图1分析双侧卸料器的落煤情况。当煤位降至低位线时，向煤仓送煤，皮带机上的原煤在卸料器的作用下，内、外漏斗同时向煤仓放煤，煤在惯性和重力势能的作用下，从内斗冲向a点，从外斗冲向b点。在冲击b点后，大粒煤以大反射角、小粒煤以小反射角、微粒(粉)煤则沿斗壁落到仓底。在b点反射的煤，方面微粒(粉)煤受到内斗煤流的干扰不能顺利下移；另一方面因微粒(粉)煤的势能小，流动性差，具有粘结能力的微粒

8、(粉)煤会滞积于ab段的仓壁上。随着进煤的增多，煤仓的积聚煤增多，滞积于仓壁上的微粒(粉)越积越多，同时被内漏斗下的煤所覆盖。在原煤满仓后，煤仓内壁a点至b点之间积聚了微粒(粉)，由于微粒(粉)有粘结特性，它粘结在煤仓内壁上，导致煤仓拱结而堵煤。三、单侧下煤犁煤器防堵煤可行性分析如图2所示，图中a点是卸料器漏斗中线与煤仓壁的的交点，aa为低煤位线。现以煤仓储煤量处于低煤位线时，分析煤仓的储煤过程。当皮带机上的煤在卸料器的作用下，被卸入漏斗，通过漏斗进入煤仓，直接落至a点。在低煤位线上初始形成1个小圆锥体，随着进入煤仓的煤量增多，初始的小圆锥体逐步变大变高，成为1个大圆锥体，直至圆锥体的锥顶升高

9、至漏斗口，至此煤仓储煤过程完成。在这一储煤过程中，煤仓内的煤始终以圆锥体的形态积聚，圆锥体逐步增大增高，颗粒大的煤聚积于远离锥顶的仓壁和锥体表面上，颗粒度小的煤聚积在锥体内和锥顶上。这是由于原煤的特性所确定的，在原煤的积聚过程中，不同粒度的煤分别以各自的自息角重新聚积，自息角小、流动性好的大粒度煤在卸料惯性和重力的作用下，从锥顶滚向锥底，即到达仓壁，聚积于仓壁处；而微粒(粉)煤则因其自息角大、流动性差、重力小聚积于锥体内和锥顶之上。由此可使在仓壁a点至b点之间都聚积大粒度的煤。在低煤位线以下，大粒度的煤似乎无法自动趋集于仓壁。但我们知道原煤仓的功能是为原煤提供暂时性存储点，即在仓内只作暂时的、

10、过渡性的停留，原煤实际上是流动的，会自然地从向仓底流出。因此，在低位线以上形成的大粒度聚集仓壁的结果，自然而然地保持到出口，也就是说，整个煤仓的仓壁都是大粒煤。由上述分析可知，单侧卸料器能使大粒度的煤聚集到煤仓仓壁，而小粒度的煤和粉煤在储煤过程中始终被大颗粒的煤包裹着，基本无法接触到仓壁。小颗粒的煤和粉煤是煤仓粘结和堵塞的主要原因，单侧卸料器卸料特性可以很好地解决这一问题，有效地防止煤仓粘结和堵塞。此外，根据原煤的特性及其在煤仓聚积过程可知，原煤的品质和水份不会影响单侧卸料器实现大颗粒度煤聚集到煤仓仓壁的特性。也就是说，单侧卸料器可适用于任何品质不同的水分的原煤。综合上述，使用双侧犁式卸料器卸料时，微粒(粉)煤容易粘结在仓壁上，造成煤仓内部煤流不畅及堵塞。采用单侧犁式卸料器后，煤仓自低位线以上的仓壁所聚积的都是大粒度的煤，不易造成堵塞，提高了煤仓的抗堵的能力。结合仓壁安装高分子板效果会更好 1.安息角定义：散料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度（单边对地面的角度），称为“安息角”。在这个角度形成后，再往上堆加这种散料，就会自然溜下，保持这个角度，只会增高，同时加大底面积。在土堆、煤堆、粮食的堆放中，经常可以看见这种现象，不同种类的散料安息角各不相同。 粒子安息角又称粉尘静止角或堆积角。