筒倉和歐羅倉儲煤特點分析

張 曉

(華能國際電力股份有限公司上海石洞口第一電廠，上海 200942)

筒倉和歐羅倉儲煤特點分析

張 曉

(華能國際電力股份有限公司上海石洞口第一電廠，上海 200942)

隨著國家制定新的環保政策，原先發電企業儲煤的條形煤場已不能適應環保要求了，采用筒倉儲煤是較好的方式，但歐羅倉的出現給了用戶新的選擇，歐羅倉通過解決堆料時的拋堆問題，解決了筒倉一些固有缺點，同時降低了總的儲煤投資造價，并能與較大的運煤船建立良好的匹配性，降低運輸成本，但歐羅倉的使用也帶來了協調計劃管理要求。

筒倉；歐羅倉；拋堆；倉船匹配

因為環境保護的要求和露天煤場固有的缺點促使用戶開始選擇密閉儲煤的方式——筒倉，筒倉具有全封閉的儲煤空間，較好的進出料方式等優點，但昂貴的造價也是無法回避的現實，如今在歐洲出現了一種新型儲煤倉，即歐羅倉。歐羅倉能夠顯著的降低單位儲煤量所需的造價，與筒倉相比既有相同點，又有許多不同的特征，歐羅倉在國外儲煤已有實例。但歐羅倉儲煤在國外出現的時間并不長，國內還沒有實際的應用，而筒倉應用的時間卻很長。

目前，國內建造的最大儲煤筒倉為4萬m3(再大容積的筒倉由于經濟性差應用極少)，筒倉直徑約40 m，高度超過45 m以上，頂部布置環形布料機用于進料，下部配置環形卸料機、環形給料機來出料。而在國外應用到儲煤的歐羅倉已達到10萬m3容積，直徑55 m，高約45 m，歐羅倉內上部布置環形小車，中心布置伸縮落煤管，以及吊掛在倉內的螺旋機起到堆取料機的作用，下部配置活化給料機控制煤炭流量。在其它方面筒倉與歐羅倉，如檢測、惰化設備十分類似。從體型上看，由于歐羅倉的容積大于筒倉，存放同等煤炭數量需要筒倉數量超過歐羅倉數量的2倍以上，例如：存放27萬t煤炭，需要8只4萬 m3的筒倉，而歐羅倉只需要3只就夠了。

盡管歐羅倉與筒倉外形相似，但仔細分析后能夠發現儲煤特點的不同之處也非常明顯，這些不同之處涉及方面較多。在實際的儲運煤過程中，煤炭的粘性、粉塵、自燃等特性會影響到用戶投入的人力、能耗和費用，特別一些經濟煤種時這些特征更加明顯了。本文從堆取料方式、倉容大小、進出料的特點等三個方面的對筒倉和歐羅倉進行分析，推測歐羅倉相對筒倉的不同特點，以此來獲得一些對歐羅倉儲煤特性的認識。

1 儲煤特點起源與堆料方式

煤炭堆砌的方式和過程極大的影響到形成煤堆后煤堆表現出的特征。如今絕大多數堆砌煤炭時采用的是直接拋撒堆料方式，可以稱之為“拋堆”。筒倉的進料方式就是這種拋堆方式，而歐羅倉則采用專門的螺旋機來無落差堆料，避免了“拋堆”，不同的堆料方式會產生不同的結果。

(1)煤炭拋落到受料面上產生了夯擊的作用。堆積的煤炭會受到后續下落煤炭的連續沖擊，當煤炭下落時的落差越大，受料面煤炭受到的沖擊力就越大。當煤炭的粘性較大時，煤炭流動性較差，在沖擊作用下煤炭顆粒擴散的位移量變小，相互間的擠壓導致煤炭顆粒之間的間隙變小，密實度增加，形成一種夯實的現象，當筒倉內料位較低時，落差可達20～30 m，煤炭下落的速度超過20 m/s，如果每小時入倉煤炭1 500 t，這樣沖擊力產生的夯實程度可想而知。環形布料機的布料區集中在內外兩個環上，在這兩個同心的環狀受料區域內煤炭受沖擊大于環間區域；另外拋落時大顆粒煤炭會彈落到較遠的區域；再者輸煤量也不是恒定的，致使沖擊力始終變化，在煤炭粘度較大時會造成筒倉內堆砌后的煤炭密實度即使在同一水平面上也不相同。密實度大的煤炭就是所謂的“結團、結塊”現象。筒倉出料是依靠筒倉內上部煤炭自重將下部的煤炭壓出去，是“擠牙膏式”的出料，在筒倉底部出料口是兩個同心的倒置的錐環，當煤炭到達錐形出料口時，受到了上部煤炭的壓力和兩個錐形斜面反作用力，這三個力又形成了一種擠壓效應，如果原本密實度高的煤團到了錐型出料口時再次受擠壓會變得更加密實，當致密的煤團抵抗住上部煤炭的重力時，就會阻塞出口，形成 “搭橋”現象，導致輸料中斷。然而筒倉一旦出現這種堵煤情況并無良好的解決對策。而歐羅倉不同于筒倉，布料的螺旋機與受料面在較小的高度(0.3～1 m)下進行布料，布放的煤炭幾乎不對受料面產生沖擊，因而在遇到粘性較大的煤炭時不會發生煤炭被夯實的現象，歐羅倉內同一水平高度，煤炭的密實度一致，煤炭間相互作用力較均勻，從根本上避免了煤炭形成結團、結塊現象的發生。

在歐羅倉中煤炭密實度均勻，顆粒之間的相互牽連、作用力較小，始終處于較為松散的狀態，當下部活化給料機輸出煤炭時，上部的煤炭容易形成自然坍塌，在活化給料機的上方能夠形成出煤通道。歐羅倉的取料是依靠螺旋機的反向旋轉來取出上表面的煤炭，這是一個主動刮取的過程。

從這樣的分析可以看出，堆取料方式的不同帶來了歐羅倉對煤炭粘性的適應能力比筒倉強的優點。如果在實際儲煤運行過程中，通過制定相應的管理制度，在儲存粘性較大煤種時，間隔開啟活化給料機，來保障中心落料孔的存在(必要時增加倒倉設備)，那么即使再粘稠的煤炭一樣進出自如了，但是歐羅倉的煤炭堆取都是依靠螺旋機來完成，螺旋機本身對粘性煤炭的適應能力也是十分關鍵的因素。

另外，有粘性的煤炭長期存儲時會發生粘結現象，這使的煤炭在筒倉出料口更易堵塞，而歐羅倉中的煤炭只要使落煤通道形成后，即使長期存放粘性煤炭也不會影響以后的出料。可以得出在儲存粘度煤炭時，歐羅倉儲煤時間較筒倉長，可以長期存放。

(2)筒倉中的煤炭不均勻性會使筒倉壁上受作用力也不均勻，當煤炭溫度受到外界溫度影響而變化時，產生的作用力會進一步變化；其次，煤炭拋堆時產生的沖擊力，這些作用力最終都要靠筒倉本體來承受；再則，筒倉中的煤炭在出料時是向下運動的，運動時，會導致筒倉壁受到煤炭的作用力不斷變化。而歐羅倉中的煤炭在堆砌過程中是有序的“輕放”的，同一水平面上煤炭密實度一致的特點，使得歐羅倉中的煤炭有點類似“某種液體”，煤炭自重產生的壓力均勻作用在倉壁上，并且存儲的煤炭始終處于靜止狀態。這也就解釋了歐羅倉的倉壁比筒倉的倉壁強度要求低，實際建造歐羅倉的倉壁在國外厚度僅0.5 m，而國內筒倉倉壁厚度卻要達到1 m以上，即使這樣國內的筒倉在實際使用也出現過開裂的案例，倉壁的厚度又影響到土建的成本。

(3)歐羅倉堆料過程中煤炭無沖擊，是有序的堆砌起來的，煤炭中間會均勻的分布著許多間隙，就像“毛細血管”，當歐羅倉底部設置的氮氣噴頭(絕氧設備)噴出氮氣時，氮氣就能比較均勻的散布到煤堆中所有的空隙中，由于是靜止堆放，這樣的毛細氣道始終存在，有利于煤炭顆粒被氮氣包裹，防止煤炭氧化。而筒倉中的煤炭由于密實度不一致，毛細氣道在密實度較高的煤團處發生阻斷，這使得氮氣難以擴散到所有的區域，因而同樣易自燃的煤炭在歐羅倉中比筒倉中更容易形成絕氧環境，這有利于煤炭的長期存放安全。

(4)當煤炭拋堆時，快速下落的煤炭受到空氣阻力的作用會產生擴散趨勢；原先穩定的氣壓環境因此發生改變，下落煤炭速度越大，越會形成了較大、且紊亂的氣流，這些氣流帶動著小顆粒的煤炭擴散到更遠的空間，形成揚塵。如果筒倉中原先的料位較低時，煤炭下落足以產生較大的揚塵，在相對密閉的筒倉內部產生如此高濃度的煤炭粉塵是不利于運行安全的。然而煤炭進入歐羅倉時，是通過布置在中心的伸縮落煤管，直徑較小的伸縮落煤管對粉塵的擴散起到了約束作用，使得下落的煤炭產生的揚塵較少，伸縮落煤管底部堆積的煤炭也能阻隔揚塵直接進入歐羅倉內；另外布料的螺旋機可以在與堆料面極小的落差下完成堆砌煤炭，在這過程中產生的揚塵是很少的，因而，在作業時歐羅倉內的粉塵濃度會相對較低，特別在對一些易自燃的、粉塵較大的煤種來說，有利于作業安全。

2 倉船匹配關系的重要性

靠近沿海、內河的發電企業主要依靠散貨船來運輸煤炭，這些散貨船運煤的噸煤單價與船的噸位成反比，一年的耗煤量產生的運費差價非常可觀，正因為這種原因，一些內河碼頭也相繼升級到5萬t以上，力求能夠使用更大的船運煤。對于發電企業來說，多煤種的配煤摻燒是降本增效的主要方法。存放的煤種越多，選擇的余地越大，配煤方式的靈活性越能體現，由于筒倉和歐羅倉的出料面只有一個，一只倉一個時刻只會有一只煤種可供選擇，那么儲煤倉的數量越多越好，但現實的情況卻是大多數的運煤船一航次一條船只運輸一種煤炭，一條載煤6萬t的船如果轉運的儲煤倉中，考慮到卸煤時間，對與筒倉來說就可能裝入2只筒倉，如果更大的煤船會使得2只或3只筒倉變成一種煤種了，這導致實際儲煤的種類減少。同樣的情況對于歐羅倉來說一只倉就可輕松接納9萬t的煤炭，有多少只歐羅倉就至少可以存放多少煤種。可見，儲煤倉時儲煤容量大于運煤船的容積是有好處的，同時這也需要歐羅倉的螺旋機堆料量能匹配卸煤作業速度了。歐羅倉適合大噸位運煤船，筒倉適合小噸位的運煤船。

3 儲煤倉進出料的管理需求

筒倉中存放的煤炭有兩個作業面，即上端面為堆料面，下端面為出料面，在實際運行時是上進下出。而歐羅倉的中的煤炭作業面只有一個上端面，即堆料面和出料面為同一表面 ，實際運行時是上進上出。筒倉和歐羅倉進出料的特點帶來了不同的管理要求，這主要有四方面的需求：

(1)筒倉的進出料是上進下出，存放在筒倉中的煤可以先進先出。而歐羅倉的進出料只有倉內煤堆的上表面，倉中的煤只能先進后出了。用戶希望存放的煤炭能夠自動的吐故納新，始終可以存放著“新鮮”煤炭，這主要基于三個原因：1)存放的煤炭時間越長，發生氧化的可能性越大，致使煤炭熱值下降，造成經濟上的損失；2)存放太久的煤炭易發生粘結，影響后續取料與輸送；3)露天堆場的煤炭還要考慮到存放的煤炭受到風雨的侵蝕，產生煤炭損失。對于筒倉和歐羅倉來說第3種情況是不存在的，而第1和第2種情況由于在相對密閉的空間，在存儲的同時可以釋放氮氣實施煤炭絕氧，使得在倉內的煤炭不易氧化，而上文的分析可知，歐羅倉的煤炭絕氧效果更好，發生氧化反應現象就會變得更加緩慢。而筒倉和歐羅倉都有這樣配套設備，通過對國內一些知名的大型筒倉應用企業的調研，筒倉內的煤炭鮮有發生氧化反應后導致溫升出現不可控狀態的情況，可以推斷歐羅倉這種情況發生的概率就更低了，同時歐羅倉和筒倉都具有完善的煤炭溫度監控系統，可以實時掌握煤炭的溫度，根據溫度趨勢制定用煤計劃。

通過這些分析可以看出如果煤炭的氧化反應可以控制的情況下，煤炭存放的時間受到限制就不再嚴格了，但是對于筒倉來說第2個原因會導致出料口易堵塞，使得煤炭無法正常出料，因而這種狀況對筒倉來說存放的時間是有限制要求的，而根據歐羅倉上文分析，這種情況與出料狀態無關，因而歐羅倉中煤炭長期存放并不會帶來致命的后果。

根據國外歐羅倉使用經驗，3～6個月進行一次清倉就足夠了，從這些分析可以得出儲煤時先進后出和先進后出并沒有太大的差異。

(2)筒倉的進出料是上進下出，煤炭在筒倉中是“排隊式”的進出料方式，進入倉中的煤依次排隊，先進先出。而歐羅倉的煤炭是先進后出，這是 “堆棧式” 的進出料方式。

其實“排隊式”和“堆棧式”進出料方式在本質上并無優劣之分，只是應用到不同的儲煤倉上才會呈現出不同的特點。“排隊式”的方法實質是通過依次順序來無差別的對待所有的入倉的煤炭，這些煤炭都必須經歷一個排隊等候時間，但能夠自動“吐故納新”。可以看到,這樣的排隊期會受到倉容大小影響，倉容越大，排隊等候期越長。而“堆棧式”的方法具有煤炭進出棧間隔時間呈對稱分布的特點，越是剛進入的煤炭越能立刻出去，但越是堆入時間長的煤炭取出的時間就會越長，即儲煤倉越是上部的煤炭越能實現快進快出。

如今火電廠選用的經濟煤種往往狀態變化較大，當遇到特殊狀態的煤種時，排隊式的進出料方式就顯得不太適應了，筒倉容積越大對這種煤炭的適應能力就會變得越差，對設置應急堆煤場的需求就更迫切，在加上筒倉固有的堆取煤的特點，可以斷定為大容量的筒倉配置應急煤場是非常必要的。反觀歐羅倉采用的堆棧方式就可以做到快進快出，這樣的特性可以降低了對應急堆煤場的需求了。

(3)筒倉中的煤炭在運行出料時，是向下運動的，在運動過程中由于煤炭在同一層面上的密實度不同而導致下降時遇到阻力不同，致使下降的速度不同，就出現了“錯層”，在分層堆放時，當兩種煤炭先后進入筒倉時，分界面難以明確，會在出料時發生混煤現象，如果筒倉中存放兩種或以上的煤種在實際使用中會影響配煤精確的要求，且筒倉中的煤炭上表面的平面度較差，精確測定料位高度會有一定困難。而歐羅倉中的煤炭始終處于靜止狀態，料位的測定直接通過螺旋機的高度就能實現，這些好處有利于分層存放多煤種，也能確保出料的煤種精確性，但是當一只煤種被另一只煤種覆蓋后，下面的煤種便無法利用，可見分層堆煤后使得不同倉之間配煤計劃的要求大幅提高。

(4)由于筒倉和歐羅倉都是數量有限的儲煤空間，進出料的作業面較少，作業方式都有各自的特點，在實際應用中發電的用煤，運煤船期計劃的制定，煤種之間有相互的配合關系，這也就需要對儲煤倉、船、煤種、發電用煤統籌管理。當這些方面協調管理到位，數量相對較少、但儲煤容量較大的歐羅倉就能夠發揮出更大的經濟效益。

4 結語

通過上述筒倉和歐羅倉三個方面的對比可以看出，歐羅倉通過改進堆料方式，解決了筒倉對粘性較大的煤炭的適應性問題，同時在堆煤時能夠抑制粉塵，比筒倉更好的長期儲煤特點等，較大的容積有利于運煤船的大型化，提高了經濟效益，相對較低的造價更有利于用戶降低投資。綜合這些特點分析，歐羅倉與筒倉相比具有明顯的優越性。

同時也應該認識到采用歐羅倉后會因為較少的作業面，帶來較高的統籌管理需求，歐羅倉在國內還未有儲煤運行的先例，針對國內用戶常見的煤炭狀況是否能夠很好適應，用戶是否能通過提高自身的管理水平來發揮出歐羅倉的優越性，這些都是值得去探討和研究的。

(本文編輯：嚴 加)

電力簡訊

2016中國電動汽車充換電服務創新高峰論壇會議舉辦

12月11日，2016中國電動汽車充換電服務創新高峰論壇會議在北京舉辦。

論壇由國網電動汽車公司聯合充電運營商、充電樁建設運維企業、新能源整車企業、金融保險機構和行業新興科技公司等，本著“自愿平等、包容合作、互惠共贏”的原則聯合發起創建，是一個非官方、非盈利、定期、開放性的會議組織。論壇以“創新協作、共享共贏”為宗旨，旨在探索電動汽車充換電服務商業模式的創新變革，構建開放、智能、互動、高效電動汽車服務模式，推動實現電動汽車充換電服務互聯互通，引領電動汽車產業持續健康發展。

會議由國網電動汽車公司主辦。公司總部相關部門、單位，國內主要充電運營商、充電樁建設運維企業、新能源汽車制造企業、金融保險機構和行業互聯網科技公司的有關負責人等共計170多位代表參加會議。

會議以加快建設開放、智能、互動、高效的充換電網絡為目標，交流研討創新電動汽車充換電服務的商業模式，深化車、樁、網全面互聯互通，對于加快推動電動汽車產業發展具有重大意義。

(本刊訊)

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

張 曉(1970),男，工程師，從事發電企業燃料機務工作。

TM621

B

2095-1256(2016)06-0776-04

2016-10-25