欧罗仓系统及其技术方案介绍

1742018年07月 增刊1 运煤欧罗仓系统及其技术方案介绍欧罗仓系统及其技术方案介绍王胜平(华东电力设计院有限公司，上海200063)摘要：欧罗仓是一种适用于存储散装物料的筒仓，其有应用业绩的最大容积已经达到了1.0×105m3。本文介绍了欧罗仓的组成及进、出料过程，并从工艺、土建、消防、电气等方面进行了简要分析。关键词：封闭煤场；欧罗仓；螺旋输送机。中图分类号：TM621文献标志码：B文章编号：1671-9913(2018)S1-0174-05TheIntroductionofEurosiloSystemandTechnicalSchemeWANGSheng-ping(EastChinaElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200063,China)Abstract:Eurosiloisakindofsiloforstoragebulkmateriel,andtheapplicationofEurosilohasthemaximumstoragevolumeof1.0×105m³.Inthisarticle,allthecomponentsofEurosiloareintroducedandbriefanalyzedfromtheviewoftechnology,civilengineering,fireprotectionandelectrical.Keywords:closedcoalyard;eurosilo;screwconveyor.*收稿日期：2018-04-11作者简介：王胜平(1977-)，男，上海人，硕士，高级工程师，从事火电厂运煤除灰设计工作。1 概述欧罗仓系统是由荷兰欧罗公司(ESIEurosiloB.V.)公司研制的独有筒仓系统。ESI公司是一家完全独立的荷兰公司，公司总部设在荷兰Purmerend，距离荷兰首都Amsterdam约40分钟车程，专门提供各种大宗散装物的处理和存储服务，包括设备的开发、设计、制造和安装交钥匙服务。目前，世界各地已经有超过120套欧罗仓系统在运行中。由于其良好的环保效应及较小的占地面积，欧罗仓的应用前景广泛。有应用业绩的欧罗仓的最大容积为1.0×105m3，理论上容积小于1.0×105m3的欧罗仓均可设计。ESI公司一般按照用户要求的容量及可用地情况进行设计选型，确定仓高及直径。2 储煤欧罗仓的组成用于储煤的欧罗仓系统的主要组成部分有：用于仓内堆取料的伸缩落煤管、螺旋输送机、用于仓底卸料的活化给料机，还包括完善的通风、除尘设备，以及功能齐全的惰化气体(氮气)保护设备、泡沫灭火设备、可燃气体监测设备等。欧罗仓整体结构图参见图1。图1欧罗仓的组成1752018年07月 增刊1    运煤欧罗仓系统及其技术方案介绍2.1堆取料螺旋输送机欧罗仓内专门设置有用于堆取料作业的螺旋输送机，这是欧罗仓与其他筒仓最为明显的区别。螺旋输送机由设置在欧罗仓顶部的旋转桥架悬吊。该旋转桥架可通过钢丝绳卷扬机构控制螺旋输送机的升降，还可带动螺旋输送机沿着欧罗仓圆周方向行走。堆取料螺旋系统一般包含两个螺旋装置，其螺旋外缘均制造为锯齿形状。当取煤时，外缘锯齿大小相同的螺旋主要用作取煤，另一个设计有大齿结构的螺旋主要翻松即将要取的煤层。堆取料螺旋输送机在工厂分段制造、现场组装。单个螺旋体的制造长度一般不大于10m。ESI认为如果长度太长，除了不利于运输外，生产时由于热加工等因素也不宜保证螺旋的同心度。图2螺旋输送机螺旋装置的材质为高鉻耐磨合金钢，设计寿命15年。芬兰Salmisaari电厂的堆取料螺旋目前已经使用10年，电厂认为仍无需更换。2.2伸缩落煤管ESI公司介绍欧罗仓中间的伸缩落煤管为不锈钢制作，设计使用寿命15年。在经过10年的使用后，芬兰Salmisaari电厂的技术人员认为该伸缩落煤管无需更换。欧罗仓进料带式输送机头部漏斗直接插入伸缩落煤管上部，外部采用橡胶密封，防止煤粉泄露。每次进料后，伸缩落煤管空载伸缩一次，即可完成自清洁。2.3活化给煤机活化给煤机是我国运煤系统比较常用的设备，建议仓底设置不少于2台活化给料机。3 储煤欧罗仓进出料3.1进料3.1.1粒度要求欧罗仓进料的最大粒度一般不大于300mm，如果粒度小于150mm，则适应性更好。3.1.2进料过程燃煤通过带式输送机及卸料设备卸入安装在欧罗仓顶部中央的受料漏斗，再经圆形截面的伸缩落煤管进入螺旋输送机。螺旋输送机的工作位置在欧罗仓内存煤的表层，堆取煤时的自转由装设在其头部的电动机驱动。堆料过程中，螺旋输送机的螺旋叶片顺时针旋转，落在其上的原煤由螺旋叶片从中心逐渐向外围推送。一旦装设在螺旋输送机头部的传感器感知到原煤已经被输送至仓内壁处，则启动欧罗仓顶部的旋转桥架，带动螺旋装置按照顺时针方向达到紧邻的下一个堆料位置。当上述堆料过程完成一个圆周时，旋转桥架上的钢丝绳悬挂机构将启动，把螺旋输送机提升一个煤层的高度，约0.5m。之后，再进行上一层的堆煤作业。如此循环，直到到达欧罗仓的设计堆高。欧罗仓理想堆煤情况见图1。螺旋堆取料装置自转在启停时为变速，以减少冲击。在正常运行时，其转速不可调。欧罗仓出料出力主要由活化给料机控制。由顶部旋转桥架带动的螺旋装置公转的转速由变频电机控制，可调。堆取料螺旋在堆料或者取料时，煤流对螺旋产生反作用力，此力的大小随着堆取料出力而变化。当堆料出力为2000t/h时，煤流对螺旋产生的反作用力为10t左右。此推力通过螺旋后侧平衡支架上的两个导向轮作用到仓壁上，保证了整套系统的受力均衡。当取煤时，此部分推力则通过安装在螺旋前侧支架上的两个导向轮平衡。设计仓壁时，应考虑此荷载。1762018年07月 增刊1 当螺旋处于静止状态，即既不堆煤也不取煤，平衡轮与墙壁之间有间隙。此时螺旋系统的升降都不受影响。当螺旋系统工作时，平衡轮在煤流的作用下与仓壁接触，以平衡作业时的推力。3.1.3进料出力目前，有应用实例的贮煤欧罗仓，进料出力均在2000t/h以下。我国电厂的卸煤系统出力很大，特别是有些水路来煤火电厂的卸煤系统出力达到了3000t/h或者更大。针对这种大出力的情况，可适当缩短堆料螺旋的作业长度，即堆料时煤流达到设定的位置(未到仓壁处)即开始进行下个工作位置的堆煤作业，当前作业层的堆煤通过自流可填充其下方未堆满的空间。此方案的优点是螺旋输送机堆取煤电功率不增加、煤堆对其的最大反作用力也不增加，对欧罗仓整体运行和设计、特别是土建设计有利；此方案的缺点是仓内的空间(煤堆顶层处)利用率有所降低。3.2出料3.2.1出料过程在欧罗仓系统出料流程中，布置在仓底中心位置的活化给料机首先启动，其上方的煤逐渐下陷，并形成一个漏斗状的下陷通道。由于煤堆内各煤块之间的摩擦作用，这个漏斗状的下陷通道一般只发生在活化给煤机正上方的狭小区域内，见图3。图3欧罗仓出料时形成的煤流漏斗当安装在螺旋输送机的传感器探测到欧罗仓中心附近的煤流下陷后，螺旋输送机即下降进入煤层，并逆时针旋转将四周的煤向中心煤流漏斗处输送，再通过活化给料机输送至仓底的带式输送机上。在取煤作业中，螺旋输送机在其上部的旋转桥架的带动下，缓慢的顺时针旋转，保证其一直工作在有煤可取的位置。当上述取煤过程完成一个圆周后，系统会自动把螺旋输送机下降一层，然后再取煤，直至欧罗仓内的煤全部被取出。在欧罗仓系统的设计中，为了保证欧罗仓系统的卸煤出力，螺旋输送机取煤出力一般大于仓底的活化给煤机的卸煤出力。当欧罗仓中心的煤流漏斗被煤流堆满后，螺旋输送机的自转驱动电机会因超负荷工作而形成电流超限，此时电流监测装置会发出信号，螺旋输送机将停止运行约10秒，之后再次启动。3.2.2出料出力在有应用实例的贮煤欧罗仓中，出料最大的出力均在1000t/h以下。如果系统需要更大的卸料出力，可改变堆取料螺旋的结构和运行方式，两个螺旋同时进行取煤作业，卸煤出力可达1500t/h以上。图4有中心柱的欧罗仓4 存储其他物料的欧罗仓除了存储煤之外，欧罗仓在经常被用来存储粮食、粉煤灰、石膏等其他物料。当欧罗仓用作存储石膏、粉煤灰等物料时，为避免卸料时的粉尘飞扬等问题，欧罗仓内设计了一个用于出料的中心柱。图4为有中心柱的欧罗仓典运煤欧罗仓系统及其技术方案介绍1772018年07月 增刊1    型布置图。在取料作业中，螺旋输送机将仓内的物料取至中心柱处，之后再通过中心柱下落至仓底。如果欧罗仓内装的是粉煤灰等物料，可在仓底中心柱的出口处设置干灰散装机或者双轴搅拌机等设备用于装车外运。如果欧罗仓内装的是石膏等物料，则中心柱下方可直接配置散装机等设备。中心柱与螺旋取料机之间的物料交换是中心柱设计中的一个难点。ESI在石膏仓中的典型设计是采用中空三角形作为中心柱的骨架，外侧按照一定的间距设置螺旋鳍片，构成中心柱。当螺旋输送机输送来的物料可通过螺旋鳍片的间隙进入中心柱内的下落通道。下图5和图6是ESI公司针对石膏仓内部中心柱的典型设计。图2中心柱制造细节图2中心柱落料细节图5中心柱落料细节图2中心柱制造细节图2中心柱落料细节图6中心柱制造细节5 欧罗仓的土建设计与施工一般的，欧罗仓的施工周期约12个月。根据仓容等因素确定欧罗仓外形后，计算出仓壁及仓底受力情况。欧罗仓侧壁主要承受内部煤堆对其的水平侧向压力、煤堆对仓壁的竖向摩擦力，并需考虑堆取料螺旋作业时对仓壁的水平推力；欧罗仓顶部环梁上设置有轨道，主要承受内部几乎所有设备的重量，包括堆取料螺旋、中心伸缩落煤管、钢丝绳及卷筒等设施的重量。欧罗仓顶部采用钢结构轻型封闭，骨架采用型钢，外部以彩钢板覆盖，仓壁顶部需设置一圈牛腿支座，用于安装顶部钢结构封闭材料。仓壁采用钢筋混凝土结构，仓壁与环形基础的连接形式为可滑动。仓壁直接插入基础预留的环形空间，空隙处用防水材料填充；按照ESI的设计理念，欧罗仓仓壁内的钢筋是受力主体，不采用预应力钢筋，其外部的混凝土的作用仅仅是为了保护钢筋不被磨损，故欧罗仓的仓壁混凝土不需要太厚。例如LUNEN电厂欧罗仓壁厚度仅为500mm。图6仓壁与基础的典型滑动连接6 电气欧罗仓内的设备总电耗与一台中型斗轮机相当。LUNEN电厂单座欧罗仓系统最大电耗为280kW。欧罗仓的自动化程度很高，正常运行时可做到无人值守。欧罗仓系统自身有完善的连锁程序，并自成一个小成套，可接入电厂输煤程控。欧罗仓系统内部人行通道、平台及需要例行检修的位置均设有照明设施。运煤欧罗仓系统及其技术方案介绍1782018年07月 增刊1 另外，在螺旋堆取料机等关键作业部件处也设有照明。7 欧罗仓的安全保障7.1消防与通风欧罗仓配套的消防系统包括消防水系统、灭火用泡沫或者凝胶系统等。德国LUNEN电厂欧罗仓仓顶采用彩钢板封闭，仓壁上部接近仓顶处具备自然通风的条件，同时配套强制通风设施。芬兰Salmisaari电厂的欧罗仓为全地下布置，无自然通风。该厂欧罗仓配套有一套强制进风管道和一套强制排风管道。当运行人员进入时，开启强制进风管道增加仓内空气中的含氧量；当仓内发生可燃气体积聚时，开启强制排风系统。早期欧罗仓系统，比如芬兰Salmisaari电厂的系统中，欧罗仓配置有温度监测、可燃气体(CO、CH4等)监测、O2监测等设施。现今，ESI公司认为只需监测CO即可。这是因为在所有的可燃气体中，CO最具代表性，如果CO积聚增多，则表示煤炭发生自燃的概率增大，其余监测设施均可不安装。ESI在欧罗仓配置的控制系统中设置了可燃气体的临界指标，如果超标则可采取强制通风或者启动泡沫灭火装置。欧罗仓内设置有2套可燃气体监测设施，1套位于欧罗仓顶部，用于监测全局；另1套安装于堆取料螺旋上部。当仓顶的监测装置监测到可燃气体积聚时，可再通过旋转螺旋设施确定可燃气体发生的确切位置，然后人工操作泡沫灭火设施进行干预。如果可燃气体浓度很高时，则采用泡沫灭火装置会自动投入运行，对整个煤堆上表面进行覆盖，以隔绝氧气进入煤堆助燃。为防止氧气从欧罗仓底部进入，可在活化给煤机下部出口处设置插板门。一般情况下插板门常开，如果欧罗仓内的煤需要长期存储时，关闭插板门以阻止空气进入。7