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摘要：在火力发电厂的燃煤输送系统中，犁煤器常因物料的高粘性和环境湿度等因素导致堆积，进而引发输送系统堵塞、效率下降及潜在的安全隐患。本文详细分析了华电可门燃煤输送系统中防堆积犁煤器装置的创新设计与应用。该装置通过引入振动板与振动凸轮的设计，有效解决了物料堆积和溢出问题，大幅提升了系统的输送效率与安全性。实践表明，该装置无需额外动力即可运行，利用自然产生的动力实现振动，有效降低了设备的能耗。此外，装置的自润性纳米复合材料和智能控制系统进一步减少了物料与设备的摩擦，降低了维护成本，增强了设备的使用寿命。综上所述，这一创新设计为火力发电厂的安全稳定运行提供了强有力的保障，具有广泛的推广应用价值。

关键词：犁料器；输送系统；防堆积装置；堵塞；漏料

0.引言

福建华电可门发电有限公司，成立于2003年9月，隶属于中国华电集团有限公司，是福建省重要的电力支撑点及华东电网的主力电厂。公司目前拥有四台600MW超临界燃煤发电机组，一座7万吨级专用煤码头和一座1万吨级重件码头，年发电能力高达150亿千瓦时。由于该电厂的燃煤输送量巨大，燃煤输送系统成为保障电厂正常运作的关键环节之一。然而，在实际运行过程中，电厂面临着燃煤输送中的严重问题，特别是煤粉在运输过程中因水分和粘性增加，容易在输送系统中形成堆积，尤其是在犁煤器区域[1]。由于煤粉遇水后粘性显著增加，使得物料在犁煤器内容易发生板结和堆积，导致输送系统[2]的动力骤降，阻力增大，从而引发物料堵塞。这些问题不仅严重影响了皮带机输送系统的稳定性，还导致了设备的过度磨损、物料溢出和环境污染等一系列不良后果。传统犁煤器在处理这些问题时显得力不从心，未能有效防止物料的堆积和输送堵塞[3]，进而影响了整个燃煤输送系统的效率和可靠性。因此，研发并应用一种高效的防堆积装置，尤其是在犁煤器中的应用，已成为提升系统运行效率、减少故障频率和保障电厂稳定运行的关键措施。通过引入新型防堆积装置，可以有效解决传统设计中存在的不足，提高燃煤输送系统的整体性能和稳定性，为电厂的安全高效运行提供有力保障。

1.散料堆积堵塞的原因与危害

散料堆积是燃煤输送系统中经常遇到的挑战，尤其是在煤粉因水分增加而变得更具粘性时，堆积问题更加严重。该现象不仅对输送系统的正常运作造成困扰，还可能引发一系列的安全隐患。以下是散料堆积的主要原因及其带来的危害：

（1）物料粘性增强：煤粉在遇水后，其含水量增加会显著提升其粘性。这种粘性增加导致煤粉在输送系统的各个环节中黏附、板结，尤其是在犁煤器的料斗区域。这种现象使得煤粉难以顺畅地流动，造成物料的堆积和聚集，从而使输送系统的工作效率显著下降。物料的粘附也会使得设备内部积累一层坚硬的煤粉，进一步阻碍了正常的输送过程。

（2）摩擦系数过大：在犁料斗的溜槽区域，煤粉与钢板之间的摩擦系数较大。较高的摩擦系数会导致煤粉在流动过程中受到更多的阻力，降低其下滑速度，从而在堆积区形成较厚的煤粉层。这种摩擦增加不仅阻碍了物料的顺利下滑，还可能导致设备的过度磨损，加剧了设备的维护难度和成本。

（3）料流阻碍：主主料流区的流动往往会对堆积区的物料产生阻碍作用。这种流动阻碍会导致堆积区物料的下滑不畅，进一步加剧堆积问题。当煤粉在堆积区长时间积累时，会导致整个输送系统的堵塞，增加系统的停机时间，并降低其整体的输送效率。

这些堆积现象不仅会对输送系统的正常运行造成负面影响，还可能引发其他一系列问题。例如，物料的堆积会导致煤粉溢出，进而增加了环境污染的风险。煤粉的溢出不仅对周围环境造成污染，还可能影响到工作人员的健康。此外，散料堆积还会带来安全隐患，例如煤粉自燃的风险，特别是在高温和高湿度的环境下，堆积的煤粉极易发生自燃，导致安全事故的发生。因此，解决散料堆积问题对于提高燃煤输送系统的效率和安全性至关重要。

2.防堆积犁煤器装置的工作原理与设计

2.1犁煤器的工作原理

犁煤器的工作原理基于机械分流原理，通过V型犁刀将输送带上的煤料从主流中分离，并引导至指定的卸料点。当煤料到达犁煤器时，V型犁刀会沿着导轨进行下压或侧向移动，借助其精确的角度设计，将煤料从输送带上剥离出来[4]。随着犁刀的动作，煤料被分流，并顺利导入目标料斗或其他接收装置。这一过程依赖机械运动和重力配合，使物料的分流方向可以根据操作需求调整。通过调节犁刀的角度、下压力度以及位置，犁煤器能够灵活应对不同的物料量及分流需求，从而确保物料能够准确、快速地落入到预设的路径或料斗中。

2.2传统防堆积装置

传统防堆积装置在燃煤输送系统中的应用，主要依靠机械振动和清理装置来减少物料堆积的问题。这些装置通常通过安装固定刮板、振动筛或其他机械装置，以期通过振动或刮削方式促使物料在输送过程中顺畅流动，避免在犁煤器、溜槽等关键位置发生堆积。然而，这些防堆积方法的实际效果往往不理想，特别是在面对高湿度和高粘性的煤粉时，传统装置的防堆积性能明显不足。

传统防堆积装置的局限性主要体现在以下几个方面：首先，传统机械振动装置在面对高湿度和粘性的煤粉时，难以有效防止煤粉的粘附和板结。湿煤粉在高湿度环境下极易在溜槽和犁煤器中形成堆积，导致物料堵塞，传统振动装置难以应对这一问题。其次，传统装置中的固定刮板设计，由于长期与煤粉物料的摩擦，极易磨损，造成设备频繁的维护需求，进一步增加了维护成本。再者，这类机械刮削和振动装置往往缺乏针对性设计，不能有效应对输送系统中的复杂工况，尤其是高负荷下[5]，机械振动和刮削方式可能导致设备二次损伤，如金属疲劳、零部件磨损等问题，进一步缩短了设备的使用寿命，增加了系统的停机时间和维护成本。

2.3新型防堆积装置的设计与工作原理

为了解决华电可门电厂燃煤输送系统中的煤粉堆积和板结问题，防堆积犁煤器装置引入了以下几个关键技术和设计，确保了物料的顺畅输送，具体如下：

（1）振动板与振动凸轮设计：振动板与犁煤器的犁料斗枢接，并通过振动凸轮与输送皮带相连。在皮带运转过程中，振动凸轮通过间歇性接触输送皮带，带动振动板产生振动。通过振动板的高频振动，减少了物料与溜槽表面的摩擦，从而促进物料的下滑，防止堆积。

（2）自润性纳米复合材料应用：为了进一步降低物料在输送过程中产生的摩擦，振动板采用了超高分子量聚乙烯板。这种材料不仅具有极佳的耐磨性，还具备自润性特质，能够在长时间运行中显著降低物料与受料面的摩擦系数，确保物料不会粘附在板面上，防止板结和堆积现象。

（3）弹片与铰链结构：振动板通过弹片与铰链结构与底板连接。弹片设计用于吸收振动，减少长期振动对设备的冲击，防止设备出现金属疲劳，同时也能确保装置的稳定性和长期运行的可靠性。这种设计有效延长了设备的使用寿命，并降低了维护频率。

（4）动力来源优化：防堆积犁煤器装置无需外部动力源，而是通过与输送皮带相连的振动凸轮获取动力。该设计利用皮带传输过程中自然产生的动力，通过机械转换带动振动系统，简化了装置结构，降低了能源消耗，增强了装置的实用性。

（5）智能控制系统：该装置还配备了智能控制系统，通过传感器实时监测物料流动情况，自动调整振动频率和振幅，以适应不同工况下的物料输送需求。这一智能化的设计，使得防堆积犁煤器能够在不同的工作条件下灵活调整，确保物料能够顺利通过。

通过这些设计，新型防堆积犁煤器装置能够在实际应用中有效降低煤粉堆积和堵塞问题，保障华电可门燃煤输送系统的安全稳定运行。

3.犁煤器在华电可门燃煤输送系统中的应用

3.1应用背景

华电可门电厂的燃煤输送系统在运行过程中，多次受到煤粉堆积和板结问题的困扰，导致系统效率下降和设备频繁故障。尤其是在湿度较大的环境下，煤粉的粘性显著增加，容易在犁煤器等关键部位形成堆积，造成物料输送不畅和堵塞。这种现象不仅影响了煤粉的正常输送，还可能导致物料溢出和设备磨损，增加了电厂的维护成本和安全隐患。传统犁煤器在应对这些问题时显得力不从心，无法有效防止物料的堆积与堵塞，严重制约了电厂的稳定运行。因此，解决煤粉堆积问题成为电厂提高运行效率的迫切需求。

3.2新型防堆积犁煤器装置的应用效果

新型防堆积犁煤器装置的引入，结合助滑衬板的应用，显著提升了华电可门燃煤输送系统的运行效率和稳定性。该装置的应用效果体现在以下几个关键方面：

（1）减少物料堆积：新型防堆积装置通过集成振动板和助滑衬板有效应对了物料堆积的问题。振动板的设计使得物料在犁料斗内可以持续振动，这种振动减少了物料在内部的静态堆积，防止了煤粉在输送过程中形成厚层堆积，尤其在溜槽的堆积区域。助滑衬板的使用进一步优化了这一过程。其采用的低摩擦系数和自润性材料有效降低了物料与衬板之间的摩擦力，促进了物料的顺畅下滑。研究表明，助滑衬板的应用能够显著减少物料的堆积现象，从而保证了煤粉的连续流动和输送系统的高效运作。

（2）提高系统耐久性：助滑衬板采用了自润性纳米复合材料，这种材料具有极高的耐磨性和卓越的自润滑性能，即使在长时间使用后，衬板依然能够保持良好的润滑效果，减少摩擦对装置的损耗。实地测试结果表明，助滑衬板的有效寿命可达到18个月以上，且在此期间无需进行额外的维护。这种优异的耐久性大大提升了系统的长期稳定性，减少了因设备磨损导致的停机时间。

（3）提升生产安全性：新型防堆积装置的设计还考虑到了生产安全性。头部漏斗区域的外置一体式助滑装置有效解决了清扫器下方积料问题，从而减少了因积料引发的生产安全隐患。此外，助滑衬板和助滑装置的安装方式简化了安装过程，减少了因动火作业引发的风险。这一设计改进不仅提升了生产过程中的安全性，还提高了整体生产效率。

（4）降低维护成本：新型防堆积装置和助滑衬板的高效性和耐久性直接导致了维护成本的大幅降低。由于系统的维护频率显著减少，相关的维护费用和停机时间也得到了有效控制。此外，该装置不需要额外的动力来驱动振动板，进一步降低了系统的整体能耗。长期来看，这种设计不仅提高了燃煤输送系统的经济性，也为电厂的运营提供了稳定的保障。

3.3技术经济分析

针对华电可门燃煤输送系统中防堆积犁煤器装置的应用，进行了全面的技术经济分析。根据初步评估，实施新型防堆积装置后，预计每年可节省维护成本约35万元。这一显著降低的维护成本主要源于装置的耐久性与自润滑特性，减少了设备的磨损和故障率，从而降低了维修频率。此外，由于装置的引入提升了系统的整体运行效率，预计年发电能力可提高约5%。这种发电能力的提升不仅有助于增加电厂的经济收益，也提高了其在市场中的竞争力。

在设备投资方面，虽然初期投入可能较高，但综合考虑设备的长寿命和低维护成本，采用该装置的投资回收期预计为两年。这一回收期在电力行业中属于合理范畴，表明从长远来看，防堆积犁煤器装置的投资是经济可行的。此外，该装置的设计优化了能源使用，降低了整体能耗，进一步提升了电厂的经济效益。通过这些经济分析结果，可以看出，防堆积犁煤器装置不仅能有效解决燃煤输送过程中的堆积问题，还能够为电厂带来可观的经济效益，确保其在激烈的市场竞争中保持优势地位。

4.未来发展趋势

未来，防堆积技术将主要集中在智能化、自动化和新材料的应用上，以应对火力发电行业日益复杂的操作环境和严格的运行要求。智能化将成为防堆积技术的重要方向。随着物联网和大数据技术的进步，智能监测系统将在煤粉输送过程中发挥关键作用。这些系统能够实时监测煤粉的流动状态，如流速、温度和湿度，并基于数据分析及时调整设备参数，从而优化输送效率。这种智能化不仅提高了操作灵活性，还减少了人为错误，提高了系统安全性。

自动化技术的引入将显著提升防堆积装置的工作效率。通过自动化控制，设备能够自我调节，无需人工干预，确保在各种工况下顺畅流动[6]，降低堆积风险。未来的防堆积装置可能配备智能传感器和控制算法，自动调整振动频率和幅度，以适应不同湿度和粘性的煤粉。

新材料的应用也将推动防堆积技术的革命性进步。纳米材料和自润滑材料的研究将帮助降低设备摩擦和磨损，提升耐用性。纳米复合材料不仅具有优异的耐磨性，还能在微观层面改善物料流动性，减少煤粉在设备内部的堆积和黏附现象，延长设备使用寿命，降低维护成本。结合人工智能技术，未来的防堆积装置将具备更高的适应性和智能决策能力。通过机器学习和数据分析，智能控制系统将学习最佳运行策略，自动优化操作流程。这种智能决策能力将为火力发电行业的可持续发展提供支持，帮助电厂在资源有限和环保要求严格的背景下，实现经济效益与环境效益的双赢。

综上所述，未来防堆积技术的发展将依赖智能化、自动化与新材料的深度结合，推动火力发电行业的技术进步和持续发展。这一进程不仅改善了燃煤输送系统的运行效率与安全性，也为电力行业的绿色转型奠定了坚实基础。

5.总结

防堆积犁煤器装置凭借创新的结构设计与先进材料的应用，成功克服了传统犁煤器在燃煤输送过程中常见的堆积和板结问题。通过有效的振动和自润滑材料的结合，该装置不仅大幅提升了输送系统的运行效率，还显著减少了设备的磨损和维护成本，降低了运营风险。未来，随着技术的不断进步和应用范围的扩大，防堆积犁煤器装置有望在更多火力发电厂和其他工业领域中推广使用。同时，进一步的研究可以集中在材料性能的优化、装置结构的改进以及智能化监测系统的集成上，以实现更高的自动化水平和更好的运行效果。

参考文献

[1]张孟昆.单侧犁煤器在输煤皮带斜坡段的应用实例研究[J].中国设备工程，2023，（21）：23-25.

[2]张焱博，赵伟伟，赖彦飞，等.电动液压双向犁煤器在原煤仓防堵疏通方面的应用分析[J].大众标准化，2023，（03）：150-152.

[3]舒倩，林平.犁式卸料器在低流动性物料卸料中的应用及改进[J].电力勘测设计，2021，（S2）：114-119.DOI：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2021.S2.020.

[4]詹胥.火力发电厂单侧双向犁煤器撒煤提效方案实施及应用[J].江西电力，2019，43（02）：54-55.

[5]鲁忠科.680MW机组煤仓间犁煤器改造[J].电力安全技术，2017，19（04）：52-54.

[6]崔永波.改善犁煤器撒漏煤及损伤皮带的措施[J].节能，2014，33（04）：67-70.

作者信息：廖国华，男，1972年05月。福建永定，大专，高级工，输煤系统安全可靠性、效能提升和清洁环保综合治理。

项目编号：福建华电可门发电有限公司——输煤系统落煤管导流箱改造（JG-0220240442）