儲(chǔ)煤鋼板倉(cāng)初步研究

儲(chǔ)煤筒倉(cāng)初步研究，貯煤筒倉(cāng)作為火力發(fā)電廠的重要組成部分,隨著煤炭?jī)r(jià)格的上漲、電力需求的增加以及環(huán)保要求的愈發(fā)嚴(yán)格,儲(chǔ)煤鋼板倉(cāng)巨型化已成為了其不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。相比與中小型筒倉(cāng),巨型貯煤筒倉(cāng)的混凝土裂縫、筒體變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須要進(jìn)行更為嚴(yán)格的控制。近些年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)此課題展開了廣泛的研究,由于巨型貯煤筒倉(cāng)的靜動(dòng)力學(xué)理論還不夠成熟,至今還沒有找到特別有效的控制方法。筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)施工尤其是超大直徑筒倉(cāng)還沒有完備的規(guī)范可以參考,設(shè)計(jì)理論仍需改進(jìn)。 本文基于有限元分析方法,以巨型貯煤筒倉(cāng)靜動(dòng)力學(xué)特性分析為主要研究?jī)?nèi)容,在綜合考慮了土體、基礎(chǔ)、筒體和預(yù)應(yīng)力筋不同力學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,建立了合理的力學(xué)計(jì)算模型,完成了開口預(yù)應(yīng)力巨型貯煤筒倉(cāng)的靜力分析、溫度應(yīng)力分析、模態(tài)分析和單點(diǎn)譜響應(yīng)分析,獲得了結(jié)構(gòu)的部分靜動(dòng)力學(xué)特性,并對(duì)筒倉(cāng)預(yù)應(yīng)力筋的配置和優(yōu)化進(jìn)行了方法上的探索,得到了一些可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考的結(jié)論：倉(cāng)口區(qū)域的位移、環(huán)向拉應(yīng)力和豎向拉應(yīng)力明顯大于遠(yuǎn)倉(cāng)口區(qū)域,必需進(jìn)行加強(qiáng)處理；內(nèi)外溫差對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)向拉應(yīng)力有較大影響,其值甚至可以達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度；季節(jié)溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的變形有較大影響；運(yùn)用試算法,通過不斷調(diào)整模型的初設(shè)參數(shù),可以得到一個(gè)相對(duì)合理的預(yù)應(yīng)力筋配置；當(dāng)加速度響應(yīng)譜的激勵(lì)方向垂直于倉(cāng)口時(shí),結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)最大。

鋼板倉(cāng)具有混凝土筒倉(cāng)無法比擬的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用已越來越廣泛，但其理論研究還相對(duì)滯后，尤其對(duì)于儲(chǔ)煤用大型鋼板倉(cāng)的設(shè)計(jì)尚沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。結(jié)合一擬建儲(chǔ)煤鋼板倉(cāng)，根據(jù)其現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件和工藝要求分析鋼板筒倉(cāng)的結(jié)構(gòu)選型和布置方案；利用 Midas/Gen 有限元軟件建立鋼板倉(cāng)倉(cāng)體和鋼板倉(cāng)倉(cāng)頂組裝成的整體模型，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力性能的分析，揭示結(jié)構(gòu)在不同受力狀態(tài)下的應(yīng)力分布特征和變形特征，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)布置的合理性和安全性。利用有限元分析軟件 ANSYS 對(duì)鋼板倉(cāng)倉(cāng)體分別進(jìn)行空倉(cāng)狀態(tài)和實(shí)倉(cāng)狀態(tài)下的特征值屈曲分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)倉(cāng)狀態(tài)下的第一階屈曲特征值較空倉(cāng)狀態(tài)減小了86．85％；研究水平環(huán)向壓力對(duì)鋼板倉(cāng)倉(cāng)體臨界承載力的影響，發(fā)現(xiàn)實(shí)倉(cāng)在水平環(huán)向壓力作用下第一階屈曲特征值提高了89．15％；最后對(duì)鋼板倉(cāng)倉(cāng)體進(jìn)行了考慮材料和幾何雙重非線性的穩(wěn)定分析，得到結(jié)構(gòu)的實(shí)際極限承載能力，發(fā)現(xiàn)鋼板倉(cāng)是一種非線性非常明顯的結(jié)構(gòu)。

大型焊接式煤粉鋼板倉(cāng)的檢測(cè)裝置及防止自燃和爆炸的措施，因大型焊接式煤粉鋼板倉(cāng)中吸附了大量空氣，極易慢慢氧化，當(dāng)達(dá)到著火溫度后便引起自燃。煤粉和空氣的混合物在適當(dāng)?shù)臐舛群蜏囟认聲?huì)發(fā)生爆炸；煤粉由于顆粒細(xì)小，具有較好的流動(dòng)性能，可采用氣力方便地在管內(nèi)輸送，但若大型焊接式煤粉鋼板倉(cāng)內(nèi)粉位太低，則易出現(xiàn)自流現(xiàn)象，大量煤粉自動(dòng)穿過給粉裝置，流入風(fēng)管造成堵塞；煤粉的水分對(duì)流動(dòng)性與爆炸性有較大的影響，水分太高，流動(dòng)性差，輸送困難，且易引起粉倉(cāng)搭橋。同時(shí)也影響著火和燃燒。水分太低易引起自燃或爆炸，同時(shí)干燥耗能增加；煤粉愈細(xì)，著火愈迅速完全，鍋爐效率越高；煤粉變粗所引起的危害是很大的，如鍋爐滅火、結(jié)焦、高溫腐蝕、過熱器、再熱器超溫爆管、尾部受熱面的磨損以及燃燒效率低等一系列問題，特別對(duì)于貧煤和無煙煤（難以著火和燃盡），當(dāng)煤粉顆粒較大時(shí)，煤粉在離開燃燒器區(qū)時(shí)很難及時(shí)著火（反應(yīng)速度低），可能滅火；

相應(yīng)的安全檢測(cè)裝置部件有除塵器、壓力安全閥、上料管、高低料位計(jì)、卸料閥、溫度探頭、CO檢測(cè)探頭、O2 檢測(cè)探頭、N2檢測(cè)探頭等。

一、安全監(jiān)測(cè)問題關(guān)鍵點(diǎn)

    首先是安全的問題，氣粉混合物遇火源會(huì)產(chǎn)生爆炸；沉積的煤粉也會(huì)緩慢氧化、自燃甚至爆炸。煤粉和空氣混和物在一定的條件下才會(huì)產(chǎn)生爆炸，影響煤粉爆炸的因素有：煤的揮發(fā)分含量、煤粉濃度、煤粉顆粒尺寸、介質(zhì)中氧的濃度和介質(zhì)溫度等，揮發(fā)成分含量越多越容易發(fā)生爆炸，當(dāng)揮發(fā)成分含量<10<>～14％時(shí)，煤粉一般不會(huì)發(fā)生爆炸；在一定范圍內(nèi)，煤粉濃度提高，爆炸可能性增加；氣粉混合物所處環(huán)境的溫度越高，煤粉爆炸危險(xiǎn)性越大。

二、防止自燃和爆炸的措施：

    制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，避免煤粉的沉積發(fā)生（控制氣粉混合物的流速、系統(tǒng)管路要求水平、彎頭少），運(yùn)行時(shí)，控制磨煤機(jī)出口的煤粉氣流的溫度，避免氣粉混合物的流速過低。保持磨煤機(jī)出口溫度不超過規(guī)定值，按規(guī)定進(jìn)行降粉，經(jīng)常檢查和消除制粉系統(tǒng)及粉倉(cāng)漏風(fēng)。建造和檢修粉倉(cāng)時(shí)要保證合理角度。四壁光滑，不應(yīng)有積粉。運(yùn)行期間，煤粉料位盡可能保持在80%左右，并且最好保持穩(wěn)定負(fù)荷，減少自由空間；注意跟蹤煤粉溫度；長(zhǎng)期停磨前排空煤粉；短期停磨，在倉(cāng)中倘存煤粉，應(yīng)向倉(cāng)內(nèi)蓋一層生料粉，并嚴(yán)密監(jiān)視倉(cāng)上下溫度變化；在袋收塵器、煤粉輸送絞刀內(nèi)著火時(shí)，嚴(yán)禁向倉(cāng)內(nèi)輸送帶有火種的煤粉；一旦發(fā)現(xiàn)煤粉著火，應(yīng)沉著、冷靜、迅速做好滅火準(zhǔn)備工作；

1、停止向倉(cāng)內(nèi)進(jìn)煤粉，關(guān)閉吸潮管閥門及絞龍下粉插板；

2、關(guān)閉倉(cāng)頂袋收塵器廢氣入口擋板及卸料閥（保護(hù)袋收塵器）；

3、關(guān)閉倉(cāng)底助流空氣系統(tǒng)；

4、向倉(cāng)內(nèi)注入CO2，直到所需的量為止（根據(jù)空間而定），觀察其溫度、壓力變化，若需繼續(xù)噴入CO2氣體，直到恢復(fù)正常為止；

5、待熄火后，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，如有必要將倉(cāng)內(nèi)排空，然后進(jìn)倉(cāng)清掃，處理后投入運(yùn)行，方可進(jìn)煤粉；

三、操作指南：

在往儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)輸送煤粉的過程中，操作人員要不間斷的按動(dòng)除塵器振動(dòng)電機(jī)的按鈕，抖落附著在除塵器布袋上的煤粉，防止堵死布袋，發(fā)生爆倉(cāng)。一旦堵死布袋，倉(cāng)內(nèi)壓力超過倉(cāng)頂壓力安全閥的安全壓力，壓力安全閥即可打開釋放倉(cāng)內(nèi)壓力，防止爆倉(cāng)事故的發(fā)生。通過高低料位可以觀察到倉(cāng)滿或缺料。當(dāng)需要放料時(shí)，首先打開錐體底部的手動(dòng)卸料閥，然后通過輸送裝置將煤粉輸送出去。在放料的過程中，如果出現(xiàn)“起拱”現(xiàn)象，就及時(shí)按動(dòng)破拱裝置電磁閥的按鈕，進(jìn)行吹氣，消除“起拱”進(jìn)行送料，保證煤粉供應(yīng)順暢。

大型焊接式煤粉鋼板倉(cāng)比傳統(tǒng)混凝土筒倉(cāng)可縮短工期一半以上，而且節(jié)約占地面積40%以上。煤粉鋼板倉(cāng)的利用便于調(diào)整商品煤品種 ,擺脫煤炭產(chǎn)品單一、能擴(kuò)大銷售渠道，更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求的重大舉措。