燃煤發(fā)電廠粉煤灰移動(dòng)裝船一體化解決方案

程志寅

（浙江天地環(huán)?？萍加邢薰?，杭州311121）

燃煤發(fā)電廠粉煤灰移動(dòng)裝船一體化解決方案

程志寅

（浙江天地環(huán)?？萍加邢薰?，杭州311121）

沿江沿海的燃煤發(fā)電廠具有規(guī)模大、粉煤灰產(chǎn)出量大的特點(diǎn)，但受限于外售渠道單一，較難兼顧安全環(huán)保排放和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。利用移動(dòng)式裝船機(jī)，可充分發(fā)揮發(fā)電廠綜合碼頭的作用將粉煤灰裝船外運(yùn)，同時(shí)配設(shè)可靠的粉料稱重計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠粉煤灰安全環(huán)保、準(zhǔn)確計(jì)量地外運(yùn)，最終確保燃煤發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

燃煤發(fā)電廠；粉煤灰；移動(dòng)裝船；一體化

0 引言

粉煤灰作為燃煤發(fā)電廠的產(chǎn)出物，隨著全社會(huì)固廢綜合利用的深入推廣，已從廢棄物轉(zhuǎn)化為資源化的產(chǎn)品，尤其在建筑建材行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。而燃煤發(fā)電廠尤其是位于中東部的發(fā)電廠，大部分是沿江、沿海甚至海島上建廠，其產(chǎn)出的粉煤灰外運(yùn)綜合利用的渠道便有了船運(yùn)的選擇。船運(yùn)有著運(yùn)量大、運(yùn)輸成本低的特點(diǎn)，這直接從售價(jià)上影響客戶購銷粉煤灰的策略，作為粉煤灰產(chǎn)出方或綜合處理商，若有多渠道的外供方案，也易促成客戶的購銷意向。利用碼頭裝船外運(yùn)的發(fā)電廠不在少數(shù)，但對(duì)粉煤灰的計(jì)量常采用“曹沖稱象”式的水線監(jiān)控，一則不準(zhǔn)，二則因無可靠的在線計(jì)量手段，易產(chǎn)生廉政風(fēng)險(xiǎn)。因此在條件允許的情況下，有必要利用發(fā)電廠綜合碼頭建設(shè)粉煤灰裝船系統(tǒng)并配套可靠的在線計(jì)量手段。浙能臺(tái)州第二發(fā)電廠的粉煤灰項(xiàng)目正是基于這一思路予以開發(fā)、實(shí)施，并取得了良好的應(yīng)用效果，以此為例進(jìn)行詳細(xì)的分析和說明。

1 粉煤灰裝船一體化解決思路

粉狀物料裝船作為購銷的重要渠道之一，目前沿海發(fā)電廠、水泥廠等已有廣泛應(yīng)用，但普遍存在碼頭資源稀缺、在線計(jì)量精度低、揚(yáng)塵控制難、裝船效率低等不足。通過對(duì)燃煤發(fā)電廠粉煤灰裝船外運(yùn)充分調(diào)研和分析，浙能臺(tái)二發(fā)電廠對(duì)粉煤灰裝船系統(tǒng)進(jìn)行了有效的優(yōu)化改進(jìn)，利用發(fā)電廠綜合碼頭，采用2臺(tái)水平移動(dòng)式裝船機(jī)，配套可靠的在線計(jì)量手段和散裝控制手段，確保發(fā)電廠粉煤灰安全、環(huán)保地外運(yùn)。

該粉煤灰裝船系統(tǒng)采用管道氣力輸送加移動(dòng)式裝船機(jī)裝船方式。粉煤灰經(jīng)氣力由陸域輸送至碼頭，粉煤灰輸送管道直徑DN325 mm，單根管道的輸送能力為60 t/h，管道布置在碼頭后沿，共4根，每2根管道對(duì)應(yīng)1臺(tái)裝船機(jī)。每套裝船機(jī)的額定裝船能力為120 t/h，陸域輸送的粉煤灰經(jīng)裝船機(jī)布袋收塵器（處理風(fēng)量22 300 m3/h）氣灰分離后進(jìn)入100 m3的緩沖倉，氣灰分離后的粉煤灰由緩沖倉經(jīng)空氣斜槽和哈斯勒稱重計(jì)量裝置進(jìn)入散裝頭，實(shí)現(xiàn)裝船。

該粉煤灰裝船系統(tǒng)配套的YXL150裝船機(jī)由緩沖倉、倉底出料系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、空氣輸送斜槽、回轉(zhuǎn)密封裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)裝置、回轉(zhuǎn)臂、散裝伸縮頭及牽引機(jī)構(gòu)、料滿控制儀、電控柜、除塵器和離心鼓風(fēng)機(jī)等組成，具有出料流暢、裝船能力大、料滿自動(dòng)報(bào)警停機(jī)、能耗低和無粉塵污染等特點(diǎn)，是碼頭大流量裝卸粉煤灰的理想設(shè)備。

1.1 充分利用碼頭資源

發(fā)電廠綜合碼頭作為沿海、沿江發(fā)電廠建設(shè)過程中的配套設(shè)施，一般在發(fā)電廠竣工投產(chǎn)后便處于閑置狀態(tài)，充分利用該資源實(shí)現(xiàn)固廢的外運(yùn)，是個(gè)多贏的選項(xiàng)。

以目前大型燃煤發(fā)電廠常規(guī)配套的3 000 t級(jí)碼頭為例，其標(biāo)準(zhǔn)長度為138 m，而近海船運(yùn)粉煤灰的常規(guī)雜貨船型一般在3 000 t內(nèi)，3 000 t雜貨船的標(biāo)準(zhǔn)長度為106 m，完全可以利用綜合碼頭實(shí)現(xiàn)裝船。同時(shí)通過移動(dòng)裝船機(jī)，在粉煤灰裝船停運(yùn)的時(shí)間窗口，可利用碼頭門式吊機(jī)進(jìn)行發(fā)電廠脫硫所需石灰石的卸船等散貨裝卸工作。以浙能臺(tái)二發(fā)電廠綜合碼頭工作時(shí)間測算，該碼頭年吞吐能力達(dá)60萬t，其中粉煤灰裝船為46萬t/年，石灰石卸船為14萬t/年。如此，充分利用綜合碼頭，實(shí)現(xiàn)全部石灰石的供應(yīng)以及將近60%粉煤灰的船運(yùn)外售。具體方案見圖1。

1.2 全覆蓋裝船點(diǎn)

常規(guī)的粉煤灰裝船設(shè)施一般都是固定在碼頭上，如諫壁發(fā)電廠、玉環(huán)發(fā)電廠等粉煤灰裝船，采用此種方式，僅通過搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，無法全面覆蓋裝船點(diǎn)，降低了碼頭使用率和裝船效率。而浙能臺(tái)二發(fā)電廠的裝船機(jī)，若按常規(guī)采用固定式裝船，其搖臂長度受限于船體寬度（12.8 m），回旋半徑為8 m，而1 000 t級(jí)雜貨船船艙的長度為55 m，3 000 t級(jí)散貨船船艙長度為75 m，搖臂回旋區(qū)域無法覆蓋整個(gè)船艙。若需更高的裝船效率和充滿率，則可通過移動(dòng)船體的位置結(jié)合物料的自流來實(shí)現(xiàn)。在此思路上開發(fā)的移動(dòng)式裝船方式，正是通過水平移動(dòng)裝船機(jī)，實(shí)現(xiàn)了更為高效的裝船作業(yè)。裝船機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 裝船機(jī)結(jié)構(gòu)示意

1.3 實(shí)現(xiàn)粉煤灰在線準(zhǔn)確計(jì)量

圖1 輸灰碼頭裝船機(jī)布置

長期以來因粉煤灰裝船過程中計(jì)量無法精確，即便有相應(yīng)的措施，也因偏差大無法取得質(zhì)檢部門的檢定報(bào)告并作為商貿(mào)結(jié)算的依據(jù)。為此，廣泛借鑒水泥行業(yè)的現(xiàn)行粉料計(jì)量手段，通過大量的實(shí)地調(diào)研，目前粉料行業(yè)內(nèi)計(jì)量主要有靜態(tài)計(jì)量（如地磅秤、倉泵秤）、動(dòng)態(tài)計(jì)量（如科氏力秤、轉(zhuǎn)子秤、沖板流量計(jì)、皮帶秤）。綜合測量精度和安裝條件，該項(xiàng)目按哈斯勒沖板式流量計(jì)作為計(jì)量方案，以120 t/h為例，沖板流量計(jì)的設(shè)備總體高度為1 658 mm，僅為轉(zhuǎn)子秤、科氏力秤的設(shè)備總高度（3 015 mm）的1/2左右，考慮到海上碼頭設(shè)備抗風(fēng)等級(jí)要求高（55 m/s，相當(dāng)于17級(jí)臺(tái)風(fēng)），由于固體流量計(jì)高度直接影響裝船機(jī)總體高度，且裝船機(jī)高度越高則風(fēng)荷載越大、抗壓及抗拔設(shè)計(jì)等級(jí)越高，從而大幅提高整體造價(jià)，因此固體流量計(jì)在選型時(shí)應(yīng)選用高度低的設(shè)備。具體布置見圖3。

不同經(jīng)濟(jì)時(shí)代有不同的人才教育模式，勵(lì)志教育要擺脫傳統(tǒng)的單一模式，多渠道、多路徑開辟勵(lì)志教育新模式，培養(yǎng)具有高尚品格、優(yōu)秀道德情操的社會(huì)主義現(xiàn)代化杰出人才。

圖3 粉煤灰計(jì)量裝置布置

粉煤灰計(jì)量裝置工作原理如圖4所示：當(dāng)散狀物料進(jìn)入導(dǎo)管，沖擊在流量計(jì)的檢測板時(shí)產(chǎn)生水平分力，使其偏移，在測量過程中，物料無阻礙的通過，對(duì)生產(chǎn)過程無任何影響。這個(gè)偏移的水平力被轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，由相連接的電子積算儀監(jiān)測及處理，顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。

該計(jì)量設(shè)備最終能實(shí)現(xiàn)全過程的稱重計(jì)量及重量累計(jì)，長期精度為0.43%～0.56%，與電子汽車衡精度相當(dāng)，較以往按水線測量精度有了質(zhì)的飛躍，經(jīng)檢定可用于商貿(mào)結(jié)算。按要求每12個(gè)月檢定1次，且測量過程實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，實(shí)施累積，大大降低了人工計(jì)量的不準(zhǔn)確性和廉政風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 有效控制揚(yáng)塵

圖4 粉煤灰計(jì)量裝置原理

粉煤灰物料的堆積密度為750～1 300 kg/m3，物料本身極細(xì)，裝船過程中極易造成揚(yáng)塵，尤其在水面波動(dòng)較大的沿海地帶，海風(fēng)較大，稍有不慎，大量揚(yáng)塵很難控制。甚至有些不法商戶在船面覆蓋一層防雨帆布，將含塵尾氣通過導(dǎo)管直接引入水面下，造成另一種污染。在規(guī)范的設(shè)備設(shè)計(jì)中，裝船機(jī)的散裝頭配置負(fù)壓吸塵至裝船機(jī)頂?shù)氖諌m器，但由于海面浪高的因素，無法實(shí)時(shí)調(diào)整散裝頭與物料表面的貼合度，揚(yáng)塵由此產(chǎn)生。為此，通過在散裝頭外圍設(shè)置橡膠裙邊，可自適應(yīng)地做好卸料端的封閉，全過程有效控制了揚(yáng)塵的產(chǎn)生。裙邊散裝頭示意見圖5，現(xiàn)場照片見圖6。

圖5 裙邊散裝頭示意

2 運(yùn)營成本分析

2.1 船運(yùn)成本

圖6 裙邊散裝頭實(shí)物

粉煤灰船運(yùn)具有規(guī)?；瘍?yōu)勢，適合長距離運(yùn)輸，該項(xiàng)目的投資為4 850萬元，按20年使用壽命平均折舊計(jì)算，年均折舊為242.5萬元；生產(chǎn)維護(hù)人員共8人，總?cè)斯こ杀緸?2萬元/年；維修費(fèi)按60萬元/年；管理費(fèi)用為15萬元/年；則全年總固定成本為369.5萬元/年。另計(jì)輸送及裝船電費(fèi)為8元/t，按年輸送40萬t粉煤灰考慮，則粉煤灰裝船的綜合單位成本約為17.24元/t。調(diào)研當(dāng)?shù)亻L距離船運(yùn)費(fèi)用，綜合單價(jià)為0.1元/（t·km）；粉煤灰到接收點(diǎn)后的上岸及短駁費(fèi)按平均23元/t計(jì)算。則船運(yùn)方式外售粉煤灰的綜合外部成本TS（不含粉煤灰的出庫價(jià)）為：

2.2 車運(yùn)成本

粉煤灰用封閉槽罐車運(yùn)輸，需在放灰區(qū)域配置8名生產(chǎn)維護(hù)人員，52萬元/年；維修費(fèi)按10萬元/年；管理費(fèi)用為15萬元/年；按年輸送40萬t粉煤灰考慮，則粉煤灰裝船的綜合單位成本為約1.925元/t；區(qū)域范圍內(nèi)的平均車運(yùn)成本為0.5元/（t·km），則車運(yùn)方式外售粉煤灰的綜合外部成本TC（不含粉煤灰的出庫價(jià)）為：

2.3 成本分析

船運(yùn)與車運(yùn)成本的差異體現(xiàn)在用戶側(cè)粉煤灰的取得價(jià)格差異，按兩者平衡的情況，即：

此時(shí)銷售平衡的粉煤灰銷售距離的臨界點(diǎn)x=95.8 km，也即當(dāng)車運(yùn)距離大于95.8 km的情況下，具備船運(yùn)條件的目標(biāo)客戶，采用船運(yùn)具備充分的成本優(yōu)勢；且由于船運(yùn)方式具備線路最短的便捷性特點(diǎn)，而大陸與半島、大陸與海島間的運(yùn)輸，船運(yùn)更是具備不可比擬的成本優(yōu)勢，這些成本優(yōu)勢將直接轉(zhuǎn)化為各粉煤灰供應(yīng)商的競爭優(yōu)勢。因此在條件具備的情況下，積極推進(jìn)粉煤灰船運(yùn)，可以不再困斗在100 km左右的區(qū)域市場內(nèi)，可以參與更廣泛的粉煤灰市場競爭。如浙能臺(tái)二發(fā)電廠的粉煤灰按此方式遠(yuǎn)售福建、廣東、廣西便是這一優(yōu)勢的集中體現(xiàn)。

3 改進(jìn)建議

粉煤灰裝船一體化解決方案是粉煤灰市場逐步完成的產(chǎn)物，充分整合了碼頭資源、運(yùn)輸資源的優(yōu)勢，可大幅拓寬銷售渠道。但由于作業(yè)場所及工藝特點(diǎn)所限，仍有如下內(nèi)容可以進(jìn)一步完善。

3.1 天氣因素影響

目前粉煤灰的船運(yùn)更多的是敞篷船（鋼蓋板或篷布遮蓋）而非全密閉的罐裝船。如雨天情況下，裝船時(shí)船艙倉體是敞開狀態(tài)，若不及時(shí)在降雨前關(guān)閉蓋板，粉煤灰受潮或淋濕，將為后續(xù)的卸船、運(yùn)輸和使用造成很大困難。為此，對(duì)有鋼蓋板的專用船可考慮正常狀態(tài)船艙整體保持封閉，同時(shí)在與散裝頭對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)裝船口，裝船時(shí)通過預(yù)設(shè)的裝船口與散裝頭對(duì)接后在雨天實(shí)施裝船；而篷布船，按此原理預(yù)先準(zhǔn)備可與散裝頭對(duì)接的帶孔篷布，在船身篷布已全部覆蓋的情況下，將帶孔篷布覆蓋于篷布中的進(jìn)灰點(diǎn)，接入散裝頭，可實(shí)現(xiàn)雨天裝船。另一重要天氣影響因素是大風(fēng)，一旦風(fēng)浪較大，一則作業(yè)不安全，同時(shí)也易引起揚(yáng)塵飄灑。

由于雨天、風(fēng)天裝船風(fēng)險(xiǎn)因素較多，惡劣天氣下不建議裝船，在出灰及裝船組織中仍需合理安排，盡可能安排在合適的天氣狀況下裝船。在沿海一帶還會(huì)有臺(tái)風(fēng)期，在此期間基本按車運(yùn)出灰考慮。

3.2 需配套設(shè)備設(shè)置

粉煤灰裝船系統(tǒng)不僅僅是設(shè)置裝船機(jī)即可，還需有陸域出灰點(diǎn)，采用氣力輸送的方式將粉煤灰輸送至裝船機(jī)的氣灰分離罐中。氣力輸送的距離較遠(yuǎn)，系統(tǒng)也相應(yīng)復(fù)雜，系統(tǒng)投資需相應(yīng)增加。

4 結(jié)語

粉料裝船在水泥行業(yè)已有多年應(yīng)用，在發(fā)電廠粉煤灰外售中尚處發(fā)展階段，隨著國家環(huán)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行監(jiān)督的力度逐漸加強(qiáng)，對(duì)環(huán)保設(shè)施全過程監(jiān)管。按此一體化方案建設(shè)的粉煤灰裝船系統(tǒng)，從安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性、靈活性和準(zhǔn)確性上均可作為一個(gè)切實(shí)可行的模板，也是日后其他粉料運(yùn)輸可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

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（本文編輯：陸瑩）

An Integrated Solution to Mobile Ship Loading of Fly Ash for Coal-fired Power Plant

CHENG Zhiyin
（Zhejiang Tiandi Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 311121，China）

Coastal coal-fired power plants are large in size and can produce large amounts of fly ash.Due to the single sales channel，it is difficult to balance safe and eco-friendly emission as well as maximum economic benefits.By use of mobile loading machine，fly ash can be shipped out via the integrated yard of power plant.In the meantime，a reliable fly ash weighting device is equipped to ship fly ash out of power plant with safety，environmental-friendliness and weighting correctness to ensure operation safety of coal-fired power plant.

coal-fired power plant；fly ash；mobile ship loading；integration

10.19585/j.zjdl.201706014

1007-1881（2017）06-0059-05

TM621.9

B

2017-04-07

程志寅（1974），男，工程師，長期從事燃煤發(fā)電廠固廢環(huán)保處置業(yè)務(wù)。