陜西彬長礦區(qū)煤矸石資源綜合利用發(fā)電工程煤泥輸送系統(tǒng)設(shè)計小結(jié)

畢寧

摘 要：陜西彬長礦區(qū)煤矸石資源綜合利用發(fā)電工程是我院EPC工程，該電廠地處礦區(qū)，有大量的煤泥資源。我院根據(jù)業(yè)主的要求，與鍋爐廠進(jìn)行多次配合，從鍋爐頂部噴入煤泥摻燒。

關(guān)鍵詞：煤泥輸送系統(tǒng)；設(shè)計；煤泥泵房

中圖分類號：TK229.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0067-02

1 工程概況

陜西彬長礦區(qū)煤矸石資源綜合利用發(fā)電工程系新建工程，本期建設(shè)2×200MW國產(chǎn)燃煤機(jī)組，配循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，并留有擴(kuò)建的余地。本期工程的鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)分別采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司、東方汽輪機(jī)廠和濟(jì)南發(fā)電機(jī)廠的產(chǎn)品。

電廠廠址位于彬（縣）、長（武）、旬（邑）供電區(qū)，彬長旬供電區(qū)是咸陽電網(wǎng)的西北部末端。

本電廠煤泥主要來自幾公里外選煤廠，年煤泥量約40萬噸。煤泥經(jīng)汽車送至煤泥棚，通過管路直接送至鍋爐燃燒。

2 設(shè)計原始資料

鍋爐型式： 循環(huán)流化床鍋爐

設(shè)計煤種計算燃煤量： 133t/h

校核煤種計算燃煤量： 183t/h

煤泥泵房位置距爐膛水平輸送距離：#1爐約290m；#2爐約360m；

輸送高度：約為60m；

煤泥低位發(fā)熱量：18732千焦/千克；

煤泥含水率：31.3%。

3 煤泥輸送系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 煤泥摻燒量

煤泥摻燒量每爐16.5噸/小時，每年煤泥輸送量在2×90750噸。

日利用小時為20小時，年利用小時為5500小時。

3.2煤泥輸送系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備布置

（1）工藝流程如圖1。

（2）系統(tǒng)簡介。本期工程采用循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，燃用煤中摻燒煤泥，每爐煤泥摻燒量為16.5t/h。兩臺爐設(shè)置1套煤泥輸送系統(tǒng)，煤泥輸送系統(tǒng)設(shè)備集中布置在地下煤泥泵房內(nèi)，煤泥堆放在煤泥棚內(nèi)再由刮板輸送機(jī)輸送至膏體制備機(jī)后，進(jìn)入煤泥泵房20m3保漿緩存?zhèn)}中（設(shè)高低料位信號）；煤泥在保漿緩存?zhèn)}中被充分?jǐn)嚢?、均漿并調(diào)節(jié)到適合泵送的濃度。每個保漿緩存?zhèn)}下部設(shè)有兩個出料口，每個出料口配置一臺液壓閘板閥，出料口下接正壓給料機(jī)入口，其中備用系統(tǒng)正壓給料機(jī)配置雙入料口。煤泥通過正壓給料機(jī)以壓力給料的方式喂入膏體泵中，再由膏體泵以高壓的方式泵出。泵出的煤泥經(jīng)輸送管道和入爐設(shè)備進(jìn)入到鍋爐內(nèi)燃燒。同時系統(tǒng)配備三臺板式分配器，能夠?qū)崿F(xiàn)備用系統(tǒng)的任意切換，提高整套MNS煤泥輸送系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

另外，管路系統(tǒng)還設(shè)有清洗回流管和放水口，當(dāng)輸送系統(tǒng)長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，以防止煤泥在管路中干結(jié)。清洗回流管直接回流至煤倉間膠帶層水沖洗母管。

（3）系統(tǒng)設(shè)計及布置。a.刮板輸送機(jī)。2臺爐設(shè)1臺出力為80t/h刮板輸送機(jī)，連續(xù)輸送，刮板輸送機(jī)布置在干煤棚和煤泥泵房地下溝道中。b.膏體制備機(jī)。2臺爐設(shè)2臺處理量為30t/h的膏體制備機(jī)，連續(xù)輸送，主要用于對煤泥進(jìn)行搓和粉碎，將含有大塊物料的板結(jié)煤泥，變成細(xì)碎。由電動機(jī)通過三角帶帶動減速器驅(qū)動螺旋軸攪拌葉片，對粘稠物料進(jìn)行粗碎，此時添加的調(diào)節(jié)水未與粘稠物料充分?jǐn)嚭?。粘稠物料進(jìn)入搓和段，通過螺旋軸密集的粉碎刀片將粘稠物料與水充分?jǐn)嚭途鶆蚝笏统?。均勻含水量?0%±3范圍內(nèi)的粘稠煤泥。布置在煤泥泵房-2.60層平臺上。c.保漿緩存?zhèn)}。2臺爐設(shè)2臺容積為20m3的保漿緩存?zhèn)}，保漿緩存?zhèn)}為矩形臥式攪拌機(jī)構(gòu)，由方倉、攪拌螺旋、液壓滑架、泵房綜合液壓站、減速電動機(jī)、液壓缸、料位計、電控系統(tǒng)等部分組成。液壓移動滑架貼近倉底，該設(shè)備用以防止煤泥板結(jié)，起拱或搭橋，同時能保證倉內(nèi)煤泥連續(xù)出料。采用錘形攪拌葉片，攪拌葉片回轉(zhuǎn)半徑600mm，攪拌后濃度：70±3%，具有破碎、搓合、水分調(diào)節(jié)功能。布置在煤泥泵房-6.31層。d.正壓給料機(jī)。2臺爐設(shè)3臺給料能力為0～30t/h的正壓給料機(jī)（標(biāo)準(zhǔn)）和1臺給料能力為0～30t/h雙入料正壓給料機(jī)，煤泥正壓給料機(jī)輸送量可根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化連續(xù)可調(diào)，連續(xù)輸送。正壓給料機(jī)結(jié)構(gòu)形式為雙螺旋軸齒型葉片，采用變頻電機(jī)+變頻器+減速機(jī)，使其可與粘稠物料泵的輸送量建立閉環(huán)控制，根據(jù)輸送量的變化適時調(diào)整正壓給料機(jī)的給料量。驅(qū)動裝置的主軸和正壓給料機(jī)的主軸應(yīng)在同一軸線上。布置在煤泥泵房-6.31層。e.膏體泵。2臺爐設(shè)3臺給料能力為16.5t/h，出口壓力18Mpa，功率160kW的膏體泵。膏體泵應(yīng)能對輸送煤泥的粒度有一定的適應(yīng)性，煤泥粒度1mm；偶見粒度50mm。煤泥膏體泵送量可根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化連續(xù)可調(diào)，連續(xù)輸送，膏體泵最大輸出壓力滿足膏體泵停泵后滿負(fù)荷二次啟動的要求，并不宜低于最大工作壓力的1.5倍。膏體泵配有泵出口壓力保護(hù)，若泵出口壓力超過整定值，泵能自動退出運(yùn)行。膏體泵布置在煤泥泵房-6.31層。f.板式分配器。2臺爐設(shè)3臺板式分配器，采用滑閥式結(jié)構(gòu)形式，以液壓油缸為動力，能夠?qū)崿F(xiàn)備用系統(tǒng)的任意切換，布置在煤泥泵房-6.31層。g.旋轉(zhuǎn)分流器。每臺爐設(shè)2臺旋轉(zhuǎn)分流器，能夠?qū)崿F(xiàn)煤泥在鍋爐頂部2個給料口的任意切換，布置在鍋爐頂部57.417米。h.煤泥泵房設(shè)有1臺起重量3噸的手動單軌小車、手拉葫蘆。

（4）煤泥輸送系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)如表1。

表1

4 供水系統(tǒng)

本系統(tǒng)須加水處共有膏體泵、保漿緩存?zhèn)}、動力包等處。其中膏體泵、動力包、入爐設(shè)備加工業(yè)水；爐頂入爐設(shè)備進(jìn)水采用閉式水。攪拌倉采用循環(huán)排污水。

煤泥泵房內(nèi)設(shè)置排水溝將清洗設(shè)備及冷卻水排入排污池，排污池的排水由排污泵輸送到保漿緩存?zhèn)}。

本工程煤泥輸送系統(tǒng)用水量詳見表2。

5 煤泥系統(tǒng)運(yùn)行及控制endprint

煤泥管道輸送系統(tǒng)包括刮板輸送機(jī)、煤泥的預(yù)處理、泵送、鍋爐給料、管道清洗等全套控制系統(tǒng)采用PLC程序自動控制；系統(tǒng)現(xiàn)場控制柜（含爐頂控制柜）采用PLC控制，可以實現(xiàn)泵機(jī)工作現(xiàn)場及爐頂給料系統(tǒng)所有相關(guān)設(shè)備的控制，例如：互鎖、聯(lián)動、順序工作等功能。所有控制、聯(lián)鎖、保護(hù)功能均在控制系統(tǒng)內(nèi)完成。設(shè)就地手動控制，遠(yuǎn)程自動手動控制及必要的報警等。

爐頂控制柜（PLC系統(tǒng)）接入與DCS進(jìn)行硬接線信號接

口，并根據(jù)DCS發(fā)出的指令對各設(shè)備進(jìn)行控制，例如無級調(diào)節(jié)煤泥的泵送量等。爐頂控制柜（PLC系統(tǒng)）并將系統(tǒng)內(nèi)各主要設(shè)備及系統(tǒng)參數(shù)通過硬接線信號送至主機(jī)DCS系統(tǒng)，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化，實現(xiàn)與DCS之間進(jìn)行通訊與聯(lián)控。

當(dāng)輸送系統(tǒng)長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，立式給料機(jī)具有二個工位：“給料”、“清洗”，具有送料、清洗、疏通干結(jié)粘稠物料的功能， 由接近開關(guān)限定相應(yīng)位置。給料器正常工位為上限工位即“給料”工位，當(dāng)鍋爐熱控室（上位機(jī)控制臺面板）發(fā)出清洗管路系統(tǒng)切換信號時，三工位電磁換向閥導(dǎo)通液壓缸供油油路，電磁閥得電換向，液壓缸向下動作，推移活塞向下移動，導(dǎo)通回流管路。當(dāng)推移活塞到達(dá)下極限位置時，接近開關(guān)獲取信號，PLC控制電磁閥失電恢復(fù)中位，切斷油路，液壓鎖鎖定液壓缸位置。液壓站與分流閥共用一臺爐頂綜合液壓站。

6 主要設(shè)計特點(diǎn)

（1）煤泥輸送系統(tǒng)采用高濃度（煤泥含水率：31.3%），高壓力（膏體泵出口壓力18Mpa），故此輸送管道采用管內(nèi)噴涂的ZST180復(fù)合鋼管。（2）管路采用具有阻尼吸振的管路支架，能夠吸收管道的振動。支架的設(shè)置原則，膏體泵出口直段管道的固定管卡距離不得大于400mm，出口8m以外直段管道的固定管卡間距為3m；第一彎頭處固定管卡不得少于8個，其余彎頭處固定管卡數(shù)量遞減，但最少為3個（標(biāo)準(zhǔn)管道每節(jié)長6米，標(biāo)準(zhǔn)彎頭彎曲半徑為R=1m）。（3）煤泥管道室外防凍，在室外全程煤泥管道采用外保溫+蒸汽伴熱。（4）煤泥正壓給料機(jī)、膏體泵的煤泥泵送量應(yīng)能根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化連續(xù)可調(diào)，膏體泵最大輸出壓力滿足膏體泵停泵后滿負(fù)荷二次啟動的要求，并不宜低于最大工作壓力的1.5倍。（5）管路系統(tǒng)還設(shè)有清洗回流管和放水口，清洗回流管和放水口設(shè)在爐頂立式給料機(jī)上，當(dāng)輸送系統(tǒng)長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，防止煤泥在管路中干結(jié)。按廠家要求需要設(shè)置沉淀池，因此出現(xiàn)沉淀池內(nèi)煤泥的排放和沉淀池回水的回收一系列問題，后經(jīng)過和運(yùn)煤專業(yè)協(xié)調(diào)，清洗回流管直接回流至煤倉間膠帶層水沖洗母管，從而解決了這個問題。

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