熱電聯(lián)產(chǎn)煤粉爐電廠除灰渣系統(tǒng)方案分析

許保強(qiáng)（中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

除灰渣系統(tǒng)是電廠的關(guān)鍵部分，其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的合理性，不僅影響鍋爐的正常使用和電廠的發(fā)電效率，還對(duì)周圍環(huán)境造成極大影響。因此，在設(shè)計(jì)除灰渣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)圍繞安全、合理、可靠的原則，使除灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠保障鍋爐的正常運(yùn)行，利用機(jī)械化代替人力勞動(dòng)，保障除灰渣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、安全工作。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐除灰渣運(yùn)行原理概述

煤炭經(jīng)過鍋爐燃燒之后，所產(chǎn)生的不可燃的固態(tài)殘余物便是灰渣，經(jīng)過煤粉爐的冷灰斗或燃爐后方渣斗所排出的固體殘余物被稱為渣，被煙氣從爐膛中帶出的固態(tài)燃燒殘余物稱為灰。其中顆粒度大的灰粒子積累在煙道的受熱管或煙道其他位置，而除塵器中煙氣與灰粒子相互分離，剩余的灰粒子隨著煙氣排入大氣。由于灰渣是火電廠燃燒產(chǎn)生的廢棄物，應(yīng)及時(shí)清理掉，并科學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械化的電廠除灰渣方案。

2 除灰渣系統(tǒng)的方案選擇

2.1 除渣系統(tǒng)

2.1.1 方案一

方案一的除渣流程為：鏈條式撈渣機(jī)、斗式提升機(jī)、碎渣機(jī)、除渣倉、裝車外運(yùn)。除渣系統(tǒng)運(yùn)作工藝為：在鍋爐的排渣口下放加設(shè)鏈條式撈渣機(jī)，將渣滓冷卻到低于150℃時(shí)排進(jìn)碎渣機(jī)內(nèi)，其中除渣過程分為三期，第一、二期利用撈渣機(jī)破碎底渣后經(jīng)過水力噴嘴輸送到脫水倉完成脫水操作，再由此設(shè)備將其運(yùn)送到渣倉中，并將渣倉安排在鍋爐房外部并裝車外運(yùn)；在第三期使用鏈條式撈渣機(jī)將底渣輸送至碎渣機(jī)進(jìn)行破碎，通過刮板輸渣機(jī)將碎渣運(yùn)輸?shù)礁墒皆鼈}中，最后將其裝車外運(yùn)。該除渣系統(tǒng)采取連續(xù)運(yùn)行模式，每臺(tái)鍋爐設(shè)置一臺(tái)斗式提升機(jī)與鏈條式撈渣機(jī)。為了提升除渣系統(tǒng)的安全性與可靠性，系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)煤種的250%的排渣量進(jìn)行方案制定，斗式提升機(jī)的最大出力值是22.5t/b，材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式均屬于耐磨耐熱的類型。其中每臺(tái)鍋爐中設(shè)置一臺(tái)渣倉在鍋爐的固定端，兩座渣倉在擴(kuò)建端。渣倉是鋼制結(jié)構(gòu)，容積為310m3,整個(gè)倉體之間是8m，可以滿足一臺(tái)鍋爐在校核煤質(zhì)的前提下存儲(chǔ)24小時(shí)煤渣，并能保證渣滓可以有效排出渣倉，同時(shí)在渣倉的錐斗上方加設(shè)空氣炮的振打裝置，并加設(shè)連續(xù)料位計(jì)、布袋過濾器、高料位計(jì)等結(jié)構(gòu)。在渣倉的下方設(shè)置2個(gè)卸渣裝置，假如干渣無法合理使用，將渣滓通過雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行加濕操作，將其變?yōu)楹繛?0%的濕渣，定期通過汽車將其運(yùn)送出灰場(chǎng)。為了防止二次污染，干式卸料頭應(yīng)采取負(fù)壓吸塵的形式。

2.1.2 方案二

方案二的除渣流程為：鏈條式撈渣機(jī)、中間渣倉、一級(jí)碎渣機(jī)、二級(jí)碎渣機(jī)、輸渣管道、倉泵、除渣倉、汽車外運(yùn)。具體施工工藝為：在鍋爐的排渣口加設(shè)鏈條式撈渣機(jī)，等待渣滓冷卻之后排進(jìn)一級(jí)碎渣機(jī)中，將碎掉的底渣排入中間渣倉內(nèi)，再經(jīng)過二級(jí)碎渣機(jī)將底渣運(yùn)輸進(jìn)倉泵，經(jīng)過管道將壓縮空氣灌輸?shù)皆鼈}中，其中管道運(yùn)輸?shù)木嚯x大約是300m，管道類型是耐磨的鑄鋼管道。渣倉是鋼制結(jié)構(gòu)，容積為700m3,整個(gè)倉體之間是10m，倉體中可以容納兩臺(tái)鍋爐同時(shí)進(jìn)行24小時(shí)排渣量的校核。渣倉的上方有連續(xù)料位計(jì)、布袋過濾器、高料位計(jì)、壓力真空釋放閥[1]。在渣倉的下方有兩個(gè)卸料口，裝有出力效率是150t/h的雙軸攪拌機(jī)和汽車散裝機(jī)，假如干渣無法合理使用時(shí)，將渣滓通過雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行加濕操作，將其變?yōu)楹繛?0%的濕渣，定期利用汽車將其送到灰場(chǎng)。此工程中兩臺(tái)鍋爐通過汽車運(yùn)送濕渣和脫硫石膏，并采取二班制，每班車運(yùn)行6.5小時(shí)。

2.2 石子煤處理系統(tǒng)

由于中速磨煤機(jī)所排出的石子煤具有顆粒大、重度大、溫度高、硬度高的特點(diǎn)，在材料運(yùn)輸方面難度較大。當(dāng)前對(duì)于石子煤的運(yùn)輸主要利用機(jī)械運(yùn)輸與水力噴射器兩種方式，因?yàn)樗娚淦髟谳斔椭泻馁M(fèi)的水量大，對(duì)于輸送量和輸送距離的變化過程適應(yīng)能力較低，因此投資量大。而使用翻斗車電動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，同時(shí)方便保養(yǎng)和維護(hù)，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，在此課題中對(duì)于石子煤的運(yùn)輸可以利用電動(dòng)式翻斗車運(yùn)至載重自卸汽車上再運(yùn)送到灰場(chǎng)中。

2.3 除灰系統(tǒng)

除灰系統(tǒng)選取正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)，其工藝流程如下：除灰器的灰斗在排灰后經(jīng)過灰斗下放的傳送器由管道中的壓縮空氣將其傳送到灰?guī)熘?。本課題中建立3 座直徑是12m，容積是1800m3的灰?guī)?，此灰?guī)炜梢酝ㄟ^布袋除塵器儲(chǔ)存超過36小時(shí)的排灰量。在灰?guī)斓纳戏接姓婵蔗尫砰y、壓力、布袋除塵器等裝置，可以確?；?guī)爝\(yùn)行安全，使氣體排放符合標(biāo)準(zhǔn)?；?guī)斓南路皆O(shè)置氣化的裝置，通過空氣電加熱器、灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)等提供熱空氣，避免干灰出現(xiàn)板結(jié)問題，保證其具有一定流動(dòng)性，方便裝卸干灰。在灰?guī)熘信鋫鋬膳_(tái)雙軸攪拌機(jī)與一臺(tái)汽車散裝機(jī)，將150t/h的灰?guī)熘懈苫医?jīng)過氣動(dòng)圓頂閥、手動(dòng)插板閥、干灰散裝機(jī)、電動(dòng)給料機(jī)等排到灌式運(yùn)灰車中，利用運(yùn)灰車將干灰運(yùn)送到綜合利用點(diǎn)中進(jìn)行綜合應(yīng)用，或者經(jīng)過雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行加濕操作，將其變?yōu)楹繛?0%加濕灰，利用自卸運(yùn)輸汽車定期將其運(yùn)送到灰場(chǎng)中進(jìn)行碾壓。除灰系統(tǒng)中兩個(gè)鍋爐是一個(gè)設(shè)計(jì)單元，可以通過程序控制并定期運(yùn)行。因此在整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中，應(yīng)統(tǒng)一使用與壓縮空氣，如儀控用氣、運(yùn)輸除灰用氣、主廠房的廠用壓縮空氣、脫硫儀控用氣、化學(xué)儀控用氣等，用到的氣源經(jīng)過5臺(tái)螺桿空壓機(jī)和相關(guān)處理設(shè)備來提供，安置在除灰集控樓或者空壓機(jī)房中[2]。為了確保整個(gè)電廠中儀控氣源的穩(wěn)定性，應(yīng)在壓縮空氣母管上方加設(shè)1個(gè)止回閥，通過專門的空壓機(jī)為儀控儲(chǔ)氣罐進(jìn)行供氣，其他的空壓機(jī)也可以為此儀控機(jī)儲(chǔ)氣罐運(yùn)輸氣體。此工程中兩臺(tái)鍋爐使用5臺(tái)運(yùn)灰汽車運(yùn)輸，實(shí)行兩班制工作，每班車運(yùn)行6.5小時(shí)。

2.4 系統(tǒng)用氣要求

具體的除灰渣系統(tǒng)供氣要求如下：除灰系統(tǒng)中壓縮空氣的用氣量為2×42.2Nm3·min-1，其中42.2Nm3·min-1是一臺(tái)鍋爐的用氣量。主廠房中儀控壓縮空氣的用氣量為25Nm3·min-1；主廠房中吹掃壓縮空氣為20Nm3·min-1，其中吹掃用氣屬于間斷用氣，按照50%運(yùn)算；脫硫用儀控壓縮空氣6Nm3·min-1；化學(xué)壓縮空氣3Nm3·min-1，除灰設(shè)備壓縮空氣3Nm3·min-1；總計(jì)空氣量131Nm3·min-1，壓縮后的空氣量是150Nm3·min-1，是乘以系數(shù)后的用氣量。

3 方案和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

在除渣系統(tǒng)中，方案一和二都是利用干除渣的方法，而干除渣方案的最大優(yōu)勢(shì)在于通過自然風(fēng)使高溫爐渣迅速冷卻變?yōu)榭梢灾苯舆\(yùn)輸或者存儲(chǔ)的冷渣，減少工作的排渣冷卻用水量以及相關(guān)澄清水系統(tǒng)和設(shè)備，節(jié)省大量水資源，減少設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和電廠運(yùn)行成本[3]。同時(shí)干渣中包含的氧化鈣沒有被破壞，因此可以直接應(yīng)用在建筑材料方面，確保干渣的綜合利用效益。除渣系統(tǒng)中方案一與二的不同之處在于，撈渣機(jī)使用后方案一采取的是機(jī)械收集方式，而方案二是氣力收集方式，方案一系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)較少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)安全可靠，但是會(huì)對(duì)主廠房之外的環(huán)境造成污染；方案二系統(tǒng)布置靈活多樣、污染較小，但是系統(tǒng)運(yùn)作流程十分繁瑣、生產(chǎn)過程較多、運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用高、投資金融高，還需要加大空壓機(jī)的系統(tǒng)出力。

兩種方案的技術(shù)及金額比較如下：方案一技術(shù)方面較適合大量的渣灰輸送，具有運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)、自動(dòng)化程度高、維修費(fèi)用低。經(jīng)濟(jì)方面設(shè)備購置和安裝費(fèi)用約在1100萬元左右，土建費(fèi)約為25萬元。方案二，對(duì)于大量的渣灰輸送安全性和可靠性低、運(yùn)行能耗大。同時(shí)對(duì)于鍋爐的排渣顆粒具有較高的要求，適應(yīng)性不強(qiáng)，需要加設(shè)細(xì)碎機(jī)，且管道磨損速度較快，因此大多使用耐磨的彎頭和管道，經(jīng)濟(jì)方面設(shè)備購置和安裝費(fèi)用約在1300 萬元左右，土建費(fèi)約為20 萬元。經(jīng)過兩種方案的比較可以發(fā)現(xiàn)，從技術(shù)優(yōu)勢(shì)上看，方案一的鏈條式撈渣機(jī)工作方案經(jīng)濟(jì)投資少，技術(shù)可靠性強(qiáng)，人力要求不高，干渣利用率高。因此本課題推薦應(yīng)用方案一。

4 結(jié)語

經(jīng)過對(duì)比與研究得出，最終選擇的機(jī)械除灰渣方案系統(tǒng)運(yùn)行流程少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)安全可靠。以方案技術(shù)層面分析，干渣收集系統(tǒng)的投資低，系統(tǒng)運(yùn)行安全性較高，運(yùn)行成本低廉，管理人員需求少，材料的綜合利用率較高，十分適合推廣與應(yīng)用，因此適合推廣采用。