巴基斯坦某燃煤電站工程除灰渣系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：該文介紹巴基斯坦某燃煤電站的工程條件，除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計原則，詳述除渣系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)、氣化風系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)和石子煤系統(tǒng)的設(shè)計，給出各系統(tǒng)主要設(shè)備的參數(shù)和數(shù)量、除渣系統(tǒng)和除灰系統(tǒng)的工藝流程圖，從設(shè)計標準、當?shù)販囟群蜐穸?、灰渣綜合利用、鹽霧腐蝕、細渣處理和各單位配合的幾個方面，總結(jié)本工程的設(shè)計經(jīng)驗。解決現(xiàn)場反饋的干灰散裝機的適用性、干燥器前進口閥門的類型和空壓機房排污水管道設(shè)計等問題，高質(zhì)量地完成除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。

關(guān)鍵詞：燃煤電站;除灰渣系統(tǒng);壓縮空氣系統(tǒng);設(shè)計經(jīng)驗;現(xiàn)場反饋

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0116-04

Abstract： This article introduces the engineering conditions of a coal-fired power plant in Pakistan， the design principles of the ash removal system， and details the design of the bottom ash removal system， fly ash removal system， ash storage system， gasification air system， cOYIvTRlFX58VS+BSHOA1bAkGNNd8gDJwfokkmTK/0EQ=ompressed air system， and mill reject system. The parameters and quantities of the main equipment in each system， as well as the process flow diagrams of the ash removal system and ash removal system， are provided. The design experience of this project is summarized from several aspects， including design standards， local temperature and humidity， comprehensive utilization of ash， salt spray corrosion， fine bottom ash treatment， and cooperation among various units. Solved the on-site feedback on the applicability of the dry ash bulk loader， the type of inlet valve before the dryer， and the design of the sewage pipeline in the air compressor house， and completed the design task of the ash removal system with high quality.

Keywords： Coal-fired power plants; Ash removal system; Compressed air system; Design experience; On-site feedback

為了響應(yīng)國家提出的“一帶一路”倡議，推進“中巴經(jīng)濟走廊”的建設(shè)，本項目為中國企業(yè)在巴基斯坦承建的大型電站項目。由于工程的外部條件與國內(nèi)情況存在差異，需充分考慮當?shù)氐膶嶋H情況，及時總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗和根據(jù)現(xiàn)場反饋的問題提供解決方案。本文通過介紹以上的內(nèi)容，為同樣在巴基斯坦落地的大型電站項目的設(shè)計提供有益的信息。

1 工程概述

本工程鍋爐型式為超臨界壓力燃煤強制循環(huán)直流鍋爐，四角切圓燃燒方式，單爐膛，一次中間再熱、平衡通風、露天布置、全鋼架結(jié)構(gòu)。每臺爐制粉系統(tǒng)配6臺中速磨。每臺爐配2臺雙室5電場靜電除塵器，每臺爐每個電場灰斗的數(shù)量為8個，除塵器效率不小于99.8%。每臺爐省煤器灰斗數(shù)量為6個。

2 煤質(zhì)分析和灰渣量

2.1 煤質(zhì)分析

煤質(zhì)分析見表1。

B-MCR工況下每臺爐燃用設(shè)計煤種的耗煤量為324 t/h;B-MCR工況下每臺爐燃用最差煤種的耗煤量為383.38 t/h。

2.2 灰渣量

單臺爐灰渣量見表2。

3 設(shè)計原則和除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

除灰渣系統(tǒng)按灰渣分除、干濕分開的原則進行設(shè)計，以利于綜合利用。除渣系統(tǒng)采用干式排渣機直接將底渣輸送至渣倉系統(tǒng)，除塵器和省煤器的灰采用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)輸送至灰?guī)欤苍O(shè)3座Ф12 m的灰?guī)?，每座灰?guī)煜略O(shè)1臺干灰散裝機和雙軸攪拌機。壓縮空氣系統(tǒng)采用全廠儀用、檢修、除灰和化學用壓縮空氣系統(tǒng)合并布置的方式。石子煤系統(tǒng)采用石子煤斗+電動叉車輸送的處理方式?；以鼜S外輸送采用汽車運輸方式。

3.2 除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計

1）本期工程鍋爐底渣采用干式除渣系統(tǒng)，高溫熱渣首先通過大渣破碎裝置，進入風冷鋼帶機的輸送帶上進行過初步冷卻，再經(jīng)碎渣機進行破碎后經(jīng)外界自然風冷卻并將渣低速送至渣倉貯存，渣倉下留有運渣汽車通道，汽車在渣倉間內(nèi)裝渣外運至儲灰場碾壓儲存，也可綜合利用。

每臺爐設(shè)1套風冷式除渣系統(tǒng)，其出力保證不低于鍋爐B-MCR工況下的最大排渣量，并留有不小于2.5倍的裕量，正常出力為8 t/h，最大出力為20 t/h。干式排渣機與鍋爐出渣口用渣井相連，渣井獨立支撐，渣井容積可滿足鍋爐B-MCR工況下8 h排渣量。渣井底部設(shè)有液壓關(guān)斷門，允許風冷式排渣機故障停運4 h而不影響鍋爐的安全運行，并能有效攔截大渣塊、并預(yù)破碎，100%保護輸送帶安全運行和提高冷卻效果。

除渣系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

干渣系統(tǒng)設(shè)碎渣、提升設(shè)備，其中碎渣機設(shè)在風冷鋼帶輸送機出口，最終可將大塊渣破碎至粒徑不大于20 mm。每臺爐設(shè)一座鋼結(jié)構(gòu)渣倉，直徑Φ8 m，有效容積不小于200 m3，總?cè)莘e250 m3，能滿足儲存鍋爐B-MCR工況燃用最差煤種約24 h的排渣量。渣倉的底部設(shè)有2個排出口，其中一路接至濕式攪拌機，加水攪拌后的渣含水率為20%，由自卸汽車運至灰場，濕式攪拌機設(shè)備出力為100 t/h，安裝在渣倉平臺上;另一路接至干灰散裝機，直接裝密封罐車運至綜合利用用戶，設(shè)備出力為100 t/h。

2）飛灰輸送系統(tǒng)擬采用正壓濃相氣力輸送方案。靜電除塵器和省煤器收集的飛灰經(jīng)輸送設(shè)備，通過管道將其輸送至灰?guī)?，除灰系統(tǒng)所用輸灰用壓縮空氣及儀用氣由全廠壓縮空氣站提供。每臺爐的飛灰輸送系統(tǒng)出力按燃燒最差煤種產(chǎn)灰量的120%考慮（每臺爐飛灰氣力輸送系統(tǒng)的出力為85 t/h）。每臺爐靜電除塵器一電場、二電場左側(cè)與省煤器電場左側(cè)管道合并成一根管道輸送至粗灰?guī)欤浑妶?、二電場右?cè)與省煤器電場右側(cè)管道合并成一根管道輸送至粗灰?guī)欤⑺?、五電場合并設(shè)1根輸灰管道到細灰?guī)欤颗_爐一共設(shè)3根輸灰管道。1#爐的電除塵器灰斗倉泵出口至灰?guī)烊肟诘妮敾夜艿拦?條，最遠單條管道水平長度約為250 m， 2#爐的電除塵器灰斗倉泵出口至灰?guī)烊肟诘妮敾夜艿拦?條，最遠單條管道水平長度約為350 m，垂直爬高約27 m，單條輸灰管道按用90°彎頭約13個。1#爐省煤器灰斗倉泵出口到與電除塵器一電場倉泵出口匯合的輸灰管道最遠水平長度約100 m，垂直下降約38 m，單條輸灰管道按用90°彎頭約7個。

除灰系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示。

3）共設(shè)3座混凝土灰?guī)?，每座灰?guī)靸?nèi)徑為12 m，高度約為27 m，有效容積為1 700 m3。3座灰?guī)炜傆行莘e可保證儲存2臺鍋爐在最大連續(xù)工況（B-MCR）下燃燒最差煤種24 h所產(chǎn)生的飛灰量。每座灰?guī)煜略O(shè)1個干灰排放口和1個濕灰排放口。干灰排放口下部設(shè)有1臺出力為200 t/h的干灰散裝機，將干灰裝入罐車外運供綜合利用。濕灰排放口下部設(shè)有1臺出力為200 t/h雙軸加濕攪拌機，將干灰加水攪拌制成含水率為15%～20%的濕灰后，運至灰場碾壓堆放或供濕灰用戶。每座灰?guī)祉敳吭O(shè)有1臺布袋除塵器， 保證灰塵達標排放，1臺真空壓力釋放閥，以平衡灰?guī)靸?nèi)外的壓力?；?guī)祉斶€設(shè)有起吊設(shè)備。

4）氣化風系統(tǒng)包括靜電除塵器灰斗氣化風和灰?guī)鞖饣L系統(tǒng)。為防止結(jié)露、增強灰斗內(nèi)干灰的流動性、便于灰斗順利排灰，每臺爐靜電除塵器下配有2臺灰斗氣化風機和2臺電加熱器，通過氣化風管道將氣化風輸送至靜電除塵器灰斗氣化板處。為防止灰?guī)煜禄也粫?，使灰?guī)斓撞啃纬闪鲬B(tài)化層，加強灰的流動性，灰?guī)爝\轉(zhuǎn)層設(shè)4臺灰?guī)鞖饣L機（3運1備）和4臺電加熱器（3運1備）。

5）為減少占地和節(jié)約投資，本工程采用全廠集中供氣方式，設(shè)一座全廠壓縮空氣站。全廠壓縮空氣站內(nèi)提供氣力輸灰系統(tǒng)、熱機檢修以及全廠各系統(tǒng)儀表用壓縮空氣?？諌簷C機組采用母管制供氣方式，空壓機的運行采用智能控制模塊進行控制，從而可以從空壓機的數(shù)量、參數(shù)、運行方式上進行優(yōu)化配置，同時降低設(shè)備初投資及運行費用。本工程空壓機房設(shè)8臺空壓機， 4臺50 m3/min的無油螺桿空壓機和4臺60 m3/min的微油螺桿空壓機，分別配4臺60 m3/min的組合式干燥器和4臺70 m3/min的組合式干燥器。其中除灰輸送用氣設(shè)4臺60 m3/min微油螺桿空壓機，4臺70 m3/min組合式干燥器，三運一備;全廠控制用氣設(shè)4臺50 m3/min無油螺桿空壓機和4臺60 m3/min組合式干燥器，兩運一備一檢修。壓縮空氣系統(tǒng)共設(shè)6臺儲氣罐，其中輸灰用氣設(shè)3臺儲氣罐，全廠控制用氣設(shè)2臺儲氣罐，檢修用氣設(shè)1臺儲氣罐。

壓縮空氣系統(tǒng)的功能是給不同的用戶提供不同用氣品質(zhì)的壓縮空氣：儀表及控制用壓縮空氣、檢修用壓縮空氣和氣力輸灰用壓縮空氣。各用氣點耗氣量見表3。 6）石子煤處理系統(tǒng)擬采用石子煤斗+電瓶叉車轉(zhuǎn)運方案。在本工程每臺中速磨石子煤排放口下設(shè)2道關(guān)斷門，關(guān)斷門下設(shè)活動石子煤斗，石子煤通過電瓶叉車將活動石子煤斗搬運至堆放場所，再通過翻斗車和汽車進一步外運。

4 設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)及現(xiàn)場反饋的問題

4.1 設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

1）本工程為常規(guī)火電機組，設(shè)計標準采用國標，除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計滿足中國的國家、行業(yè)相關(guān)規(guī)程、標準、規(guī)范的要求，考慮到除灰渣廠家均在國內(nèi)，電廠并不像國內(nèi)電廠那樣維護便利，應(yīng)在設(shè)計和采購時考慮降低運行和維護工作量的措施。

2）廠址當?shù)卦谙募緶囟容^高，在空壓機房設(shè)計時充分考慮了散熱的措施，比如空壓機的冷卻方式選擇、空壓機房暖通的設(shè)計。

3）渣倉和灰?guī)旄苫疑⒀b機的設(shè)計考慮了當?shù)鼗以C合利用的情況，在機組投運后，灰渣在當?shù)氐玫搅顺浞值睦谩?/p>

4）廠址當?shù)嘏R海，空氣濕度比較大，設(shè)計空壓機出口母管時設(shè)置了壓縮空氣母管的排水。

5）所有設(shè)備和管道油漆的選擇都考慮到了海邊空氣的鹽霧腐蝕問題。

6）干式排渣機上渣倉爬升段采用粗渣爬升段和清掃鏈爬升段分開布置的方案，有效地防止了細渣容易滾落積聚在干排渣機弧段的問題。

7）本工程位于海外，設(shè)備在國內(nèi)招標采購，從設(shè)備招標、材料采購、施工圖設(shè)計、運輸至現(xiàn)場到安裝調(diào)試，從設(shè)計方案的確定到施工現(xiàn)場的實現(xiàn)需要的時間和環(huán)節(jié)很多，應(yīng)及時與各專業(yè)、電建公司、咨詢單位、設(shè)備廠家、運營單位和現(xiàn)場工代配合，避免因設(shè)計方案的調(diào)整而造成工期的延誤。

4.2 現(xiàn)場反饋的問題

1）當?shù)鼗业木C合利用情況不好，運營方建議灰?guī)烊∠苫疑⒀b機?；?guī)煸O(shè)置干灰散裝機充分考慮了當?shù)鼗业木C合利用的情況，根據(jù)灰渣干濕分排的設(shè)計原則，經(jīng)與運營方和電建公司溝通，灰?guī)毂Ａ袅烁苫疑⒀b機。由于在設(shè)計階段，并沒有找到灰的綜合利用用戶，為了平衡3個灰?guī)爝M灰，把粗灰?guī)斓幕夜芫€延長至細灰?guī)?。在機組投運一段時間后，據(jù)設(shè)計回訪時發(fā)現(xiàn)，運營方在當?shù)卣业搅孙w灰綜合利用的用戶，本工程產(chǎn)生的飛灰能夠得到很好的利用。

2）空壓機房干燥機設(shè)備壓縮空氣進口管道閥門目前設(shè)為手動球閥，設(shè)備說明書要求當干燥機停運（備用）時必須關(guān)閉進口管道閥門，因操作比較頻繁，要求改為遠控電動閥。因為只有在切換干燥器時才會操作此閥門，考慮到白天與黑夜的峰谷差，可能會出現(xiàn)頻繁啟停個別干燥器的問題，同意改為運控電動閥。

3）空壓機房干燥機污水直接排至閉式冷卻水管道管溝內(nèi)，運營方建議管溝內(nèi)設(shè)計排污管道引至污水排污井?？紤]到管溝內(nèi)的水汽會腐蝕管道和支架，同意管溝內(nèi)設(shè)計排污管道。

5 結(jié)束語

本工程除灰專業(yè)部分的設(shè)計滿足了現(xiàn)場施工進度要求，及時解決了施工方和運營方在現(xiàn)場提出的各種問題，經(jīng)機組投運后反饋回的情況來看，本次除灰渣設(shè)計高質(zhì)量地完成了設(shè)計任務(wù)。

參考文獻：

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第一作者簡介：張樹坡（1980-），男，碩士，高級工程師。研究方向為除灰設(shè)計。