西山熱電煤泥系統(tǒng)的設備及運行

吉連生

（山西西山熱電有限責任公司，山西 太原 030022）

·技術經(jīng)驗·

西山熱電煤泥系統(tǒng)的設備及運行

吉連生

（山西西山熱電有限責任公司，山西 太原 030022）

煤泥是煤炭洗選過程中分離出的含有雜質的高水分排放物質，是礦區(qū)的主要污染源之一。為保護環(huán)境，節(jié)約能源，把煤泥作為鍋爐的燃料非常必要。劣質燃料在火電企業(yè)的燃用可減少燃料成本，在一定程度上緩解了火電企業(yè)的經(jīng)營壓力。結合循環(huán)流化床鍋爐可以燃燒高灰、高硫、高水分、低熱值、低揮發(fā)分的煙煤、無煙煤、褐煤、泥煤、煤矸石、油頁巖、木材與稻殼等劣質燃料的優(yōu)勢，西山熱電公司2010年投用了煤泥管道輸送系統(tǒng)。煤泥直接入爐燃燒發(fā)電，既解決了當?shù)丨h(huán)境的污染，又為公司節(jié)約了燃料成本，提高了公司的經(jīng)濟效益。

循環(huán)流化床；鍋爐；煤泥；煤矸石

1 煤泥系統(tǒng)概況

1）系統(tǒng)簡介。

西山熱電煤泥系統(tǒng)由北京中礦環(huán)保科技股份有限公司承建，2011年正式投入使用。煤泥系統(tǒng)管道輸送系統(tǒng)總布置：從官地選煤廠汽運過來的煤泥儲存在煤泥棚中，通過裝載機裝入上料刮板運輸機，轉運至分配刮板輸送機。分配刮板運輸機（共有3個下料口，其中一個為機頭下料口，其余兩個為中間下料，以利于系統(tǒng)運行）將煤泥送入膏漿制備機，將煤泥搓和、攪拌成利于管道輸送的膏體后落入渣漿分離機，不利輸送的雜物落入雜物槽另行處理，符合要求的膏體狀煤泥進入儲料倉，然后通過正壓給料機一定的加壓進入膏體泵，經(jīng)膏體泵加壓，通過管道到達鍋爐頂多功能給料器，再通過與鍋爐的接口進入循環(huán)流化床鍋爐燃燒。

煤泥管道輸送系統(tǒng)主要設備配置表見表1。

煤泥管道輸送系統(tǒng)適用于輸送含水量29%～35%無難碎雜物的煤泥，偶見雜物粒度不大于50 mm。

煤泥含水量的多少直接決定著系統(tǒng)的正常工作壓力，含水量較少（小于30%）時，系統(tǒng)壓力比較高，設備振動較大，長期運行設備維護量巨大；含水量較多（33%～38%）時，系統(tǒng)工作壓力較低，系統(tǒng)振動小，設備維護量明顯減小。

表1 煤泥管道輸送系統(tǒng)主要設備配置表

2）工作條件。

環(huán)境溫度要求為0～40℃，但24 h內平均溫度不得超過35℃。

冬季溫度低于0℃時，必須投伴熱、保暖設施。電壓波動不得超過±7%，頻率波動不得超過2%。

冷卻水源充足。

2 煤泥系統(tǒng)工作原理

首先，煤泥棚的煤泥由裝載機運送至上料刮板機，然后進入分配刮板機，分配刮板機由3個入料口，分別進入3臺膏漿制備機，前2個入料口配有液壓閘板，由膏漿制備機液壓站來控制。

煤泥進入膏漿制備機后，人為加入適量的水調整輸出煤泥的濃度，根據(jù)煤泥的濃度確定添加水的流量；在膏漿制備機內將板結、大塊的煤泥粉碎、搓和、攪拌成均勻含水量適當?shù)母囿w。

煤泥由膏漿制備機進入渣漿分離機，篩除粒度較大的煤泥及無法粉碎的雜物。符合要求的膏體狀煤泥進入儲料倉。

進入儲料倉的煤泥在液壓滑架（由綜合液壓站控制）帶動下保持均勻、柔軟的特性。煤泥在儲料倉內的實時儲量可以通過料位計獲得，煤泥集控室和主廠集控室操作面板上隨時顯示儲料倉內煤泥量；當儲料倉料位達到4．5 m以上時（滿倉為5 m），系統(tǒng)在操作面板上閃動“報警”信號，要求操作人員停止添加煤泥；當煤泥料位低于0．5 m時，系統(tǒng)在操作面板上閃動“報警”信號，提醒操作人員啟動制泥系統(tǒng)添加煤泥。液壓滑架的作用主要是保證倉內的煤泥不板結，周邊的煤泥不起拱。同時，儲料倉底部還設置篩網(wǎng)，以保證進入正壓給料機的雜物粒度控制在50 mm以下。儲料倉內的煤泥在重力和滑架的共同作用下連續(xù)不斷地進入正壓給料機。

煤泥進入正壓給料機以后，在螺旋葉片的推動下被擠入膏體泵的料斗內，螺旋葉片的轉速由變頻電機通過電控調節(jié)快慢。當輸送量最大時（100%），正壓給料機的轉速達到最快；當輸送量最小時（25%），正壓給料機的轉速對應為最慢，所有的調節(jié)控制均由電控操縱變頻器完成。

進入膏體泵料斗的煤泥由于設定的量比泵送量大，在料缸吸料時產(chǎn)生一定的預壓力，從而能保證膏體泵的吸入飽滿度。泵送量的改變通過調整操作站上的輸送方量比率（%）獲得。膏體泵具有手動、自動兩種控制，手動控制為用旋鈕控制油缸的移動，此時膏體泵不進行自動換向，由旋鈕控制實現(xiàn)油缸移動的啟停和擺缸的換向，主要用于活塞的更換、接近開關的調整等調試工作。自動控制為用電控通過接近開關實現(xiàn)油缸的行程保證、自動換向，是物料輸送的主要工作程序；自動控制分為泵房“就地控制”和集控室“集控”兩種。泵送工作分正、反兩種工作狀態(tài)，當物料缸活塞向前推移時，S擺閥若正對著該料缸，則該狀態(tài)為正泵送狀態(tài)；若物料缸活塞向后移動時，S擺閥若正對著該料缸，則該狀態(tài)為反泵送狀態(tài)，反泵主要用于管路堵塞的疏通工作。

3 主要設備

1）膏漿制備機。

膏漿制備機為矩形臥式攪拌結構，由電機減速器、攪拌軸、攪拌槳葉、篩網(wǎng)、除渣機構以及液壓站等組成，進料口和出料口分別位于膏漿制備機倉兩側。

2）儲料倉。

為圓柱形儲料機構，由倉體、液壓滑架、液壓站、濾篩網(wǎng)、液壓缸、料位計、電控系統(tǒng)等部分組成。儲料倉出料口設有篩網(wǎng)，過濾直徑超過50 mm的雜物，增強泵送系統(tǒng)的可靠性。

3）正壓給料機。

正壓給料機為水平雙螺旋給料設備，其采用扇形變螺距葉片，兩螺旋軸葉片沿軸向交錯布置，通過低速大扭矩傘齒輪減速機驅動齒輪箱的一對直齒輪帶動螺旋軸相對旋轉，將煤泥喂入煤泥泵料斗內。電氣部分采用變頻調速技術，使其與煤泥泵的輸送量建立閉環(huán)控制，根據(jù)輸送量的變化可實時調整正壓給料機的給料量。

4）液壓閘板閥。

液壓閘板閥由閘板、框架、液壓缸等組成，框架與閘板組裝在正壓給料機出料口，主要作用是阻隔煤泥的下落，液壓油缸主要用于閘板的開閉。

5）膏體泵。

由執(zhí)行部分、液壓動力部分、控制部分、潤滑部分、冷卻部分組成，執(zhí)行部分采用雙液壓缸同步聯(lián)動，單向閥補油形式，分配閥采用S管閥形式，主要磨損密封件采用耐磨新材料。S管閥設有磨損補償機構，能夠自動補償磨損量。

6）配電系統(tǒng)。

包括干式變壓器柜、低壓開關柜。

7）控制系統(tǒng)。

本控制系統(tǒng)設置4臺PLC控制柜和1臺爐頂控制柜，PLC控制柜布置在煤泥泵房控制室內，爐頂控制柜布置在鍋爐控制室電子間。通過PLC控制柜實現(xiàn)煤泥管道輸送系統(tǒng)設備的控制及信號采集監(jiān)控。

控制供電采用正常市電和UPS后備雙重供電方式，保證控制系統(tǒng)正常運行以及重要數(shù)據(jù)存儲。

主控PLC：S7-400H是一種容錯（冗余）的PLC，采用雙機熱備的硬件冗余機制，從而避免生產(chǎn)的停機危險。

4 鍋爐運行的注意事項

經(jīng)過兩年多的成功運行實踐，總結鍋爐運行注意事項：

1）床溫一般保持在850℃～950℃，過高易結焦，過低易滅火，正常控制最低不應低于800℃。爐床溫度變化較大時，除調節(jié)煤泥量和給煤量外，還應調節(jié)送風量，但嚴禁低于最低流化風量。對于料層溫度、返料器溫度不均衡現(xiàn)象，應利用對應的不均衡給煤機進行調節(jié)，盡量減小床溫偏差。

2）爐膛負壓的控制：一般控制在0～-50 Pa之間。由于煤泥顆粒較小，入口又在爐頂（距爐膛出口較近），很容易被煙氣帶出爐膛，易造成鍋爐尾部煙道在燃燒；因此需要保持較低的爐膛負壓。

3）料層差壓的控制：由于煤泥顆粒較小、質量輕，在爐內燃燒短，燃燒過程發(fā)生在爐膛稀相區(qū)，爐膛熱慣性相對較小，這就需要爐內有較多的蓄熱能力，也就是要保持較高的料層，料層差壓一般保持在8 400～9 000 Pa。

4）如投煤泥過程中，燃燒工況出現(xiàn)異常或床溫變化較大，及時停止煤泥改用給煤機給煤進行調節(jié)。

5）電除塵及輸灰能力。由于煤泥燃燒后灰分幾乎全部進入電除塵器，因此，要考慮到電除塵及輸灰系統(tǒng)的出力要相應增加。

6）煤泥中水分被蒸發(fā)后被煙氣帶走，若尾部煙道或除塵器漏風將造成水蒸氣結露，特別是冬季更加明顯。這對尾部煙道換熱器造成一定的腐蝕，同時容易使飛灰板結，造成尾部煙道積灰嚴重，吹灰效果不好，排煙溫度升高，除塵器下灰不暢，除塵效率降低等一系列問題。

7）冬季停爐期間，鍋爐間氣溫降到0℃以下時，對煤泥輸送管及其他設施應采取有效的保溫措施，以免管道損壞，以及影響煤泥系統(tǒng)的投入。

8）煤泥的退出：（事故狀態(tài)下，可直接停運煤泥泵）司爐在接到值長壓火或停爐命令后，及時通知煤泥泵值班員，如需要停泵，等燒盡管道內的煤泥后，迅速遞減煤泥投入量，增加給煤機開度維持燃燒。煤泥系統(tǒng)退出后，為防止鍋爐尾部煙道二次燃燒，應在煤泥系統(tǒng)退出運行30 min后，方可進行停爐操作。在事故狀態(tài)下進行停爐時，應延長引風機運行時間，通風10 min后方可停止引風運行。

9）煤泥摻燒比例高時，鍋爐床壓維持不到正常的要求范圍內，影響鍋爐的平穩(wěn)運行。增加煤矸石的摻燒比例后，煤泥摻燒比例，煤泥∶爐前倉煤≈1∶1。

5 社會效益與經(jīng)濟效益分析

通過兩年的運行實踐證明，流化床燃燒煤泥的利用是十分有效的，可實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的雙贏。

1）利用煤泥摻燒發(fā)電，可節(jié)約大量常規(guī)電煤燃料和保護環(huán)境，得到有關部門的優(yōu)惠政策支持。

2）燃料的價格問題一直是困擾西山煤電熱電公司經(jīng)濟效益的一個突出點，如何提高公司經(jīng)濟效益、降低發(fā)電成本，特別是燃料成本，燃料成本占發(fā)電成本的65%～70%左右。煤泥與相同發(fā)熱量的混煤相比較，價格上降低約180元/t。如全年消耗20萬t煤泥可節(jié)省資金3 600萬，效益相當可觀。

3）煤泥的摻燒有效地降低了鍋爐床壓，甚至可以實現(xiàn)零排渣。一方面，減小了冷渣系統(tǒng)的維護和磨損，減小了鍋爐水冷壁、水（汽）冷屏的磨損，一定程度上延長了鍋爐維修周期和減少了維修費用；另一方面，煤泥的摻燒可以進一步的加大煤矸石摻燒比例，降低燃料成本，提高公司的經(jīng)濟效益。

4）大大降低輸煤系統(tǒng)的用電量，從而降低廠用電率。

5）煤泥利用中污染物排放。煤泥同原煤、煤矸石一樣含有硫化物，但硫化物的存在形式卻不同。在原煤、煤矸石中硫通常以有機物（含碳化合物）的形式存在，而在煤泥中則主要以無機物（不含碳化合物）的形式存在。在爐內高溫高壓燃燒時，無機硫化物較有機硫化物難分解，因而煤泥產(chǎn)生的二氧化硫較原煤、煤矸石低的多。綜合分析，利用煤泥作為燃料，能大量減少有害氣體的排放。

［1］王敦曾．煤泥燃燒的現(xiàn)狀及發(fā)展建議［J］．中國煤炭，1999（5）：9-13．

Equipment and Operation of Coal Slurry System in Xishan Thermal Power Company

Ji Lian-sheng

Coal slurry is the emissions of separating containing impurities and high moisture in the process of coal washing，it is the primary source of pollution in mining area．To protect the environment，save energy，as a boiler fuel is very necessary．Inferior fuel in the thermal power enterprise has greatly reduced the cost of fuel，in a certain extent alleviate the operating pressure of the enterprise．Combined with the advantages which circulating fluidized bed boiler can burn high ash，high sulfur，high moisture，low calorific value，low volatile matter of bituminous coal，anthracite coal，brown coal，peat，coal gangue，shale，wood and rice hull and other inferior fuel，Xishan thermal power company in 2010 used coal slurry pipeline conveying system．Coal slurry direct burnt power generation，not only solved the local environmental pollution，and saved the fuel costs for the company，improved economic benefits．

Circulating fluidized bed；Boiler；Coal slurry；Coal gangue

TD612

B

1672-0652（2013）08-0020-03

2013-05-11

吉連生（1971—），男，河北灤縣人，1996年畢業(yè)于太原理工大學，工程師，主要從事電廠安全生產(chǎn)管理工作（E-mail）jijiliansheng＠126．com