氣力輸灰技術在垃圾燃燒電廠的應用

垃圾焚燒電廠初期建設常規配置2-3臺鍋爐為一期項目，煙氣除塵飛灰通常采用刮板機和斗提機將飛灰運至灰庫，但設備及檢修平臺占地面積大、除塵器高度高、運行維護量大。而正壓氣力輸送系統運行穩定，具有設備及輸送布置簡易、系統密封性好、易于維護等優點，值得推薦。

隨著我國人民生活水平的逐步提高，城市垃圾量和垃圾熱值增加，垃圾電廠規模增大，大多開始建設二、三期項目。2014年，一些城市明確要求：飛灰必須集中、穩定化螯合處理，將重金屬固化在飛灰中，然后出廠填埋，飛灰輸送距離明顯增加。對上述這些要求，刮板機已經無法適應。因此，正壓氣力輸送在垃圾電廠的應用已經勢在必行。

克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司采用泵內飛灰控制、變工況變流態控制、灰倉內飛灰防結拱等技術，對脫酸灰斗、布袋除塵器灰斗收集飛灰氣力輸送。特別是對遠距離輸送這一關鍵技術的開展研究及推廣，實現了國內最遠550米正壓濃相輸送，為垃圾焚燒電廠飛灰高效、安全、環保輸送，提供了一條全新的技術路線方案。

一、垃圾焚燒電廠飛灰輸送關鍵問題分析

上世紀90年代，雖然刮板機和斗提機系統已廣泛應用于燃煤電廠除灰，但是存在著刮板機局部磨損檢修頻繁、斗提機易返料、頭部密封困難、底部軸承箱泄漏等問題。此后，氣力輸送技術進入國內并很快得到了推廣應用。中國電力行業標準DL5000-2000《火力發電廠設計技術規程》中已經明確：燃煤發電廠飛灰需采用氣力除灰系統。如今，經過十多年的發展，氣力輸送燃煤電廠飛灰技術已經非常成熟。但是由于垃圾燃燒電廠飛灰的化學成分與燃煤電廠飛灰不同，表現出的物理性質也有區別，完全選用同樣的氣力輸送設備和系統，無法有效滿足飛灰輸送要求，因此垃圾燃燒電廠主要采用刮板機和斗提機的輸送方式。

燃煤電廠飛灰成份與生活垃圾電廠飛灰的主要成份如下：

以光大環保能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠現場灰樣分析為例。其中：A采自布袋除塵區;B采自半干法脫酸區;C采自混合區。

通過以上分析可以看到，布袋除塵器收集灰粒度類似于燃煤電廠除塵器細灰，脫酸灰斗類似于省煤器顆粒灰，混合灰類似于除塵器粗灰，但是化學成分與燃煤電廠的主要成分不一致，各個位置取樣中均含有大量的KCl、NaCl、CaSO4和微量的活性炭、重金屬。由于這些成分的存在，垃圾飛灰易吸潮結塊，且其內摩擦力大于壁摩擦力，在氣力輸送中難流化、易堵塞。特別是遠距離輸送，要求物料進入輸送管道中流態平穩一致，否則會嚴重堵塞，不能滿足正常生產需要。

為了有效解決垃圾焚燒電廠飛灰的正壓氣力輸送問題，克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司依托公司實驗室，借鑒國外已經運行的系統經驗，針對國內特有的垃圾成分及焚燒飛灰的特性，研發了LD氣力輸送泵系統及智能控制系統，克服了垃圾焚燒電廠飛灰的粘性特征，確保了遠距離正壓濃相氣力輸送系統運行的穩定性。

二、正壓氣力輸送研究及工程應用情況

克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司成立于1998年，系中英合資企業，引進英國克萊德濃相氣力輸送技術。2004年，該公司建立實驗室，研發自有技術，2013年被評為“北京市高新技術企業”。截止到2015年4月，該公司已獲得近800臺套機組合同。其中：600MW、1000MW機組合同市場占有率均達到60%以上。國內首個550米垃圾焚燒電廠機組正壓濃相氣力輸送飛灰項目于2014年10月投入運行，運行效果良好。

現以光大國際能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠為例，詳細介紹正壓氣力輸送研究及工程應用情況。

1.完成了光大國際能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠8臺爐飛灰氣力輸送系統整體方案設計、設備選型、工程設計、施工安裝調試。本裝置工程實際安裝效果（見圖1-圖3）所示。

2.研發成功專門用于粘性飛灰氣力輸送的均化器。其原理為：均化器設置在泵內，利用飛灰內摩擦大于與壁摩擦的特點，根據管道輸送能力，設計均化器間隔和角度，從而使飛灰從泵本體中落入底部輸送管道部分的速度和均勻度得到了有效控制，同時有效防止了均化器下部的飛灰受上部飛灰的二次擠壓，并科學合理地設置配氣流化裝置，保證了經過均化器后的飛灰在進入輸送管道前得到有效流化。

3.設計研發了垃圾焚燒飛灰氣力輸送智能控制系統。該系統可采集系統運行壓力、時間、氣量等關鍵信號，進行輸送狀態綜合判斷，根據判斷結果進行下一步運行邏輯，保證系統在各種工況下采取正確的邏輯運行。該系統采用西門子PLC控制系統，一方面實現了就地智能控制，同時將關鍵信號傳入電廠DCS主控系統，便于電廠運行人員及時掌握設備運行情況，提高了系統的可靠性和靈活性。

4.開發了灰斗積灰噴吹破拱裝置。該裝置由噴吹閥、彈簧定位活塞、中心錐形推桿、承壓殼體組成，一旦發生灰斗積灰結拱，控制系統發出信號，噴吹閥瞬時開啟的時候，彈簧定位的活塞迅速在空氣壓力下動作，在活塞動作推擠結拱灰的同時，承壓殼體內的壓縮空氣經中心錐形推桿以360°噴射，降低結拱灰與灰斗壁的摩擦力，在推理和噴射的雙作用下將灰拱破壞，成功解決了灰斗落灰問題。該裝置還避免了常規氣化風機及電加熱裝置將空氣中水分直接帶入灰斗、造成二次板結的問題，大大節約了電加熱能耗。

光大國際能源邳州有限公司垃圾焚燒電廠2x300t/d爐排爐，除塵器及脫酸反應塔下直接安裝了正壓氣力輸送泵系統，最遠輸送距離100米。機組于2014年7月投入運行，氣力輸灰系統完全滿足了生產要求。

三、經濟分析與應用前景

（一）刮板機與氣力輸送100米輸送方案之比較

以3x500t/d爐排爐垃圾焚燒電廠為例：每臺爐除塵器6個灰斗，需配置6臺給料機和 2臺刮板輸送機，除塵器灰斗出口高5.5m。脫酸反應塔1個灰斗，配置 1臺刮板輸送機。三臺爐公用 4臺刮板輸送機（2x2銜接）和2臺斗提機。

刮板機最長輸送距離100米。現場布置如下：

通過以上常規3x500t/d為一期工程為例：輸灰刮板機和氣力輸送設備的投資規模基本一致，具有以下優點：氣力輸送系統需要的除塵器灰斗標高低，除塵器造價降低;氣力輸送管道地面布置，無需刮板機沿途檢修平臺;氣力輸送管道進入灰倉密閉性好，灰斗整體密封好，不易造成飛灰在灰斗二次吸潮;現場工作環境明顯改善。

（二）刮板機與正壓氣力輸送100米以上輸送方案之比較

垃圾飛灰含有二噁英及重金屬，屬于GB16889國家規定的危險固廢，2014年部分經濟發達城市要求必須在垃圾焚燒電廠完成重金屬穩定化處理，達到國標填埋標準方可出廠。對于有兩期以上的項目，選用刮板機集中后裝入罐車運輸至穩定化處理灰庫設備占地面積和運行維護量大，罐車裝卸和行走路面環境較差。如果每期都要配置飛灰穩定化處理設備，不僅設備占地面積大，而且設備重復投資巨大。如果采用多期項目集中飛灰進入同一灰庫進行穩定化處理，刮板機則又不能滿足要求，因此正壓氣力輸送技術應用勢在必行。

正壓氣力輸送方案對于新建和老電廠推薦兩種方案：老電廠已有刮板機運行，建議在已有灰倉下安裝倉泵，將多期工程的飛灰集中到螯合灰庫，統一進行穩定化螯合處理后汽車外運;對于新建電廠，建議在除塵器灰斗及脫酸反應塔灰斗下直接安裝倉泵，將各期工程飛灰一次輸送到廠房外建設的灰庫，統一進行穩定化螯合處理。

總體來說，正壓濃相氣力輸送系統具有下列優點：

除塵器布置標高低，管道布置占地面積小，安裝支架和輔助檢修平臺規模大大降低;輸送管道布置方便，可節省除塵器間占地面積，管道氣力輸送系統密封性好、運行設備穩定可靠、維護量低、工作環境明顯改善，100米氣力輸送投資不增加。兩期及以上垃圾焚燒發電項目，一級輸送距離至少需要150-200米以上，三期集中項目輸送距離可以達到500米。如果需要一級輸送至填埋場的距離可至1000米，表明氣力輸送是一個良好的可行方案。

當然，氣力輸送系統較之刮板機系統也存在著一些不足。由于垃圾燃燒飛灰具有易吸潮的特點，在氣候潮濕的地區，特別是在南方的梅雨季節，需要保證各個環節設備的密封性。此外，用于輸送的壓縮空氣需要完整配套干燥設備，這是在雨季時確保系統正常運行的必備手段。

綜合以上對國內目前垃圾焚燒發電廠普遍采用的飛灰刮板機系統和正壓氣力輸送系統兩種方案進行的分析比較，對氣力輸送方案的可實現性進行的介紹，以及為大規模垃圾焚燒電廠飛灰處理提供的兩種可行方案及實施案例得出結論：

正壓濃相氣力輸送用于垃圾焚燒發電廠可以明顯降低建設初期投資，降低運行成本，改善除灰環境，降低污染固廢泄漏，具有良好的經濟效益、社會效益和發展應用、推廣前景。

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（責任編輯：李靜敏）