燃煤發電廠粉煤灰移動裝船一體化解決方案

程志寅

（浙江天地環保科技有限公司，杭州311121）

燃煤發電廠粉煤灰移動裝船一體化解決方案

程志寅

（浙江天地環保科技有限公司，杭州311121）

沿江沿海的燃煤發電廠具有規模大、粉煤灰產出量大的特點，但受限于外售渠道單一，較難兼顧安全環保排放和經濟效益的最大化。利用移動式裝船機，可充分發揮發電廠綜合碼頭的作用將粉煤灰裝船外運，同時配設可靠的粉料稱重計量裝置，實現發電廠粉煤灰安全環保、準確計量地外運，最終確保燃煤發電廠的穩定運行。

燃煤發電廠；粉煤灰；移動裝船；一體化

0 引言

粉煤灰作為燃煤發電廠的產出物，隨著全社會固廢綜合利用的深入推廣，已從廢棄物轉化為資源化的產品，尤其在建筑建材行業有著廣泛應用。而燃煤發電廠尤其是位于中東部的發電廠，大部分是沿江、沿海甚至海島上建廠，其產出的粉煤灰外運綜合利用的渠道便有了船運的選擇。船運有著運量大、運輸成本低的特點，這直接從售價上影響客戶購銷粉煤灰的策略，作為粉煤灰產出方或綜合處理商，若有多渠道的外供方案，也易促成客戶的購銷意向。利用碼頭裝船外運的發電廠不在少數，但對粉煤灰的計量常采用“曹沖稱象”式的水線監控，一則不準，二則因無可靠的在線計量手段，易產生廉政風險。因此在條件允許的情況下，有必要利用發電廠綜合碼頭建設粉煤灰裝船系統并配套可靠的在線計量手段。浙能臺州第二發電廠的粉煤灰項目正是基于這一思路予以開發、實施，并取得了良好的應用效果，以此為例進行詳細的分析和說明。

1 粉煤灰裝船一體化解決思路

粉狀物料裝船作為購銷的重要渠道之一，目前沿海發電廠、水泥廠等已有廣泛應用，但普遍存在碼頭資源稀缺、在線計量精度低、揚塵控制難、裝船效率低等不足。通過對燃煤發電廠粉煤灰裝船外運充分調研和分析，浙能臺二發電廠對粉煤灰裝船系統進行了有效的優化改進，利用發電廠綜合碼頭，采用2臺水平移動式裝船機，配套可靠的在線計量手段和散裝控制手段，確保發電廠粉煤灰安全、環保地外運。

該粉煤灰裝船系統采用管道氣力輸送加移動式裝船機裝船方式。粉煤灰經氣力由陸域輸送至碼頭，粉煤灰輸送管道直徑DN325 mm，單根管道的輸送能力為60 t/h，管道布置在碼頭后沿，共4根，每2根管道對應1臺裝船機。每套裝船機的額定裝船能力為120 t/h，陸域輸送的粉煤灰經裝船機布袋收塵器（處理風量22 300 m3/h）氣灰分離后進入100 m3的緩沖倉，氣灰分離后的粉煤灰由緩沖倉經空氣斜槽和哈斯勒稱重計量裝置進入散裝頭，實現裝船。

該粉煤灰裝船系統配套的YXL150裝船機由緩沖倉、倉底出料系統、計量系統、空氣輸送斜槽、回轉密封裝置、驅動裝置、回轉裝置、回轉臂、散裝伸縮頭及牽引機構、料滿控制儀、電控柜、除塵器和離心鼓風機等組成，具有出料流暢、裝船能力大、料滿自動報警停機、能耗低和無粉塵污染等特點，是碼頭大流量裝卸粉煤灰的理想設備。

1.1 充分利用碼頭資源

發電廠綜合碼頭作為沿海、沿江發電廠建設過程中的配套設施，一般在發電廠竣工投產后便處于閑置狀態，充分利用該資源實現固廢的外運，是個多贏的選項。

以目前大型燃煤發電廠常規配套的3 000 t級碼頭為例，其標準長度為138 m，而近海船運粉煤灰的常規雜貨船型一般在3 000 t內，3 000 t雜貨船的標準長度為106 m，完全可以利用綜合碼頭實現裝船。同時通過移動裝船機，在粉煤灰裝船停運的時間窗口，可利用碼頭門式吊機進行發電廠脫硫所需石灰石的卸船等散貨裝卸工作。以浙能臺二發電廠綜合碼頭工作時間測算，該碼頭年吞吐能力達60萬t，其中粉煤灰裝船為46萬t/年，石灰石卸船為14萬t/年。如此，充分利用綜合碼頭，實現全部石灰石的供應以及將近60%粉煤灰的船運外售。具體方案見圖1。

1.2 全覆蓋裝船點

常規的粉煤灰裝船設施一般都是固定在碼頭上，如諫壁發電廠、玉環發電廠等粉煤灰裝船，采用此種方式，僅通過搖臂的轉動，無法全面覆蓋裝船點，降低了碼頭使用率和裝船效率。而浙能臺二發電廠的裝船機，若按常規采用固定式裝船，其搖臂長度受限于船體寬度（12.8 m），回旋半徑為8 m，而1 000 t級雜貨船船艙的長度為55 m，3 000 t級散貨船船艙長度為75 m，搖臂回旋區域無法覆蓋整個船艙。若需更高的裝船效率和充滿率，則可通過移動船體的位置結合物料的自流來實現。在此思路上開發的移動式裝船方式，正是通過水平移動裝船機，實現了更為高效的裝船作業。裝船機結構圖如圖2所示。

圖2 裝船機結構示意

1.3 實現粉煤灰在線準確計量

圖1 輸灰碼頭裝船機布置

長期以來因粉煤灰裝船過程中計量無法精確，即便有相應的措施，也因偏差大無法取得質檢部門的檢定報告并作為商貿結算的依據。為此，廣泛借鑒水泥行業的現行粉料計量手段，通過大量的實地調研，目前粉料行業內計量主要有靜態計量（如地磅秤、倉泵秤）、動態計量（如科氏力秤、轉子秤、沖板流量計、皮帶秤）。綜合測量精度和安裝條件，該項目按哈斯勒沖板式流量計作為計量方案，以120 t/h為例，沖板流量計的設備總體高度為1 658 mm，僅為轉子秤、科氏力秤的設備總高度（3 015 mm）的1/2左右，考慮到海上碼頭設備抗風等級要求高（55 m/s，相當于17級臺風），由于固體流量計高度直接影響裝船機總體高度，且裝船機高度越高則風荷載越大、抗壓及抗拔設計等級越高，從而大幅提高整體造價，因此固體流量計在選型時應選用高度低的設備。具體布置見圖3。

不同經濟時代有不同的人才教育模式，勵志教育要擺脫傳統的單一模式，多渠道、多路徑開辟勵志教育新模式，培養具有高尚品格、優秀道德情操的社會主義現代化杰出人才。

圖3 粉煤灰計量裝置布置

粉煤灰計量裝置工作原理如圖4所示：當散狀物料進入導管，沖擊在流量計的檢測板時產生水平分力，使其偏移，在測量過程中，物料無阻礙的通過，對生產過程無任何影響。這個偏移的水平力被轉變成電信號，由相連接的電子積算儀監測及處理，顯示瞬時流量和累計流量。

該計量設備最終能實現全過程的稱重計量及重量累計，長期精度為0.43%～0.56%，與電子汽車衡精度相當，較以往按水線測量精度有了質的飛躍，經檢定可用于商貿結算。按要求每12個月檢定1次，且測量過程實現在線監控，實施累積，大大降低了人工計量的不準確性和廉政風險。

1.4 有效控制揚塵

圖4 粉煤灰計量裝置原理

粉煤灰物料的堆積密度為750～1 300 kg/m3，物料本身極細，裝船過程中極易造成揚塵，尤其在水面波動較大的沿海地帶，海風較大，稍有不慎，大量揚塵很難控制。甚至有些不法商戶在船面覆蓋一層防雨帆布，將含塵尾氣通過導管直接引入水面下，造成另一種污染。在規范的設備設計中，裝船機的散裝頭配置負壓吸塵至裝船機頂的收塵器，但由于海面浪高的因素，無法實時調整散裝頭與物料表面的貼合度，揚塵由此產生。為此，通過在散裝頭外圍設置橡膠裙邊，可自適應地做好卸料端的封閉，全過程有效控制了揚塵的產生。裙邊散裝頭示意見圖5，現場照片見圖6。

圖5 裙邊散裝頭示意

2 運營成本分析

2.1 船運成本

圖6 裙邊散裝頭實物

粉煤灰船運具有規模化優勢，適合長距離運輸，該項目的投資為4 850萬元，按20年使用壽命平均折舊計算，年均折舊為242.5萬元；生產維護人員共8人，總人工成本為52萬元/年；維修費按60萬元/年；管理費用為15萬元/年；則全年總固定成本為369.5萬元/年。另計輸送及裝船電費為8元/t，按年輸送40萬t粉煤灰考慮，則粉煤灰裝船的綜合單位成本約為17.24元/t。調研當地長距離船運費用，綜合單價為0.1元/（t·km）；粉煤灰到接收點后的上岸及短駁費按平均23元/t計算。則船運方式外售粉煤灰的綜合外部成本TS（不含粉煤灰的出庫價）為：

2.2 車運成本

粉煤灰用封閉槽罐車運輸，需在放灰區域配置8名生產維護人員，52萬元/年；維修費按10萬元/年；管理費用為15萬元/年；按年輸送40萬t粉煤灰考慮，則粉煤灰裝船的綜合單位成本為約1.925元/t；區域范圍內的平均車運成本為0.5元/（t·km），則車運方式外售粉煤灰的綜合外部成本TC（不含粉煤灰的出庫價）為：

2.3 成本分析

船運與車運成本的差異體現在用戶側粉煤灰的取得價格差異，按兩者平衡的情況，即：

此時銷售平衡的粉煤灰銷售距離的臨界點x=95.8 km，也即當車運距離大于95.8 km的情況下，具備船運條件的目標客戶，采用船運具備充分的成本優勢；且由于船運方式具備線路最短的便捷性特點，而大陸與半島、大陸與海島間的運輸，船運更是具備不可比擬的成本優勢，這些成本優勢將直接轉化為各粉煤灰供應商的競爭優勢。因此在條件具備的情況下，積極推進粉煤灰船運，可以不再困斗在100 km左右的區域市場內，可以參與更廣泛的粉煤灰市場競爭。如浙能臺二發電廠的粉煤灰按此方式遠售福建、廣東、廣西便是這一優勢的集中體現。

3 改進建議

粉煤灰裝船一體化解決方案是粉煤灰市場逐步完成的產物，充分整合了碼頭資源、運輸資源的優勢，可大幅拓寬銷售渠道。但由于作業場所及工藝特點所限，仍有如下內容可以進一步完善。

3.1 天氣因素影響

目前粉煤灰的船運更多的是敞篷船（鋼蓋板或篷布遮蓋）而非全密閉的罐裝船。如雨天情況下，裝船時船艙倉體是敞開狀態，若不及時在降雨前關閉蓋板，粉煤灰受潮或淋濕，將為后續的卸船、運輸和使用造成很大困難。為此，對有鋼蓋板的專用船可考慮正常狀態船艙整體保持封閉，同時在與散裝頭對應的位置開設裝船口，裝船時通過預設的裝船口與散裝頭對接后在雨天實施裝船；而篷布船，按此原理預先準備可與散裝頭對接的帶孔篷布，在船身篷布已全部覆蓋的情況下，將帶孔篷布覆蓋于篷布中的進灰點，接入散裝頭，可實現雨天裝船。另一重要天氣影響因素是大風，一旦風浪較大，一則作業不安全，同時也易引起揚塵飄灑。

由于雨天、風天裝船風險因素較多，惡劣天氣下不建議裝船，在出灰及裝船組織中仍需合理安排，盡可能安排在合適的天氣狀況下裝船。在沿海一帶還會有臺風期，在此期間基本按車運出灰考慮。

3.2 需配套設備設置

粉煤灰裝船系統不僅僅是設置裝船機即可，還需有陸域出灰點，采用氣力輸送的方式將粉煤灰輸送至裝船機的氣灰分離罐中。氣力輸送的距離較遠，系統也相應復雜，系統投資需相應增加。

4 結語

粉料裝船在水泥行業已有多年應用，在發電廠粉煤灰外售中尚處發展階段，隨著國家環保控制標準和執行監督的力度逐漸加強，對環保設施全過程監管。按此一體化方案建設的粉煤灰裝船系統，從安全、環保、經濟性、靈活性和準確性上均可作為一個切實可行的模板，也是日后其他粉料運輸可以借鑒的經驗。

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（本文編輯：陸瑩）

An Integrated Solution to Mobile Ship Loading of Fly Ash for Coal-fired Power Plant

CHENG Zhiyin
（Zhejiang Tiandi Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 311121，China）

Coastal coal-fired power plants are large in size and can produce large amounts of fly ash.Due to the single sales channel，it is difficult to balance safe and eco-friendly emission as well as maximum economic benefits.By use of mobile loading machine，fly ash can be shipped out via the integrated yard of power plant.In the meantime，a reliable fly ash weighting device is equipped to ship fly ash out of power plant with safety，environmental-friendliness and weighting correctness to ensure operation safety of coal-fired power plant.

coal-fired power plant；fly ash；mobile ship loading；integration

10.19585/j.zjdl.201706014

1007-1881（2017）06-0059-05

TM621.9

B

2017-04-07

程志寅（1974），男，工程師，長期從事燃煤發電廠固廢環保處置業務。