陜西彬長礦區煤矸石資源綜合利用發電工程煤泥輸送系統設計小結

畢寧

摘 要：陜西彬長礦區煤矸石資源綜合利用發電工程是我院EPC工程，該電廠地處礦區，有大量的煤泥資源。我院根據業主的要求，與鍋爐廠進行多次配合，從鍋爐頂部噴入煤泥摻燒。

關鍵詞：煤泥輸送系統；設計；煤泥泵房

中圖分類號：TK229.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0067-02

1 工程概況

陜西彬長礦區煤矸石資源綜合利用發電工程系新建工程，本期建設2×200MW國產燃煤機組，配循環流化床（CFB）鍋爐，并留有擴建的余地。本期工程的鍋爐、汽輪機、發電機分別采用東方鍋爐（集團）股份有限公司、東方汽輪機廠和濟南發電機廠的產品。

電廠廠址位于彬（縣）、長（武）、旬（邑）供電區，彬長旬供電區是咸陽電網的西北部末端。

本電廠煤泥主要來自幾公里外選煤廠，年煤泥量約40萬噸。煤泥經汽車送至煤泥棚，通過管路直接送至鍋爐燃燒。

2 設計原始資料

鍋爐型式： 循環流化床鍋爐

設計煤種計算燃煤量： 133t/h

校核煤種計算燃煤量： 183t/h

煤泥泵房位置距爐膛水平輸送距離：#1爐約290m；#2爐約360m；

輸送高度：約為60m；

煤泥低位發熱量：18732千焦/千克；

煤泥含水率：31.3%。

3 煤泥輸送系統的設計

3.1 煤泥摻燒量

煤泥摻燒量每爐16.5噸/小時，每年煤泥輸送量在2×90750噸。

日利用小時為20小時，年利用小時為5500小時。

3.2煤泥輸送系統設計和設備布置

（1）工藝流程如圖1。

（2）系統簡介。本期工程采用循環流化床（CFB）鍋爐，燃用煤中摻燒煤泥，每爐煤泥摻燒量為16.5t/h。兩臺爐設置1套煤泥輸送系統，煤泥輸送系統設備集中布置在地下煤泥泵房內，煤泥堆放在煤泥棚內再由刮板輸送機輸送至膏體制備機后，進入煤泥泵房20m3保漿緩存倉中（設高低料位信號）；煤泥在保漿緩存倉中被充分攪拌、均漿并調節到適合泵送的濃度。每個保漿緩存倉下部設有兩個出料口，每個出料口配置一臺液壓閘板閥，出料口下接正壓給料機入口，其中備用系統正壓給料機配置雙入料口。煤泥通過正壓給料機以壓力給料的方式喂入膏體泵中，再由膏體泵以高壓的方式泵出。泵出的煤泥經輸送管道和入爐設備進入到鍋爐內燃燒。同時系統配備三臺板式分配器，能夠實現備用系統的任意切換，提高整套MNS煤泥輸送系統的安全性和穩定性。

另外，管路系統還設有清洗回流管和放水口，當輸送系統長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，以防止煤泥在管路中干結。清洗回流管直接回流至煤倉間膠帶層水沖洗母管。

（3）系統設計及布置。a.刮板輸送機。2臺爐設1臺出力為80t/h刮板輸送機，連續輸送，刮板輸送機布置在干煤棚和煤泥泵房地下溝道中。b.膏體制備機。2臺爐設2臺處理量為30t/h的膏體制備機，連續輸送，主要用于對煤泥進行搓和粉碎，將含有大塊物料的板結煤泥，變成細碎。由電動機通過三角帶帶動減速器驅動螺旋軸攪拌葉片，對粘稠物料進行粗碎，此時添加的調節水未與粘稠物料充分攪和。粘稠物料進入搓和段，通過螺旋軸密集的粉碎刀片將粘稠物料與水充分攪和均勻后送出。均勻含水量在30%±3范圍內的粘稠煤泥。布置在煤泥泵房-2.60層平臺上。c.保漿緩存倉。2臺爐設2臺容積為20m3的保漿緩存倉，保漿緩存倉為矩形臥式攪拌機構，由方倉、攪拌螺旋、液壓滑架、泵房綜合液壓站、減速電動機、液壓缸、料位計、電控系統等部分組成。液壓移動滑架貼近倉底，該設備用以防止煤泥板結，起拱或搭橋，同時能保證倉內煤泥連續出料。采用錘形攪拌葉片，攪拌葉片回轉半徑600mm，攪拌后濃度：70±3%，具有破碎、搓合、水分調節功能。布置在煤泥泵房-6.31層。d.正壓給料機。2臺爐設3臺給料能力為0～30t/h的正壓給料機（標準）和1臺給料能力為0～30t/h雙入料正壓給料機，煤泥正壓給料機輸送量可根據鍋爐負荷變化連續可調，連續輸送。正壓給料機結構形式為雙螺旋軸齒型葉片，采用變頻電機+變頻器+減速機，使其可與粘稠物料泵的輸送量建立閉環控制，根據輸送量的變化適時調整正壓給料機的給料量。驅動裝置的主軸和正壓給料機的主軸應在同一軸線上。布置在煤泥泵房-6.31層。e.膏體泵。2臺爐設3臺給料能力為16.5t/h，出口壓力18Mpa，功率160kW的膏體泵。膏體泵應能對輸送煤泥的粒度有一定的適應性，煤泥粒度1mm；偶見粒度50mm。煤泥膏體泵送量可根據鍋爐負荷變化連續可調，連續輸送，膏體泵最大輸出壓力滿足膏體泵停泵后滿負荷二次啟動的要求，并不宜低于最大工作壓力的1.5倍。膏體泵配有泵出口壓力保護，若泵出口壓力超過整定值，泵能自動退出運行。膏體泵布置在煤泥泵房-6.31層。f.板式分配器。2臺爐設3臺板式分配器，采用滑閥式結構形式，以液壓油缸為動力，能夠實現備用系統的任意切換，布置在煤泥泵房-6.31層。g.旋轉分流器。每臺爐設2臺旋轉分流器，能夠實現煤泥在鍋爐頂部2個給料口的任意切換，布置在鍋爐頂部57.417米。h.煤泥泵房設有1臺起重量3噸的手動單軌小車、手拉葫蘆。

（4）煤泥輸送系統主要設計參數如表1。

表1

4 供水系統

本系統須加水處共有膏體泵、保漿緩存倉、動力包等處。其中膏體泵、動力包、入爐設備加工業水；爐頂入爐設備進水采用閉式水。攪拌倉采用循環排污水。

煤泥泵房內設置排水溝將清洗設備及冷卻水排入排污池，排污池的排水由排污泵輸送到保漿緩存倉。

本工程煤泥輸送系統用水量詳見表2。

5 煤泥系統運行及控制endprint

煤泥管道輸送系統包括刮板輸送機、煤泥的預處理、泵送、鍋爐給料、管道清洗等全套控制系統采用PLC程序自動控制；系統現場控制柜（含爐頂控制柜）采用PLC控制，可以實現泵機工作現場及爐頂給料系統所有相關設備的控制，例如：互鎖、聯動、順序工作等功能。所有控制、聯鎖、保護功能均在控制系統內完成。設就地手動控制，遠程自動手動控制及必要的報警等。

爐頂控制柜（PLC系統）接入與DCS進行硬接線信號接

口，并根據DCS發出的指令對各設備進行控制，例如無級調節煤泥的泵送量等。爐頂控制柜（PLC系統）并將系統內各主要設備及系統參數通過硬接線信號送至主機DCS系統，以實現整個系統的自動化，實現與DCS之間進行通訊與聯控。

當輸送系統長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，立式給料機具有二個工位：“給料”、“清洗”，具有送料、清洗、疏通干結粘稠物料的功能， 由接近開關限定相應位置。給料器正常工位為上限工位即“給料”工位，當鍋爐熱控室（上位機控制臺面板）發出清洗管路系統切換信號時，三工位電磁換向閥導通液壓缸供油油路，電磁閥得電換向，液壓缸向下動作，推移活塞向下移動，導通回流管路。當推移活塞到達下極限位置時，接近開關獲取信號，PLC控制電磁閥失電恢復中位，切斷油路，液壓鎖鎖定液壓缸位置。液壓站與分流閥共用一臺爐頂綜合液壓站。

6 主要設計特點

（1）煤泥輸送系統采用高濃度（煤泥含水率：31.3%），高壓力（膏體泵出口壓力18Mpa），故此輸送管道采用管內噴涂的ZST180復合鋼管。（2）管路采用具有阻尼吸振的管路支架，能夠吸收管道的振動。支架的設置原則，膏體泵出口直段管道的固定管卡距離不得大于400mm，出口8m以外直段管道的固定管卡間距為3m；第一彎頭處固定管卡不得少于8個，其余彎頭處固定管卡數量遞減，但最少為3個（標準管道每節長6米，標準彎頭彎曲半徑為R=1m）。（3）煤泥管道室外防凍，在室外全程煤泥管道采用外保溫+蒸汽伴熱。（4）煤泥正壓給料機、膏體泵的煤泥泵送量應能根據鍋爐負荷變化連續可調，膏體泵最大輸出壓力滿足膏體泵停泵后滿負荷二次啟動的要求，并不宜低于最大工作壓力的1.5倍。（5）管路系統還設有清洗回流管和放水口，清洗回流管和放水口設在爐頂立式給料機上，當輸送系統長期閑置或事故時可以將管路中的煤泥通過清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，防止煤泥在管路中干結。按廠家要求需要設置沉淀池，因此出現沉淀池內煤泥的排放和沉淀池回水的回收一系列問題，后經過和運煤專業協調，清洗回流管直接回流至煤倉間膠帶層水沖洗母管，從而解決了這個問題。

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