濕污泥煤摻燒系統在火力發電機組的應用優化

摘 要：濕污泥作為污水處理后的附屬產品，因富含有機物質、無機顆粒、膠體、細菌菌體、重金屬和絮凝所用藥劑等有害物質，對環境影響極大，而且濕污泥含水量高、體積大，難以堆積。電廠摻燒濕污泥具有快速化、無害化、能源化的優點，是處理濕污泥的主要方式，利用電廠大型燃煤機組的優勢條件，能夠有效解決地方濕污泥等污染物處置難題。鑒于此，針對火力發電機組濕污泥摻燒系統存在的問題進行討論，并提出了優化方案。

關鍵詞：濕污泥煤摻燒系統；濕污泥輸送系統；優化

中圖分類號：TM62? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）16-0066-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.16.017

0? ? 引言

污泥摻燒的方式并非是將不同種類的泥煤簡單混合，然后送進鍋爐燃燒，而是應該首先充分了解泥煤二者的特性，然后才能選擇最佳的配比以及最為合適的燃燒方式，這樣一方面能夠降低經濟成本，另一方面也提高了整體燃燒效率，從而獲得顯著的社會效益和環保效益[1]。

1? ? 濕污泥特性分析及濕污泥輸送系統

某火電公司共有4臺火電機組，分別為2×330 MW機組和2×1 000 MW機組。2022年度，該火電公司共需接收污泥6.8萬t，燃料部門在接收污泥后，首先會對污泥特性進行分析，根據不同的特性選擇不同的摻燒方案。其中干污泥占污泥總數的15.2%，濕污泥占84.8%，干污泥占比較低，每天摻加所需時間很短，不影響污泥的摻燒率。該部門還需對該公司不同機組同時進行摻燒，其中1 000 MW機組濕污泥消耗量占濕污泥總量的80.9%，330 MW機組占19.1%，如圖1所示。因此，本文主要針對濕污泥煤摻燒系統進行優化討論。

該公司建有完整的濕污泥處理系統，其基本流程為：來料首先被放置在濕污泥處理池中，再通過濕污泥螺桿輸送泵經母管分別送至1 000 MW機組和330 MW機組原煤輸送皮帶，并與原煤混合后送至原煤倉，隨后經磨煤機研磨后送入爐膛。原有濕污泥輸送系統示意圖如圖2所示。

2? ? 濕污泥煤輸送系統常見問題

隨著上級部門不斷提高污泥摻燒量，該公司現有濕污泥處理能力已明顯不足，而下達的指標必須完成。對濕污泥輸送系統中各設備常見故障進行分析，統計2021年6月至9月濕污泥輸送系統低效率運行時間、落煤管堵煤導致停運時間、加倉皮帶故障停運時間、給煤機故障停運時間及其他故障時間，得出數據如表1所示。

由表1可知，濕污泥輸送系統低效率運行是影響濕污泥摻燒能力的主要因素。進一步對濕污泥輸送系統低效率運行進行分析，總結其主要原因，有以下兩點：濕污泥輸送裝置雙泵單管效率低和污泥自身水分低導致濕污泥輸送泵不吸液。

2.1? ? 濕污泥輸送裝置雙泵單管效率低

原有濕污泥輸送系統設計為單管雙泵運行，實際運行中會出現污泥池放滿、車輛在等待放泥的情況。原因是單濕污泥螺桿輸送泵出力為20 t/h，濕污泥由兩個濕污泥泵打出后，各自通過兩個管道匯集到一根母管集中輸送，母管末端再分兩路管道各自到1 000 MW機組和330 MW機組摻燒。所以，無論雙泵開啟出力多大，其總流量也被母管限制，并且1 000 MW機組和330 MW機組也不能同時摻加污泥。經統計，2021年6月至9月，平均每月330 MW機組對1 000 MW機組濕污泥摻加時間的影響達31.75 h，按照濕污泥泵出力20 t/h計算，每月影響635 t，對1 000 MW機組濕污泥摻燒率影響較大。濕污泥摻加時間如表2所示，原濕污泥摻燒系統現場如圖3所示。

2.2? ? 污泥自身水分低導致濕污泥輸送泵不吸液

由于濕污泥來自不同地區，處理標準不同，含水量也不盡相同。經統計，濕污泥含水量一般可達70%～85%。濕污泥輸送螺桿泵因具有可變量輸送、自吸能力強、能輸送含固體顆粒的液體等特點而成為較好的污泥輸送設備，但是在實際使用中，部分污泥含水量低、粘度過高會導致螺桿泵不吸液，吸不上污泥。一旦含水量過低，污泥泵不吸液，污泥裝置就只能停運，延長了摻加污泥的時間，并且空載運行會損壞泵體，影響摻加污泥。對一周內污泥泵出口壓力低于額定壓力的時間進行統計，共計10 h，如表3所示。

3? ? 濕污泥煤輸送系統的優化方案

因污泥處理量與日俱增，原有濕污泥煤輸送系統已無法滿足現有需求，所以亟需對濕污泥摻燒系統進行優化，對現有設備進行改進，新增輸送管路，增加濕污泥輸送系統總出力[2]。

3.1? ? 濕污泥煤輸送系統由雙泵單管運行改進成雙泵雙管運行

系統優化后濕污泥摻燒系統現場示意圖如圖4所示，具體方案如下：重新設計優化管道走向和布局，管道本著最短距離、最少彎頭的原則布線，盡量做到平直；轉彎時優先采用45°彎頭，轉彎半徑取5D（直徑）；在有條件的情況下，管道考慮一定坡度，以降低管道停運時管內污泥回流進倉的可能性，并在適當位置設置沖洗、排氣設施；與濕污泥螺桿泵連接段采用可拆卸連接，預留設備檢修空間。在兩臺污泥泵各自的出口管道，靠近污泥摻燒裝置地上小室南側處安裝一個聯絡閥門，正常使用時關閉，330 MW機組和1 000 MW機組可以同時摻加污泥，若有一臺濕污泥泵發生故障，可開啟聯絡閥門運行。兩臺濕污泥泵出口管道改為一臺污泥泵對應一條管道，采用無縫鋼管，管徑？準377×9 mm，無縫鋼管連接采用焊接方式，管件數量少，降低了污泥泄漏的可能。330 MW機組和1 000 MW機組摻加污泥互不干擾，可同時摻加。污泥管道各自分別走向330 MW機組原煤皮帶機和1 000 MW機組原煤皮帶機上方污泥卸料點。

對系統優化前后330 MW機組和1 000 MW機組濕污泥摻加時間進行統計對比，結果如表4所示。系統優化后330 MW機組和1 000 MW機組摻加污泥互不干擾，1 000 MW機組摻加時間明顯增加。

系統優化后濕污泥摻加處理量提高，實際總出力可達40 t/h。330 MW機組和1 000 MW機組摻加污泥互不干擾，日平均濕污泥摻加量由136 t提高至162 t，如圖5所示。

3.2? ? 在濕污泥輸送泵入口附近增加補水門，縮短濕污泥輸送泵不吸液時間

在濕污泥處理裝置出口插板門下方和濕污泥輸送螺桿泵入口上方的中間部位接入水沖洗門，一旦濕污泥料斗顯示仍有污泥而污泥泵出口壓力低于0.9 MPa，則通知人員放水稀釋污泥，增加污泥流動性。系統優化后現場如圖6所示。

處理后污泥泵出口壓力恢復速度較快，能穩定地保持出力。系統優化后，濕污泥輸送泵出口壓力低立即開啟加水門，低壓運行時間大幅縮短。優化前日均低壓運行時間為1.4 h，優化后日均低壓運行時間為0.5 h。將低于1.1 MPa運行時的出力折算為額定出力75%為20×0.75=15 t/h，因此1.4 h內，優化前污泥摻加量為21 t，優化后污泥摻加量為26 t。系統優化前后對比如表5所示。

濕污泥輸送系統經過優化后，于2022年1月份投用，極大地緩解了污泥摻加壓力。2022年1月—5月摻燒比例為12.2‰，比2021年總摻燒比例10.2‰有所提高。優化后濕污泥輸送系統示意圖如圖7所示。

4? ? 結束語

系統優化后還降低了給煤機斷煤次數，進而提升了機組運行穩定性。另外，電廠協同焚燒的方法符合污泥減量化、穩定化、無害化處置要求，有利于節約土地資源，達到節能減排和發展循環經濟的目的，更重要的是環保意義重大，為城市污泥處置提供了可靠穩定的解決方案。

[參考文獻]

[1] 何洪浩，李文軍，徐眾，等.火力發電廠污泥摻燒技術應用[J].熱力發電，2020，49（3）：137-140.

[2] 方朝君，馮炳全，龐毅，等.燃煤鍋爐摻燒干、濕污泥系統的設計思路[J].中國電力，2020，53（10）：224-230.

收稿日期：2023-04-21

作者簡介：韓蘇升（1992—），男，安徽人，助理工程師，研究方向：熱力系統應用優化。