濕污泥煤摻燒系統(tǒng)在火力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用優(yōu)化

摘 要：濕污泥作為污水處理后的附屬產(chǎn)品，因富含有機(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)顆粒、膠體、細(xì)菌菌體、重金屬和絮凝所用藥劑等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)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(wú)害化、能源化的優(yōu)點(diǎn)，是處理濕污泥的主要方式，利用電廠大型燃煤機(jī)組的優(yōu)勢(shì)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(duì)火力發(fā)電機(jī)組濕污泥摻燒系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行討論，并提出了優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：濕污泥煤摻燒系統(tǒng)；濕污泥輸送系統(tǒng)；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TM62? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：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(lèi)的泥煤簡(jiǎn)單混合，然后送進(jìn)鍋爐燃燒，而是應(yīng)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(jīng)濟(jì)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(huì)效益和環(huán)保效益[1]。

1? ? 濕污泥特性分析及濕污泥輸送系統(tǒng)

某火電公司共有4臺(tái)火電機(jī)組，分別為2×330 MW機(jī)組和2×1 000 MW機(jī)組。2022年度，該火電公司共需接收污泥6.8萬(wàn)t，燃料部門(mén)在接收污泥后，首先會(huì)對(duì)污泥特性進(jìn)行分析，根據(jù)不同的特性選擇不同的摻燒方案。其中干污泥占污泥總數(shù)的15.2%，濕污泥占84.8%，干污泥占比較低，每天摻加所需時(shí)間很短，不影響污泥的摻燒率。該部門(mén)還需對(duì)該公司不同機(jī)組同時(shí)進(jìn)行摻燒，其中1 000 MW機(jī)組濕污泥消耗量占濕污泥總量的80.9%，330 MW機(jī)組占19.1%，如圖1所示。因此，本文主要針對(duì)濕污泥煤摻燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化討論。

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

2? ? 濕污泥煤輸送系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

隨著上級(jí)部門(mén)不斷提高污泥摻燒量，該公司現(xiàn)有濕污泥處理能力已明顯不足，而下達(dá)的指標(biāo)必須完成。對(duì)濕污泥輸送系統(tǒng)中各設(shè)備常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)2021年6月至9月濕污泥輸送系統(tǒng)低效率運(yùn)行時(shí)間、落煤管堵煤導(dǎo)致停運(yùn)時(shí)間、加倉(cāng)皮帶故障停運(yùn)時(shí)間、給煤機(jī)故障停運(yùn)時(shí)間及其他故障時(shí)間，得出數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，濕污泥輸送系統(tǒng)低效率運(yùn)行是影響濕污泥摻燒能力的主要因素。進(jìn)一步對(duì)濕污泥輸送系統(tǒng)低效率運(yùn)行進(jìn)行分析，總結(jié)其主要原因，有以下兩點(diǎn)：濕污泥輸送裝置雙泵單管效率低和污泥自身水分低導(dǎo)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(tǒng)設(shè)計(jì)為單管雙泵運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)污泥池放滿(mǎn)、車(chē)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(gè)濕污泥泵打出后，各自通過(guò)兩個(gè)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(jī)組和330 MW機(jī)組摻燒。所以，無(wú)論雙泵開(kāi)啟出力多大，其總流量也被母管限制，并且1 000 MW機(jī)組和330 MW機(jī)組也不能同時(shí)摻加污泥。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2021年6月至9月，平均每月330 MW機(jī)組對(duì)1 000 MW機(jī)組濕污泥摻加時(shí)間的影響達(dá)31.75 h，按照濕污泥泵出力20 t/h計(jì)算，每月影響635 t，對(duì)1 000 MW機(jī)組濕污泥摻燒率影響較大。濕污泥摻加時(shí)間如表2所示，原濕污泥摻燒系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

2.2? ? 污泥自身水分低導(dǎo)致濕污泥輸送泵不吸液

由于濕污泥來(lái)自不同地區(qū)，處理標(biāo)準(zhǔn)不同，含水量也不盡相同。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，濕污泥含水量一般可達(dá)70%～85%。濕污泥輸送螺桿泵因具有可變量輸送、自吸能力強(qiáng)、能輸送含固體顆粒的液體等特點(diǎn)而成為較好的污泥輸送設(shè)備，但是在實(shí)際使用中，部分污泥含水量低、粘度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致螺桿泵不吸液，吸不上污泥。一旦含水量過(guò)低，污泥泵不吸液，污泥裝置就只能停運(yùn)，延長(zhǎng)了摻加污泥的時(shí)間，并且空載運(yùn)行會(huì)損壞泵體，影響摻加污泥。對(duì)一周內(nèi)污泥泵出口壓力低于額定壓力的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共計(jì)10 h，如表3所示。

3? ? 濕污泥煤輸送系統(tǒng)的優(yōu)化方案

因污泥處理量與日俱增，原有濕污泥煤輸送系統(tǒng)已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有需求，所以亟需對(duì)濕污泥摻燒系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，新增輸送管路，增加濕污泥輸送系統(tǒng)總出力[2]。

3.1? ? 濕污泥煤輸送系統(tǒng)由雙泵單管運(yùn)行改進(jìn)成雙泵雙管運(yùn)行

系統(tǒng)優(yōu)化后濕污泥摻燒系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖4所示，具體方案如下：重新設(shè)計(jì)優(yōu)化管道走向和布局，管道本著最短距離、最少?gòu)濐^的原則布線(xiàn)，盡量做到平直；轉(zhuǎn)彎時(shí)優(yōu)先采用45°彎頭，轉(zhuǎn)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(yùn)時(shí)管內(nèi)污泥回流進(jìn)倉(cāng)的可能性，并在適當(dāng)位置設(shè)置沖洗、排氣設(shè)施；與濕污泥螺桿泵連接段采用可拆卸連接，預(yù)留設(shè)備檢修空間。在兩臺(tái)污泥泵各自的出口管道，靠近污泥摻燒裝置地上小室南側(cè)處安裝一個(gè)聯(lián)絡(luò)閥門(mén)，正常使用時(shí)關(guān)閉，330 MW機(jī)組和1 000 MW機(jī)組可以同時(shí)摻加污泥，若有一臺(tái)濕污泥泵發(fā)生故障，可開(kāi)啟聯(lián)絡(luò)閥門(mén)運(yùn)行。兩臺(tái)濕污泥泵出口管道改為一臺(tái)污泥泵對(duì)應(yīng)一條管道，采用無(wú)縫鋼管，管徑？準(zhǔn)377×9 mm，無(wú)縫鋼管連接采用焊接方式，管件數(shù)量少，降低了污泥泄漏的可能。330 MW機(jī)組和1 000 MW機(jī)組摻加污泥互不干擾，可同時(shí)摻加。污泥管道各自分別走向330 MW機(jī)組原煤皮帶機(jī)和1 000 MW機(jī)組原煤皮帶機(jī)上方污泥卸料點(diǎn)。

對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化前后330 MW機(jī)組和1 000 MW機(jī)組濕污泥摻加時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比，結(jié)果如表4所示。系統(tǒng)優(yōu)化后330 MW機(jī)組和1 000 MW機(jī)組摻加污泥互不干擾，1 000 MW機(jī)組摻加時(shí)間明顯增加。

系統(tǒng)優(yōu)化后濕污泥摻加處理量提高，實(shí)際總出力可達(dá)40 t/h。330 MW機(jī)組和1 000 MW機(jī)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(bǔ)水門(mén)，縮短濕污泥輸送泵不吸液時(shí)間

在濕污泥處理裝置出口插板門(mén)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(mén)，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(dòng)性。系統(tǒng)優(yōu)化后現(xiàn)場(chǎng)如圖6所示。

處理后污泥泵出口壓力恢復(fù)速度較快，能穩(wěn)定地保持出力。系統(tǒng)優(yōu)化后，濕污泥輸送泵出口壓力低立即開(kāi)啟加水門(mén)，低壓運(yùn)行時(shí)間大幅縮短。優(yōu)化前日均低壓運(yùn)行時(shí)間為1.4 h，優(yōu)化后日均低壓運(yùn)行時(shí)間為0.5 h。將低于1.1 MPa運(yùn)行時(shí)的出力折算為額定出力75%為20×0.75=15 t/h，因此1.4 h內(nèi)，優(yōu)化前污泥摻加量為21 t，優(yōu)化后污泥摻加量為26 t。系統(tǒng)優(yōu)化前后對(duì)比如表5所示。

濕污泥輸送系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)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?lián)綗壤秊?2.2‰，比2021年總摻燒比例10.2‰有所提高。優(yōu)化后濕污泥輸送系統(tǒng)示意圖如圖7所示。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)優(yōu)化后還降低了給煤機(jī)斷煤次數(shù)，進(jìn)而提升了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。另外，電廠協(xié)同焚燒的方法符合污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化處置要求，有利于節(jié)約土地資源，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的，更重要的是環(huán)保意義重大，為城市污泥處置提供了可靠穩(wěn)定的解決方案。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 何洪浩，李文軍，徐眾，等.火力發(fā)電廠污泥摻燒技術(shù)應(yīng)用[J].熱力發(fā)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(tǒng)的設(shè)計(jì)思路[J].中國(guó)電力，2020，53（10）：224-230.

收稿日期：2023-04-21

作者簡(jiǎn)介：韓蘇升（1992—），男，安徽人，助理工程師，研究方向：熱力系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化。