巴基斯坦某燃煤電站工程除灰渣系統設計

摘 要：該文介紹巴基斯坦某燃煤電站的工程條件，除灰渣系統的設計原則，詳述除渣系統、除灰系統、灰庫系統、氣化風系統、壓縮空氣系統和石子煤系統的設計，給出各系統主要設備的參數和數量、除渣系統和除灰系統的工藝流程圖，從設計標準、當地溫度和濕度、灰渣綜合利用、鹽霧腐蝕、細渣處理和各單位配合的幾個方面，總結本工程的設計經驗。解決現場反饋的干灰散裝機的適用性、干燥器前進口閥門的類型和空壓機房排污水管道設計等問題，高質量地完成除灰渣系統的設計任務。

關鍵詞：燃煤電站;除灰渣系統;壓縮空氣系統;設計經驗;現場反饋

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0116-04

Abstract： This article introduces the engineering conditions of a coal-fired power plant in Pakistan， the design principles of the ash removal system， and details the design of the bottom ash removal system， fly ash removal system， ash storage system， gasification air system， cOYIvTRlFX58VS+BSHOA1bAkGNNd8gDJwfokkmTK/0EQ=ompressed air system， and mill reject system. The parameters and quantities of the main equipment in each system， as well as the process flow diagrams of the ash removal system and ash removal system， are provided. The design experience of this project is summarized from several aspects， including design standards， local temperature and humidity， comprehensive utilization of ash， salt spray corrosion， fine bottom ash treatment， and cooperation among various units. Solved the on-site feedback on the applicability of the dry ash bulk loader， the type of inlet valve before the dryer， and the design of the sewage pipeline in the air compressor house， and completed the design task of the ash removal system with high quality.

Keywords： Coal-fired power plants; Ash removal system; Compressed air system; Design experience; On-site feedback

為了響應國家提出的“一帶一路”倡議，推進“中巴經濟走廊”的建設，本項目為中國企業在巴基斯坦承建的大型電站項目。由于工程的外部條件與國內情況存在差異，需充分考慮當地的實際情況，及時總結設計經驗和根據現場反饋的問題提供解決方案。本文通過介紹以上的內容，為同樣在巴基斯坦落地的大型電站項目的設計提供有益的信息。

1 工程概述

本工程鍋爐型式為超臨界壓力燃煤強制循環直流鍋爐，四角切圓燃燒方式，單爐膛，一次中間再熱、平衡通風、露天布置、全鋼架結構。每臺爐制粉系統配6臺中速磨。每臺爐配2臺雙室5電場靜電除塵器，每臺爐每個電場灰斗的數量為8個，除塵器效率不小于99.8%。每臺爐省煤器灰斗數量為6個。

2 煤質分析和灰渣量

2.1 煤質分析

煤質分析見表1。

B-MCR工況下每臺爐燃用設計煤種的耗煤量為324 t/h;B-MCR工況下每臺爐燃用最差煤種的耗煤量為383.38 t/h。

2.2 灰渣量

單臺爐灰渣量見表2。

3 設計原則和除灰渣系統的設計

3.1 設計原則

除灰渣系統按灰渣分除、干濕分開的原則進行設計，以利于綜合利用。除渣系統采用干式排渣機直接將底渣輸送至渣倉系統，除塵器和省煤器的灰采用正壓濃相氣力輸送系統輸送至灰庫，共設3座Ф12 m的灰庫，每座灰庫下設1臺干灰散裝機和雙軸攪拌機。壓縮空氣系統采用全廠儀用、檢修、除灰和化學用壓縮空氣系統合并布置的方式。石子煤系統采用石子煤斗+電動叉車輸送的處理方式。灰渣廠外輸送采用汽車運輸方式。

3.2 除灰渣系統的設計

1）本期工程鍋爐底渣采用干式除渣系統，高溫熱渣首先通過大渣破碎裝置，進入風冷鋼帶機的輸送帶上進行過初步冷卻，再經碎渣機進行破碎后經外界自然風冷卻并將渣低速送至渣倉貯存，渣倉下留有運渣汽車通道，汽車在渣倉間內裝渣外運至儲灰場碾壓儲存，也可綜合利用。

每臺爐設1套風冷式除渣系統，其出力保證不低于鍋爐B-MCR工況下的最大排渣量，并留有不小于2.5倍的裕量，正常出力為8 t/h，最大出力為20 t/h。干式排渣機與鍋爐出渣口用渣井相連，渣井獨立支撐，渣井容積可滿足鍋爐B-MCR工況下8 h排渣量。渣井底部設有液壓關斷門，允許風冷式排渣機故障停運4 h而不影響鍋爐的安全運行，并能有效攔截大渣塊、并預破碎，100%保護輸送帶安全運行和提高冷卻效果。

除渣系統工藝流程圖如圖1所示。

干渣系統設碎渣、提升設備，其中碎渣機設在風冷鋼帶輸送機出口，最終可將大塊渣破碎至粒徑不大于20 mm。每臺爐設一座鋼結構渣倉，直徑Φ8 m，有效容積不小于200 m3，總容積250 m3，能滿足儲存鍋爐B-MCR工況燃用最差煤種約24 h的排渣量。渣倉的底部設有2個排出口，其中一路接至濕式攪拌機，加水攪拌后的渣含水率為20%，由自卸汽車運至灰場，濕式攪拌機設備出力為100 t/h，安裝在渣倉平臺上;另一路接至干灰散裝機，直接裝密封罐車運至綜合利用用戶，設備出力為100 t/h。

2）飛灰輸送系統擬采用正壓濃相氣力輸送方案。靜電除塵器和省煤器收集的飛灰經輸送設備，通過管道將其輸送至灰庫，除灰系統所用輸灰用壓縮空氣及儀用氣由全廠壓縮空氣站提供。每臺爐的飛灰輸送系統出力按燃燒最差煤種產灰量的120%考慮（每臺爐飛灰氣力輸送系統的出力為85 t/h）。每臺爐靜電除塵器一電場、二電場左側與省煤器電場左側管道合并成一根管道輸送至粗灰庫，一電場、二電場右側與省煤器電場右側管道合并成一根管道輸送至粗灰庫，三、四、五電場合并設1根輸灰管道到細灰庫，每臺爐一共設3根輸灰管道。1#爐的電除塵器灰斗倉泵出口至灰庫入口的輸灰管道共3條，最遠單條管道水平長度約為250 m， 2#爐的電除塵器灰斗倉泵出口至灰庫入口的輸灰管道共3條，最遠單條管道水平長度約為350 m，垂直爬高約27 m，單條輸灰管道按用90°彎頭約13個。1#爐省煤器灰斗倉泵出口到與電除塵器一電場倉泵出口匯合的輸灰管道最遠水平長度約100 m，垂直下降約38 m，單條輸灰管道按用90°彎頭約7個。

除灰系統工藝流程圖如圖2所示。

3）共設3座混凝土灰庫，每座灰庫內徑為12 m，高度約為27 m，有效容積為1 700 m3。3座灰庫總有效容積可保證儲存2臺鍋爐在最大連續工況（B-MCR）下燃燒最差煤種24 h所產生的飛灰量。每座灰庫下設1個干灰排放口和1個濕灰排放口。干灰排放口下部設有1臺出力為200 t/h的干灰散裝機，將干灰裝入罐車外運供綜合利用。濕灰排放口下部設有1臺出力為200 t/h雙軸加濕攪拌機，將干灰加水攪拌制成含水率為15%～20%的濕灰后，運至灰場碾壓堆放或供濕灰用戶。每座灰庫頂部設有1臺布袋除塵器， 保證灰塵達標排放，1臺真空壓力釋放閥，以平衡灰庫內外的壓力。灰庫頂還設有起吊設備。

4）氣化風系統包括靜電除塵器灰斗氣化風和灰庫氣化風系統。為防止結露、增強灰斗內干灰的流動性、便于灰斗順利排灰，每臺爐靜電除塵器下配有2臺灰斗氣化風機和2臺電加熱器，通過氣化風管道將氣化風輸送至靜電除塵器灰斗氣化板處。為防止灰庫下灰不暢，使灰庫底部形成流態化層，加強灰的流動性，灰庫運轉層設4臺灰庫氣化風機（3運1備）和4臺電加熱器（3運1備）。

5）為減少占地和節約投資，本工程采用全廠集中供氣方式，設一座全廠壓縮空氣站。全廠壓縮空氣站內提供氣力輸灰系統、熱機檢修以及全廠各系統儀表用壓縮空氣。空壓機機組采用母管制供氣方式，空壓機的運行采用智能控制模塊進行控制，從而可以從空壓機的數量、參數、運行方式上進行優化配置，同時降低設備初投資及運行費用。本工程空壓機房設8臺空壓機， 4臺50 m3/min的無油螺桿空壓機和4臺60 m3/min的微油螺桿空壓機，分別配4臺60 m3/min的組合式干燥器和4臺70 m3/min的組合式干燥器。其中除灰輸送用氣設4臺60 m3/min微油螺桿空壓機，4臺70 m3/min組合式干燥器，三運一備;全廠控制用氣設4臺50 m3/min無油螺桿空壓機和4臺60 m3/min組合式干燥器，兩運一備一檢修。壓縮空氣系統共設6臺儲氣罐，其中輸灰用氣設3臺儲氣罐，全廠控制用氣設2臺儲氣罐，檢修用氣設1臺儲氣罐。

壓縮空氣系統的功能是給不同的用戶提供不同用氣品質的壓縮空氣：儀表及控制用壓縮空氣、檢修用壓縮空氣和氣力輸灰用壓縮空氣。各用氣點耗氣量見表3。 6）石子煤處理系統擬采用石子煤斗+電瓶叉車轉運方案。在本工程每臺中速磨石子煤排放口下設2道關斷門，關斷門下設活動石子煤斗，石子煤通過電瓶叉車將活動石子煤斗搬運至堆放場所，再通過翻斗車和汽車進一步外運。

4 設計經驗總結及現場反饋的問題

4.1 設計經驗總結

1）本工程為常規火電機組，設計標準采用國標，除灰渣系統的設計滿足中國的國家、行業相關規程、標準、規范的要求，考慮到除灰渣廠家均在國內，電廠并不像國內電廠那樣維護便利，應在設計和采購時考慮降低運行和維護工作量的措施。

2）廠址當地在夏季溫度較高，在空壓機房設計時充分考慮了散熱的措施，比如空壓機的冷卻方式選擇、空壓機房暖通的設計。

3）渣倉和灰庫干灰散裝機的設計考慮了當地灰渣綜合利用的情況，在機組投運后，灰渣在當地得到了充分的利用。

4）廠址當地臨海，空氣濕度比較大，設計空壓機出口母管時設置了壓縮空氣母管的排水。

5）所有設備和管道油漆的選擇都考慮到了海邊空氣的鹽霧腐蝕問題。

6）干式排渣機上渣倉爬升段采用粗渣爬升段和清掃鏈爬升段分開布置的方案，有效地防止了細渣容易滾落積聚在干排渣機弧段的問題。

7）本工程位于海外，設備在國內招標采購，從設備招標、材料采購、施工圖設計、運輸至現場到安裝調試，從設計方案的確定到施工現場的實現需要的時間和環節很多，應及時與各專業、電建公司、咨詢單位、設備廠家、運營單位和現場工代配合，避免因設計方案的調整而造成工期的延誤。

4.2 現場反饋的問題

1）當地灰的綜合利用情況不好，運營方建議灰庫取消干灰散裝機。灰庫設置干灰散裝機充分考慮了當地灰的綜合利用的情況，根據灰渣干濕分排的設計原則，經與運營方和電建公司溝通，灰庫保留了干灰散裝機。由于在設計階段，并沒有找到灰的綜合利用用戶，為了平衡3個灰庫進灰，把粗灰庫的灰管線延長至細灰庫。在機組投運一段時間后，據設計回訪時發現，運營方在當地找到了飛灰綜合利用的用戶，本工程產生的飛灰能夠得到很好的利用。

2）空壓機房干燥機設備壓縮空氣進口管道閥門目前設為手動球閥，設備說明書要求當干燥機停運（備用）時必須關閉進口管道閥門，因操作比較頻繁，要求改為遠控電動閥。因為只有在切換干燥器時才會操作此閥門，考慮到白天與黑夜的峰谷差，可能會出現頻繁啟停個別干燥器的問題，同意改為運控電動閥。

3）空壓機房干燥機污水直接排至閉式冷卻水管道管溝內，運營方建議管溝內設計排污管道引至污水排污井。考慮到管溝內的水汽會腐蝕管道和支架，同意管溝內設計排污管道。

5 結束語

本工程除灰專業部分的設計滿足了現場施工進度要求，及時解決了施工方和運營方在現場提出的各種問題，經機組投運后反饋回的情況來看，本次除灰渣設計高質量地完成了設計任務。

參考文獻：

[1] 大中型火力發電廠設計規范：GB 50660—2011[S].

[2] 火力發電廠除灰設計技術規程：DL/T 5142—2012[S].

[3] 壓縮空氣站設計規范：GB 50029—2014[S].

第一作者簡介：張樹坡（1980-），男，碩士，高級工程師。研究方向為除灰設計。