張建忠

（山西西山熱電有限責(zé)任公司，山西 太原 030022）

0 引言

煤泥是煤炭洗選過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，長(zhǎng)期以為，綜合利用率低，長(zhǎng)期堆放造成環(huán)境污染。由于國(guó)家鼓勵(lì)對(duì)煤泥實(shí)施綜合利用，所以，從節(jié)能和降低成本考慮，綜合利用電廠(chǎng)必須最大限度地利用煤泥代替原煤發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)的最大化。

循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)是燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高、氮氧化物排放低、綜合利用效果好，尤其是能摻燒高灰分、高水分、低熱值、低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)燃料，如煤矸石、洗中煤和煤泥等。而對(duì)于煤泥，由于其發(fā)熱量高而價(jià)格低，大量摻燒煤泥可降低發(fā)電成本，降低受熱面磨損，延長(zhǎng)鍋爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，提高鍋爐運(yùn)行可靠性[1]。

為解決選煤廠(chǎng)煤泥的利用問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)熱電廠(chǎng)的利潤(rùn)最大化，某熱電廠(chǎng)煤泥輸送系統(tǒng)在2009年9月開(kāi)始建設(shè)，2010年9月投產(chǎn)。

1 某熱電廠(chǎng)煤泥系統(tǒng)說(shuō)明

1.1 煤泥來(lái)源

該熱電廠(chǎng)屬于坑口電廠(chǎng)，在距電廠(chǎng)2 km外有2座選煤廠(chǎng)，煤泥供應(yīng)穩(wěn)定，選煤廠(chǎng)年產(chǎn)煤泥15～20萬(wàn)t，其熱值為14 644 kJ/kg，水份為24～26%，全部供應(yīng)熱電廠(chǎng)。

1.2 煤泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模和配置

某熱電廠(chǎng)裝機(jī)規(guī)模為3×50 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，配3×240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，煤泥系統(tǒng)按煤泥摻燒比例30%計(jì)算，年摻燒煤泥20萬(wàn)t。

煤泥系統(tǒng)配置為：在每臺(tái)鍋爐頂部設(shè)2個(gè)給料點(diǎn)，配置2條管路，2臺(tái)獨(dú)立的膏體泵，共3個(gè)儲(chǔ)料倉(cāng)配6臺(tái)膏體泵，采用輪式裝載機(jī)裝料，刮板輸送機(jī)布料方式。煤泥系統(tǒng)的關(guān)健設(shè)備膏體泵選型為NBS20/18，額定泵送量20 m3/h，電機(jī)功率132 kW，系統(tǒng)壓力31.5 MPa，出口壓力18 MPa，主缸油泵最高壓力40 MPa，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)運(yùn)行要求。

液壓原理：膏體泵的推送和切換的動(dòng)力由液壓動(dòng)力產(chǎn)生，液壓由動(dòng)力包內(nèi)電機(jī)帶動(dòng)主泵產(chǎn)生。主泵是斜盤(pán)式雙向變量軸向柱塞泵，電機(jī)帶動(dòng)缸體和缸體內(nèi)柱塞旋轉(zhuǎn)，斜盤(pán)不動(dòng)并有一定角度，柱塞頭貼住斜盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生吸油和壓油，調(diào)節(jié)斜盤(pán)的角度可改變輸出油量，以此來(lái)調(diào)節(jié)煤泥量的大小[2]。液壓動(dòng)力包由3個(gè)子系統(tǒng)組成：主泵送液壓系統(tǒng)、補(bǔ)油及控制油路系統(tǒng)、S管閥擺動(dòng)液壓系統(tǒng)，分別由主泵、補(bǔ)油泵、擺缸泵提供液壓油。

1.3 煤泥生產(chǎn)流程和控制

煤泥生產(chǎn)輸送系統(tǒng)分為兩大部分。

第一部分為制漿系統(tǒng)，即將拉運(yùn)來(lái)的含水率為25%左右煤泥加水?dāng)嚢柚瞥珊蕿?5%左右的煤泥漿，流程為：煤泥棚（裝載機(jī)上料）—上料刮板機(jī)—分配刮板機(jī)—制漿機(jī)、渣漿分離機(jī)—儲(chǔ)料倉(cāng)。

第二部分為煤泥輸送系統(tǒng)，即將儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)煤泥漿用膏體泵通過(guò)管道輸送至鍋爐頂部入料口，流程為：儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)煤泥漿進(jìn)入正壓給料機(jī)—膏體泵—輸送管道—鍋爐爐頂給料閥—進(jìn)入鍋爐。

煤泥輸送系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）程序控制，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程、獨(dú)立和集中的控制方式。煤泥控制室和鍋爐主控室均有上位機(jī)，司爐可根據(jù)鍋爐的燃燒調(diào)整的需要調(diào)整煤泥流量，煤泥流量的變化反應(yīng)到煤泥系統(tǒng)中正壓給料機(jī)的轉(zhuǎn)速和膏體泵的切換速度的變化，流量連續(xù)可調(diào)范圍為25%～100%。

2 煤泥系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行問(wèn)題和解決

由于該熱電廠(chǎng)是初次使用煤泥系統(tǒng)，設(shè)備配置還需完善，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也欠缺，在運(yùn)行中暴露出很多問(wèn)題，如：刮板機(jī)堵塞、煤泥制漿速度慢等。針對(duì)問(wèn)題不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，逐步完善了生產(chǎn)工藝，使煤泥系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，保證了對(duì)鍋爐的煤泥供應(yīng)。

2.1 制漿速度慢

問(wèn)題：從2010年投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)量不大，制泥速度慢是主要因素。分析原因：第一，水量不夠，噴水孔易堵，配水?dāng)嚢璨痪?，只能單臺(tái)制漿機(jī)制泥；第二，掌握不好進(jìn)煤泥量，易發(fā)生溜槽堵泥；第三，刮板機(jī)間斷運(yùn)行，起停次數(shù)較多，對(duì)電機(jī)安全運(yùn)行不利。

解決辦法：第一，對(duì)制泥用水管路系統(tǒng)技改，由單供水管改為雙供水管，并在易于人員操作位置增加一個(gè)快開(kāi)型閥門(mén)和壓力表，方便觀察水量和便于水量控制，同時(shí)將制漿機(jī)內(nèi)水管?chē)娝字睆接? mm增加至8 mm，將每根水管上增加3個(gè)出水孔；第二，在上料刮板機(jī)頭、機(jī)尾增加噴水管，增加煤泥與溜槽的光滑度，并以此初步增加煤泥的含水率，使煤泥更易于在制漿機(jī)內(nèi)攪拌均勻；第三，改變煤泥制漿環(huán)節(jié)的運(yùn)行方式，由刮板機(jī)間斷運(yùn)行變?yōu)檫B續(xù)運(yùn)行，3臺(tái)膏漿制備機(jī)同時(shí)運(yùn)行，裝載機(jī)間斷上料，根據(jù)制漿情況，合理的上料間隔時(shí)間為2～3 min，并監(jiān)視好制漿機(jī)電流變化。

效果：經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐，形成了由裝載機(jī)上料、制漿人員控制水量和控制室監(jiān)盤(pán)人員監(jiān)視指揮三者的密切配合，逐漸提高了制漿速度，生產(chǎn)量由20 t/h增加到40 t/h，生產(chǎn)量明顯提高，基本解決了鍋爐用煤泥量和煤泥生產(chǎn)量的供需矛盾。

2.2 刮板機(jī)運(yùn)行速度快

問(wèn)題：按原設(shè)計(jì)，煤泥上料刮板機(jī)和分配刮板機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)比為i=40，在實(shí)際生產(chǎn)中存在刮板機(jī)運(yùn)行速度過(guò)快，與煤泥上料量不匹配，進(jìn)入3臺(tái)制漿機(jī)內(nèi)的煤泥量不均勻，造成制漿機(jī)內(nèi)煤泥攪拌不均勻，稀稠不好控制，并且使刮板機(jī)磨損速度增加，如刮板機(jī)在運(yùn)行中卡上硬物，造成瞬間拉力大而損壞設(shè)備，也有一定的安全隱患。分析原因主要是刮板機(jī)運(yùn)行速度快，所以需將上料和分配刮板機(jī)運(yùn)行速度降低。

解決辦法：通過(guò)技術(shù)改造，將原傳動(dòng)比為i=40的減速機(jī)更換傳動(dòng)比為i=80的減速機(jī)，舊減速機(jī)可以作為檢修備用，以此解決了刮板機(jī)的運(yùn)行速度快的問(wèn)題。刮板機(jī)長(zhǎng)度為30 m和70 m，控制箱安裝在機(jī)頭位置，在運(yùn)行中發(fā)生故障后不能急停刮板機(jī)，易造成設(shè)備事故，所以在刮板機(jī)尾部安裝急停開(kāi)關(guān)，在刮板機(jī)中部安裝事故拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)，以此解決了刮板機(jī)在故障突發(fā)時(shí)能急停設(shè)備，降低設(shè)備事故率。

效果：煤泥上料匹配度好轉(zhuǎn)，溜槽堵泥現(xiàn)象減少。刮板磨損和運(yùn)行噪音減小，刮板機(jī)故障率降低，鏈條拉斷現(xiàn)象減少。關(guān)鍵是解決了煤泥漿稠稀不好控制的問(wèn)題，因泥漿稠造成煤泥泵壓力高的現(xiàn)象少了。

2.3 膏體泵接近開(kāi)關(guān)故障多

問(wèn)題：運(yùn)行中，安裝在主液壓缸和輸送缸之間的感應(yīng)套與洗滌室上蓋的電感式接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)易失靈，通過(guò)PLC不能發(fā)出電信號(hào)，使電液比例閥不能控制液動(dòng)換向閥換向，導(dǎo)致膏體泵不能工作。這種問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，多的情況一月?lián)Q十幾個(gè)接近開(kāi)關(guān)，嚴(yán)重影響膏體泵正常運(yùn)行。分析原因：一是由于接近開(kāi)關(guān)防水效果不好，進(jìn)水后造成短路；二是由于接近開(kāi)關(guān)安裝不牢固，運(yùn)行中接近開(kāi)關(guān)移位，接近開(kāi)關(guān)與感應(yīng)套之間的距離過(guò)大，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)不到感應(yīng)套而造成不能及時(shí)切換料缸。

解決辦法：第一，更換好質(zhì)量的防水接近開(kāi)關(guān)；第二，洗滌室水位不宜過(guò)高，并在洗滌室側(cè)面裝溢流管閥控制水位；第三，將接近開(kāi)關(guān)安裝固定牢靠，調(diào)整好感應(yīng)間距不能大于10 mm，并定期清理接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)頭上的污泥。

效果：接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)故障問(wèn)題好轉(zhuǎn)，更換次數(shù)和數(shù)量明顯減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2012年8月到2013年10月期間，2號(hào)、6號(hào)泵一個(gè)月更換接近開(kāi)頭6～8個(gè)，技改后，從2013年11月到2014年3月期間，三個(gè)月未更換接近開(kāi)關(guān)。因接近開(kāi)關(guān)故障而停泵的時(shí)間和次數(shù)減少了，有利于鍋爐摻燒煤泥量的增加和煤泥泵運(yùn)行的平穩(wěn)性、延長(zhǎng)壽命。

3 煤泥系統(tǒng)在生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、設(shè)備上的注意事項(xiàng)

從生產(chǎn)中得到總結(jié)，煤泥系統(tǒng)在生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)計(jì)中，關(guān)健需要注意以下幾點(diǎn)。

a）從選煤廠(chǎng)出來(lái)的煤泥要保證清潔度，不能有石頭、鐵件等雜物，否則易造成S擺閥切割環(huán)和眼鏡板損壞。

b）煤泥制漿過(guò)程中用水量大并要連續(xù)供水，可以有效利用廢水。

c）膏體泵切換時(shí)接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)靈敏度要高，膏體泵流量能隨時(shí)調(diào)整，壓力最好保持在16 MPa以下，輸送距離越遠(yuǎn)，產(chǎn)生壓力越大，設(shè)計(jì)時(shí)盡量縮短輸送距離。

d）煤泥輸送管道不能直埋。在冬季寒冷的北方，最好能有管道伴熱。

e）膏體泵切換時(shí)接近天關(guān)感應(yīng)靈敏度要高，防水性要好，否則故障率高。

f）動(dòng)力包液壓系統(tǒng)油質(zhì)定期檢查、定期過(guò)濾，油質(zhì)惡化要及時(shí)更換，否則易造成主泵內(nèi)液壓元件損壞。

4 煤泥摻燒對(duì)鍋爐的影響

煤泥摻燒其響應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化速度比通過(guò)調(diào)節(jié)給煤機(jī)給煤量的響應(yīng)速度稍快，尤其是在煤質(zhì)較差出渣量大時(shí)，加大煤泥量對(duì)鍋爐燃燒尤顯得重要。

煤泥入爐熱值12 552 kJ/kg左右，煤泥發(fā)熱量高于煤矸石，灰分低，燃燒產(chǎn)物的總灰量比單燒煤矸石大為減少，全廠(chǎng)灰渣排放總量顯著減少，減輕了冷渣系統(tǒng)的運(yùn)行壓力。煤泥通過(guò)膏體泵擠壓至鍋爐爐膛頂部，塊狀煤泥從上到下落下受熱燃燒發(fā)生熱爆裂[3]，產(chǎn)生的灰粒度小，分離器對(duì)灰粒的捕捉量小，造成了電除塵灰量大，所以提高煤泥摻燒量時(shí)要考慮除灰和輸灰的能力大小。

煤泥的有效摻燒使循環(huán)流化床鍋爐最為突出的磨損問(wèn)題隨之減輕，提高了鍋爐的運(yùn)行可靠性和使用壽命，相應(yīng)節(jié)省了大量的檢修維護(hù)費(fèi)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤泥輸送系統(tǒng)不斷改進(jìn)，煤泥系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定，設(shè)備故障率明顯減少，也給鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了有利條件。

表1是歷年某熱電廠(chǎng)鍋爐用煤量、煤泥量情況對(duì)比。通過(guò)比較可見(jiàn)，從2011年到2013年，該熱電廠(chǎng)摻燒煤泥的比例有很大提高，大大減少了原煤的燃燒量，同時(shí)也增加了煤矸石的摻燒量，這對(duì)一個(gè)綜合利用電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)具有重要意義。由于原煤的價(jià)格遠(yuǎn)高于煤泥的價(jià)格，因此熱電廠(chǎng)的用煤成本大大降低，有利于熱電廠(chǎng)的增產(chǎn)增效，同時(shí)也給社會(huì)帶來(lái)了一定的社會(huì)效益，減輕了煤泥堆放帶來(lái)的負(fù)面影響，減少了煙塵和硫化物排放量，減輕了大氣污染。

表1 歷年?duì)t前用煤量與摻燒煤泥量對(duì)比