大比例摻燒煤泥實(shí)踐分析

曾憲江，練純青，郭俊，原小強(qiáng)，張凱東，馬俊杰

（內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 準(zhǔn)格爾 017000）

0 引言

根據(jù)國家有關(guān)資源綜合利用優(yōu)惠政策，煤泥摻燒具備良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益。摻燒煤泥后，可減少鍋爐磨損及降低排渣系統(tǒng)故障；有效解決煤泥污染環(huán)境問題，降低灰渣排放總量；與同熱值的原煤相比價(jià)格低廉，可大量節(jié)約燃料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益；燃燒煤泥，更加凸顯電廠資源綜合利用水平，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，能更好地享受國家有關(guān)優(yōu)惠政策。

1 煤泥性質(zhì)

某煤礦年產(chǎn)原煤1200萬t，年產(chǎn)煤泥180萬t，每年可向附近電廠提供煤泥100萬 t，煤泥熱值15.9～18.4 kJ／g。

煤泥來自煤礦重介洗選工藝，即工藝水循環(huán)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，包含粗煤泥和細(xì)煤泥2種產(chǎn)品。洗選后的含泥工藝水通過旋流器分離，頂流去往緩沖池作為細(xì)煤泥的主要原料，通過加藥、攪拌、沉淀，泵送至盤式加壓過濾機(jī)及快開式板框壓濾機(jī)壓濾，形成細(xì)煤泥，水分25% ～28%，性狀黏稠結(jié)團(tuán)，保水性好；底流進(jìn)入高速離心機(jī)脫水，連續(xù)產(chǎn)出粗煤泥，水分18%～20%，顆粒狀，松散易脫水。煤泥中常含有大量流失的磁性介質(zhì)。

選煤廠的粗、細(xì)煤泥通過一條集料刮板機(jī)向電廠輸送、外排，煤泥經(jīng)過露天晾曬后，水分在16%以下即可與原煤摻混使用。

2 大比例摻燒煤泥的技術(shù)條件及可行性

目前有多種途徑或方式，通過輸煤系統(tǒng)或是管道給鍋爐輸送煤泥，實(shí)現(xiàn)大比例摻燒煤泥。

2.1 烘干裝置

采用燃煤鍋爐煙氣直接或間接加熱煤泥進(jìn)行干燥。該類裝置加熱效率高，脫水效果好，但由于目前單臺(tái)設(shè)備出力小，場地占用大，干燥煤泥發(fā)熱量降低及煙氣排放環(huán)保要求等問題，仍需要做大量改進(jìn)工作。

2.2 自然晾干

需要足夠的場地或周轉(zhuǎn)時(shí)間，且要求天氣晴好、風(fēng)速適當(dāng)，嚴(yán)重受限于場地及環(huán)保要求。目前政府部門要求煤場全封閉，不能有粉塵外溢，極大地影響煤泥的翻曬脫水。

2.3 煤泥泵送系統(tǒng)

把一定粒徑的煤泥制成膏狀，由柱塞泵提供動(dòng)力，通過管道直接泵送至爐膛燃燒。當(dāng)泵送管道長度、高度超過一定數(shù)值且回流量大時(shí)，一般在柱塞泵出口增加逆止閥以降低煤泥回流、減緩管道振動(dòng)。煤泥泵送系統(tǒng)分爐頂給料和鍋爐側(cè)墻給料兩類，優(yōu)點(diǎn)比較明顯，符合國家資源綜合利用產(chǎn)業(yè)政策，煤泥水分要求范圍較廣，不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)輸污染，直噴鍋爐燃燒，中間環(huán)節(jié)相對較少。但受制于煤泥性質(zhì)、設(shè)備可靠性、場地條件（如距離、高差）、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等因素，目前有運(yùn)行好的，也有不理想的，仍需在基礎(chǔ)研究、設(shè)備開發(fā)方面努力。該系統(tǒng)由膏漿制備機(jī)、儲(chǔ)料倉、正壓給料機(jī)、膏體泵、逆止閥、管道、鍋爐給料器等組成。

3 大比例摻燒煤泥技術(shù)實(shí)踐

為便于從輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)摻燒煤泥，制定并實(shí)施了10余項(xiàng)有針對性的技術(shù)改造。2013年實(shí)現(xiàn)全年摻燒煤泥97.95萬t，比例超過50%。實(shí)際工作中從以下方面進(jìn)行了探索。

3.1 粗、細(xì)煤泥分離運(yùn)行

粗細(xì)煤泥因粒徑、水分、黏度等性質(zhì)迥異，混合進(jìn)入燃料系統(tǒng)摻燒時(shí)極易導(dǎo)致設(shè)備堵塞，降低系統(tǒng)出力，影響機(jī)組負(fù)荷甚至運(yùn)行的安全性。為此，在洗煤廠出口加裝粗、細(xì)煤泥分離系統(tǒng)，沿用洗煤廠的粗煤泥皮帶，加長后反向運(yùn)行接入煤泥輸送系統(tǒng)，原有的刮板機(jī)專門用于運(yùn)輸細(xì)煤泥，使粗細(xì)煤泥從源頭上分離外排，為煤泥分開儲(chǔ)存、煤泥泵送系統(tǒng)原料配比制漿、提高煤泥摻燒量創(chuàng)造了必要條件。粗細(xì)煤泥分離運(yùn)行方案如圖1所示。

3.2 臨時(shí)煤場加裝煤泥轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶及振動(dòng)給煤機(jī)

煤泥需不斷翻曬、周轉(zhuǎn)、消耗，實(shí)現(xiàn)與原煤混合摻燒。如將晾干煤泥裝車遠(yuǎn)距離倒運(yùn)至地下煤斗，會(huì)產(chǎn)生約5元／t的運(yùn)輸費(fèi)用。如在臨時(shí)煤場增設(shè)皮帶并安裝振動(dòng)給煤機(jī)，將煤泥就近轉(zhuǎn)運(yùn)至輸煤主系統(tǒng)，不僅降低汽車倒運(yùn)煤泥的運(yùn)費(fèi)成本，還會(huì)減少汽車運(yùn)輸產(chǎn)生的環(huán)境污染，長期經(jīng)濟(jì)效益可觀。

安裝的振動(dòng)給煤機(jī)，采用變頻控制，給料均勻、可調(diào)節(jié)，既可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、均勻給料，保證皮帶不跑偏、不撒料，又可實(shí)現(xiàn)與原煤流量匹配調(diào)整，按一定比例摻燒煤泥。

3.3 ＃5，＃7皮帶機(jī)甲、乙側(cè)交叉改造

輸煤系統(tǒng)＃4皮帶機(jī)至＃8皮帶機(jī)之間的所有設(shè)備，只能甲側(cè)對甲側(cè)、乙側(cè)對乙側(cè)，不能交叉?zhèn)溆谩Ｒ宦愤\(yùn)行一路備用，當(dāng)其中一路設(shè)備的任一臺(tái)設(shè)備故障檢修時(shí)，整側(cè)設(shè)備失去備用，給輸煤系統(tǒng)上煤帶來很大壓力，可靠性差。特別是細(xì)篩、細(xì)碎煤機(jī)、環(huán)錘式碎煤機(jī)故障多，且排除故障時(shí)間長。在一側(cè)失去備用的情況下，出現(xiàn)較大設(shè)備缺陷，可能會(huì)導(dǎo)致斷煤、機(jī)組降負(fù)荷等后果。特別是在摻燒煤泥情況下，落煤管、篩碎設(shè)備經(jīng)常堵塞，必須有多種運(yùn)行方式及通道才能保障上煤通暢。

為此，把＃5，＃7皮帶機(jī)一側(cè)驅(qū)動(dòng)裝置前移、落煤斗正對另一側(cè)皮帶機(jī)的上方，并在兩側(cè)皮帶機(jī)原落煤斗位置安裝雙側(cè)犁煤器，從而實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)甲、乙側(cè)交叉互通。改造后，大大豐富了輸煤系統(tǒng)運(yùn)行方式，提高了輸煤系統(tǒng)的安全性、可靠性。

3.4 輸煤細(xì)碎樓加裝煤泥直通通道

鑒于輸煤系統(tǒng)細(xì)篩機(jī)、細(xì)碎機(jī)故障率高且消缺時(shí)間長，通過安裝細(xì)篩機(jī)、細(xì)碎機(jī)旁路落煤管，使煤泥不經(jīng)篩分、破碎直接進(jìn)入原煤倉，原煤在另一路運(yùn)送通道篩分破碎后與煤泥混合，不僅降低了細(xì)篩機(jī)、細(xì)碎機(jī)的堵煤頻次，而且使輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行方式更具靈活性、安全性及可靠性。

3.5 ＃4轉(zhuǎn)運(yùn)站落料裝置改造

為更好地運(yùn)輸煤泥，減少堵煤次數(shù)，盡量保證原煤與煤泥混合上煤，以降低水分，并充分利用原煤顆粒沖擊落煤管壁及設(shè)備表面黏附的煤泥，降低黏煤程度。

但煤礦筒倉所供的原煤中鉆頭、木塊、鐵件等雜物較多，粒徑超過300mm的煤塊占來煤量的20%以上，大塊原煤和雜物直接敲擊在＃4皮帶機(jī)導(dǎo)料槽的導(dǎo)流板上，導(dǎo)致其多次被砸斷損壞，進(jìn)而造成下游＃4皮帶機(jī)甲、乙側(cè)皮帶劃傷撕裂。為在源頭上降低大塊原煤對系統(tǒng)設(shè)備的沖擊，在＃4轉(zhuǎn)運(yùn)站＃3皮帶機(jī)頭部安裝脈動(dòng)式除雜物裝置，從原煤中濾出粒徑大于280mm的大塊煤、矸石及雜物，并加裝雜物轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶，將濾出的大塊煤、矸石及雜物自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)至室外的垃圾池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分揀、轉(zhuǎn)運(yùn)自動(dòng)化，降低了雜物清理勞動(dòng)強(qiáng)度。雖篩分濾出了粒徑大于280mm的大塊物料，但粒徑大于50mm的原煤仍對下游設(shè)備有一定影響，為此在落煤管與導(dǎo)料槽接口處設(shè)計(jì)了緩沖漏斗裝置，三者之間采用軟性材料密封，漏斗通過高強(qiáng)度彈簧緩沖，直接將沖擊載荷傳導(dǎo)到大地。

4 技術(shù)探索

4.1 煤泥干化

圖1 粗細(xì)煤泥分離運(yùn)行方案

針對粗煤泥顆粒狀、松散、易脫水的特性，把運(yùn)輸煤泥的皮帶加寬、降低帶速，即把煤泥攤薄，并給風(fēng)干煤泥留出足夠的時(shí)間。按粗煤泥產(chǎn)量200 t／h計(jì)算，如采用帶寬1400mm、帶速0.5m／s的皮帶機(jī)，煤泥可攤薄至60mm左右；若皮帶長度超過200m，就有400 s的加熱時(shí)間。

在皮帶機(jī)縱向布置若干熱風(fēng)箱，每組熱風(fēng)箱底部密布廣角噴嘴，直吹煤泥表面。兩風(fēng)箱之間安裝1組梳耙，每2組梳耙交錯(cuò)半齒布置，以實(shí)現(xiàn)煤泥翻轉(zhuǎn)，增加通風(fēng)有效面積。熱風(fēng)熱源取自煙氣余熱系統(tǒng)熱水，或是冷渣器熱水，可通過水氣交換器獲得。煤泥干化示意如圖2所示。

圖2 煤泥干化示意

4.2 煤泥翻曬

如有足夠場地且能露天存放，利用日照及北方的干燥空氣，采用機(jī)械方式破碎、翻曬，干化效果良好。

推煤機(jī)后驅(qū)動(dòng)輪連接類似旋耕機(jī)裝置，攜帶液壓定位犁頭在煤場分塊翻耕作業(yè)，提高煤泥與空氣的接觸面積，可實(shí)現(xiàn)煤泥破碎、翻曬及干化。煤場翻曬裝置如圖3所示。

圖3 煤場翻曬裝置

5 結(jié)論

煤泥作為洗煤廠的副產(chǎn)品，難于處理且污染環(huán)境，如能對煤泥進(jìn)行低成本處理，將會(huì)取得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文重點(diǎn)介紹了如何對傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造，進(jìn)而為循環(huán)流化床鍋爐大比例摻燒煤泥提供基礎(chǔ)技術(shù)條件。通過近2年的運(yùn)行實(shí)踐，摻燒煤泥穩(wěn)定，煤泥占總體燃料比例超過50%，為煤泥的充分利用探索了新的方法，也可為解決煤泥干燥、轉(zhuǎn)運(yùn)提供新的思路。