氣力輸灰技術(shù)在垃圾燃燒電廠的應(yīng)用

垃圾焚燒電廠初期建設(shè)常規(guī)配置2-3臺鍋爐為一期項(xiàng)目，煙氣除塵飛灰通常采用刮板機(jī)和斗提機(jī)將飛灰運(yùn)至灰?guī)?，但設(shè)備及檢修平臺占地面積大、除塵器高度高、運(yùn)行維護(hù)量大。而正壓氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有設(shè)備及輸送布置簡易、系統(tǒng)密封性好、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，值得推薦。

隨著我國人民生活水平的逐步提高，城市垃圾量和垃圾熱值增加，垃圾電廠規(guī)模增大，大多開始建設(shè)二、三期項(xiàng)目。2014年，一些城市明確要求：飛灰必須集中、穩(wěn)定化螯合處理，將重金屬固化在飛灰中，然后出廠填埋，飛灰輸送距離明顯增加。對上述這些要求，刮板機(jī)已經(jīng)無法適應(yīng)。因此，正壓氣力輸送在垃圾電廠的應(yīng)用已經(jīng)勢在必行。

克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司采用泵內(nèi)飛灰控制、變工況變流態(tài)控制、灰倉內(nèi)飛灰防結(jié)拱等技術(shù)，對脫酸灰斗、布袋除塵器灰斗收集飛灰氣力輸送。特別是對遠(yuǎn)距離輸送這一關(guān)鍵技術(shù)的開展研究及推廣，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)最遠(yuǎn)550米正壓濃相輸送，為垃圾焚燒電廠飛灰高效、安全、環(huán)保輸送，提供了一條全新的技術(shù)路線方案。

一、垃圾焚燒電廠飛灰輸送關(guān)鍵問題分析

上世紀(jì)90年代，雖然刮板機(jī)和斗提機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于燃煤電廠除灰，但是存在著刮板機(jī)局部磨損檢修頻繁、斗提機(jī)易返料、頭部密封困難、底部軸承箱泄漏等問題。此后，氣力輸送技術(shù)進(jìn)入國內(nèi)并很快得到了推廣應(yīng)用。中國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5000-2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》中已經(jīng)明確：燃煤發(fā)電廠飛灰需采用氣力除灰系統(tǒng)。如今，經(jīng)過十多年的發(fā)展，氣力輸送燃煤電廠飛灰技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但是由于垃圾燃燒電廠飛灰的化學(xué)成分與燃煤電廠飛灰不同，表現(xiàn)出的物理性質(zhì)也有區(qū)別，完全選用同樣的氣力輸送設(shè)備和系統(tǒng)，無法有效滿足飛灰輸送要求，因此垃圾燃燒電廠主要采用刮板機(jī)和斗提機(jī)的輸送方式。

燃煤電廠飛灰成份與生活垃圾電廠飛灰的主要成份如下：

以光大環(huán)保能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠現(xiàn)場灰樣分析為例。其中：A采自布袋除塵區(qū);B采自半干法脫酸區(qū);C采自混合區(qū)。

通過以上分析可以看到，布袋除塵器收集灰粒度類似于燃煤電廠除塵器細(xì)灰，脫酸灰斗類似于省煤器顆?；遥旌匣翌愃朴诔龎m器粗灰，但是化學(xué)成分與燃煤電廠的主要成分不一致，各個位置取樣中均含有大量的KCl、NaCl、CaSO4和微量的活性炭、重金屬。由于這些成分的存在，垃圾飛灰易吸潮結(jié)塊，且其內(nèi)摩擦力大于壁摩擦力，在氣力輸送中難流化、易堵塞。特別是遠(yuǎn)距離輸送，要求物料進(jìn)入輸送管道中流態(tài)平穩(wěn)一致，否則會嚴(yán)重堵塞，不能滿足正常生產(chǎn)需要。

為了有效解決垃圾焚燒電廠飛灰的正壓氣力輸送問題，克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司依托公司實(shí)驗(yàn)室，借鑒國外已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，針對國內(nèi)特有的垃圾成分及焚燒飛灰的特性，研發(fā)了LD氣力輸送泵系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)，克服了垃圾焚燒電廠飛灰的粘性特征，確保了遠(yuǎn)距離正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

二、正壓氣力輸送研究及工程應(yīng)用情況

克萊德貝爾格曼華通物料輸送有限公司成立于1998年，系中英合資企業(yè)，引進(jìn)英國克萊德濃相氣力輸送技術(shù)。2004年，該公司建立實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)自有技術(shù)，2013年被評為“北京市高新技術(shù)企業(yè)”。截止到2015年4月，該公司已獲得近800臺套機(jī)組合同。其中：600MW、1000MW機(jī)組合同市場占有率均達(dá)到60%以上。國內(nèi)首個550米垃圾焚燒電廠機(jī)組正壓濃相氣力輸送飛灰項(xiàng)目于2014年10月投入運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。

現(xiàn)以光大國際能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠為例，詳細(xì)介紹正壓氣力輸送研究及工程應(yīng)用情況。

1.完成了光大國際能源蘇州有限公司垃圾焚燒電廠8臺爐飛灰氣力輸送系統(tǒng)整體方案設(shè)計、設(shè)備選型、工程設(shè)計、施工安裝調(diào)試。本裝置工程實(shí)際安裝效果（見圖1-圖3）所示。

2.研發(fā)成功專門用于粘性飛灰氣力輸送的均化器。其原理為：均化器設(shè)置在泵內(nèi)，利用飛灰內(nèi)摩擦大于與壁摩擦的特點(diǎn)，根據(jù)管道輸送能力，設(shè)計均化器間隔和角度，從而使飛灰從泵本體中落入底部輸送管道部分的速度和均勻度得到了有效控制，同時有效防止了均化器下部的飛灰受上部飛灰的二次擠壓，并科學(xué)合理地設(shè)置配氣流化裝置，保證了經(jīng)過均化器后的飛灰在進(jìn)入輸送管道前得到有效流化。

3.設(shè)計研發(fā)了垃圾焚燒飛灰氣力輸送智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可采集系統(tǒng)運(yùn)行壓力、時間、氣量等關(guān)鍵信號，進(jìn)行輸送狀態(tài)綜合判斷，根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行下一步運(yùn)行邏輯，保證系統(tǒng)在各種工況下采取正確的邏輯運(yùn)行。該系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)了就地智能控制，同時將關(guān)鍵信號傳入電廠DCS主控系統(tǒng)，便于電廠運(yùn)行人員及時掌握設(shè)備運(yùn)行情況，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

4.開發(fā)了灰斗積灰噴吹破拱裝置。該裝置由噴吹閥、彈簧定位活塞、中心錐形推桿、承壓殼體組成，一旦發(fā)生灰斗積灰結(jié)拱，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，噴吹閥瞬時開啟的時候，彈簧定位的活塞迅速在空氣壓力下動作，在活塞動作推擠結(jié)拱灰的同時，承壓殼體內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)中心錐形推桿以360°噴射，降低結(jié)拱灰與灰斗壁的摩擦力，在推理和噴射的雙作用下將灰拱破壞，成功解決了灰斗落灰問題。該裝置還避免了常規(guī)氣化風(fēng)機(jī)及電加熱裝置將空氣中水分直接帶入灰斗、造成二次板結(jié)的問題，大大節(jié)約了電加熱能耗。

光大國際能源邳州有限公司垃圾焚燒電廠2x300t/d爐排爐，除塵器及脫酸反應(yīng)塔下直接安裝了正壓氣力輸送泵系統(tǒng)，最遠(yuǎn)輸送距離100米。機(jī)組于2014年7月投入運(yùn)行，氣力輸灰系統(tǒng)完全滿足了生產(chǎn)要求。

三、經(jīng)濟(jì)分析與應(yīng)用前景

（一）刮板機(jī)與氣力輸送100米輸送方案之比較

以3x500t/d爐排爐垃圾焚燒電廠為例：每臺爐除塵器6個灰斗，需配置6臺給料機(jī)和 2臺刮板輸送機(jī)，除塵器灰斗出口高5.5m。脫酸反應(yīng)塔1個灰斗，配置 1臺刮板輸送機(jī)。三臺爐公用 4臺刮板輸送機(jī)（2x2銜接）和2臺斗提機(jī)。

刮板機(jī)最長輸送距離100米。現(xiàn)場布置如下：

通過以上常規(guī)3x500t/d為一期工程為例：輸灰刮板機(jī)和氣力輸送設(shè)備的投資規(guī)?；疽恢?，具有以下優(yōu)點(diǎn)：氣力輸送系統(tǒng)需要的除塵器灰斗標(biāo)高低，除塵器造價降低;氣力輸送管道地面布置，無需刮板機(jī)沿途檢修平臺;氣力輸送管道進(jìn)入灰倉密閉性好，灰斗整體密封好，不易造成飛灰在灰斗二次吸潮;現(xiàn)場工作環(huán)境明顯改善。

（二）刮板機(jī)與正壓氣力輸送100米以上輸送方案之比較

垃圾飛灰含有二噁英及重金屬，屬于GB16889國家規(guī)定的危險固廢，2014年部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市要求必須在垃圾焚燒電廠完成重金屬穩(wěn)定化處理，達(dá)到國標(biāo)填埋標(biāo)準(zhǔn)方可出廠。對于有兩期以上的項(xiàng)目，選用刮板機(jī)集中后裝入罐車運(yùn)輸至穩(wěn)定化處理灰?guī)煸O(shè)備占地面積和運(yùn)行維護(hù)量大，罐車裝卸和行走路面環(huán)境較差。如果每期都要配置飛灰穩(wěn)定化處理設(shè)備，不僅設(shè)備占地面積大，而且設(shè)備重復(fù)投資巨大。如果采用多期項(xiàng)目集中飛灰進(jìn)入同一灰?guī)爝M(jìn)行穩(wěn)定化處理，刮板機(jī)則又不能滿足要求，因此正壓氣力輸送技術(shù)應(yīng)用勢在必行。

正壓氣力輸送方案對于新建和老電廠推薦兩種方案：老電廠已有刮板機(jī)運(yùn)行，建議在已有灰倉下安裝倉泵，將多期工程的飛灰集中到螯合灰?guī)?，統(tǒng)一進(jìn)行穩(wěn)定化螯合處理后汽車外運(yùn);對于新建電廠，建議在除塵器灰斗及脫酸反應(yīng)塔灰斗下直接安裝倉泵，將各期工程飛灰一次輸送到廠房外建設(shè)的灰?guī)?，統(tǒng)一進(jìn)行穩(wěn)定化螯合處理。

總體來說，正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：

除塵器布置標(biāo)高低，管道布置占地面積小，安裝支架和輔助檢修平臺規(guī)模大大降低;輸送管道布置方便，可節(jié)省除塵器間占地面積，管道氣力輸送系統(tǒng)密封性好、運(yùn)行設(shè)備穩(wěn)定可靠、維護(hù)量低、工作環(huán)境明顯改善，100米氣力輸送投資不增加。兩期及以上垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，一級輸送距離至少需要150-200米以上，三期集中項(xiàng)目輸送距離可以達(dá)到500米。如果需要一級輸送至填埋場的距離可至1000米，表明氣力輸送是一個良好的可行方案。

當(dāng)然，氣力輸送系統(tǒng)較之刮板機(jī)系統(tǒng)也存在著一些不足。由于垃圾燃燒飛灰具有易吸潮的特點(diǎn)，在氣候潮濕的地區(qū)，特別是在南方的梅雨季節(jié)，需要保證各個環(huán)節(jié)設(shè)備的密封性。此外，用于輸送的壓縮空氣需要完整配套干燥設(shè)備，這是在雨季時確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的必備手段。

綜合以上對國內(nèi)目前垃圾焚燒發(fā)電廠普遍采用的飛灰刮板機(jī)系統(tǒng)和正壓氣力輸送系統(tǒng)兩種方案進(jìn)行的分析比較，對氣力輸送方案的可實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行的介紹，以及為大規(guī)模垃圾焚燒電廠飛灰處理提供的兩種可行方案及實(shí)施案例得出結(jié)論：

正壓濃相氣力輸送用于垃圾焚燒發(fā)電廠可以明顯降低建設(shè)初期投資，降低運(yùn)行成本，改善除灰環(huán)境，降低污染固廢泄漏，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和發(fā)展應(yīng)用、推廣前景。

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（責(zé)任編輯：李靜敏）