陕西彬长矿区煤矸石资源综合利用电厂水源站改造工程
毕宁
摘 要：陕西彬长矿区煤矸石资源综合利用发电工程是我院EPC工程，该电厂地处矿区，有大量的煤泥资源。我院根据业主的要求，与锅炉厂进行多次配合，从锅炉顶部喷入煤泥掺烧。
关键词：煤泥输送系统；设计；煤泥泵房
中图分类号：TK229.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）36-0067-02
1 工程概况
陕西彬长矿区煤矸石资源综合利用发电工程系新建工程，本期建设2×200MW国产燃煤机组，配循环流化床（CFB）锅炉，并留有扩建的余地。本期工程的鍋炉、汽轮机、发电机分别采用东方锅炉（集团）股份有限公司、东方汽轮机厂和济南发电机厂的产品。
电厂厂址位于彬（县）、长（武）、旬（邑）供电区，彬长旬供电区是咸阳电网的西北部末端。
本电厂煤泥主要来自几公里外选煤厂，年煤泥量约40万吨。煤泥经汽车送至煤泥棚，通过管路直接送至锅炉燃烧。
2 设计原始资料
锅炉型式： 循环流化床锅炉
设计煤种计算燃煤量： 133t/h
校核煤种计算燃煤量： 183t/h
煤泥泵房位置距炉膛水平输送距离：#1炉约290m；#2炉约360m；
输送高度：约为60m；
煤泥低位发热量：18732千焦/千克；
煤泥含水率：31.3%。
3 煤泥输送系统的设计
3.1 煤泥掺烧量
煤泥掺烧量每炉16.5吨/小时，每年煤泥输送量在2×90750吨。
日利用小时为20小时，年利用小时为5500小时。
3.2煤泥输送系统设计和设备布置
（1）工艺流程如图1。
（2）系统简介。本期工程采用循环流化床（CFB）锅炉，燃用煤中掺烧煤泥，每炉煤泥掺烧量为16.5t/h。两台炉设置1套煤泥输送系统，煤泥输送系统设备集中布置在地下煤泥泵房内，煤泥堆放在煤泥棚内再由刮板输送机输送至膏体制备机后，进入煤泥泵房20m3保浆缓存仓中（设高低料位信号）；煤泥在保浆缓存仓中被充分搅拌、均浆并调节到适合泵送的浓度。每个保浆缓存仓下部设有两个出料口，每个出料口配置一台液压闸板阀，出料口下接正压给料机入口，其中备用系统正压给料机配置双入料口。煤泥通过正压给料机以压力给料的方式喂入膏体泵中，再由膏体泵以高压的方式泵出。泵出的煤泥经输送管道和入炉设备进入到锅炉内燃烧。同时系统配备三台板式分配器，能够实现备用系统的任意切换，提高整套MNS煤泥输送系统的安全性和稳定性。
另外，管路系统还设有清洗回流管和放水口，当输送系统长期闲置或事故时可以将管路中的煤泥通过清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，以防止煤泥在管路中干结。清洗回流管直接回流至煤仓间胶带层水冲洗母管。
（3）系统设计及布置。a.刮板输送机。2台炉设1台出力为80t/h刮板输送机，连续输送，刮板输送机布置在干煤棚和煤泥泵房地下沟道中。b.膏体制备机。2台炉设2台处理量为30t/h的膏体制备机，连续输送，主要用于对煤泥进行搓和粉碎，将含有大块物料的板结煤泥，变成细碎。由电动机通过三角带带动减速器驱动螺旋轴搅拌叶片，对粘稠物料进行粗碎，此时添加的调节水未与粘稠物料充分搅和。粘稠物料进入搓和段，通过螺旋轴密集的粉碎刀片将粘稠物料与水充分搅和均匀后送出。均匀含水量在30%±3范围内的粘稠煤泥。布置在煤泥泵房-2.60层平台上。c.保浆缓存仓。2台炉设2台容积为20m3的保浆缓存仓，保浆缓存仓为矩形卧式搅拌机构，由方仓、搅拌螺旋、液压滑架、泵房综合液压站、减速电动机、液压缸、料位计、电控系统等部分组成。液压移动滑架贴近仓底，该设备用以防止煤泥板结，起拱或搭桥，同时能保证仓内煤泥连续出料。采用锤形搅拌叶片，搅拌叶片回转半径600mm，搅拌后浓度：70±3%，具有破碎、搓合、水分调节功能。布置在煤泥泵房-6.31层。d.正压给料机。2台炉设3台给料能力为0～30t/h的正压给料机（标准）和1台给料能力为0～30t/h双入料正压给料机，煤泥正压给料机输送量可根据锅炉负荷变化连续可调，连续输送。正压给料机结构形式为双螺旋轴齿型叶片，采用变频电机+变频器+减速机，使其可与粘稠物料泵的输送量建立闭环控制，根据输送量的变化适时调整正压给料机的给料量。驱动装置的主轴和正压给料机的主轴应在同一轴线上。布置在煤泥泵房-6.31层。e.膏体泵。2台炉设3台给料能力为16.5t/h，出口压力18Mpa，功率160kW的膏体泵。膏体泵应能对输送煤泥的粒度有一定的适应性，煤泥粒度1mm；偶见粒度50mm。煤泥膏体泵送量可根据锅炉负荷变化连续可调，连续输送，膏体泵最大输出压力满足膏体泵停泵后满负荷二次启动的要求，并不宜低于最大工作压力的1.5倍。膏体泵配有泵出口压力保护，若泵出口压力超过整定值，泵能自动退出运行。膏体泵布置在煤泥泵房-6.31层。f.板式分配器。2台炉设3台板式分配器，采用滑阀式结构形式，以液压油缸为动力，能够实现备用系统的任意切换，布置在煤泥泵房-6.31层。g.旋转分流器。每台炉设2台旋转分流器，能够实现煤泥在锅炉顶部2个给料口的任意切换，布置在锅炉顶部57.417米。h.煤泥泵房设有1台起重量3吨的手动单轨小车、手拉葫芦。
（4）煤泥输送系统主要设计参数如表1。
表1
4 供水系统
本系统须加水处共有膏体泵、保浆缓存仓、动力包等处。其中膏体泵、动力包、入炉设备加工业水；炉顶入炉设备进水采用闭式水。搅拌仓采用循环排污水。
煤泥泵房内设置排水沟将清洗设备及冷却水排入排污池，排污池的排水由排污泵输送到保浆缓存仓。
本工程煤泥输送系统用水量详见表2。
5 煤泥系统运行及控制endprint
煤泥管道输送系统包括刮板输送机、煤泥的预处理、泵送、锅炉给料、管道清洗等全套控制系统采用PLC程序自动控制；系统现场控制柜（含炉顶控制柜）采用PLC控制，可以实现泵机工作现场及炉顶给料系统所有相关设备的控制，例如：互锁、联动、顺序工作等功能。所有控制、联锁、保护功能均在控制系统内完成。设就地手动控制，远程自动手动控制及必要的报警等。
炉顶控制柜（PLC系统）接入与DCS进行硬接线信号接
口，并根据DCS发出的指令对各设备进行控制，例如无级调节煤泥的泵送量等。炉顶控制柜（PLC系统）并将系统内各主要设备及系统参数通过硬接线信号送至主机DCS系统，以实现整个系统的自动化，实现与DCS之间进行通讯与联控。
当输送系统长期闲置或事故时可以将管路中的煤泥通过清洗回流管排出，立式给料机具有二个工位：“给料”、“清洗”，具有送料、清洗、疏通干結粘稠物料的功能， 由接近开关限定相应位置。给料器正常工位为上限工位即“给料”工位，当锅炉热控室（上位机控制台面板）发出清洗管路系统切换信号时，三工位电磁换向阀导通液压缸供油油路，电磁阀得电换向，液压缸向下动作，推移活塞向下移动，导通回流管路。当推移活塞到达下极限位置时，接近开关获取信号，PLC控制电磁阀失电恢复中位，切断油路，液压锁锁定液压缸位置。液压站与分流阀共用一台炉顶综合液压站。
6 主要设计特点
（1）煤泥输送系统采用高浓度（煤泥含水率：31.3%），高压力（膏体泵出口压力18Mpa），故此输送管道采用管内喷涂的ZST180复合钢管。（2）管路采用具有阻尼吸振的管路支架，能够吸收管道的振动。支架的设置原则，膏体泵出口直段管道的固定管卡距离不得大于400mm，出口8m以外直段管道的固定管卡间距为3m；第一弯头处固定管卡不得少于8个，其余弯头处固定管卡数量递减，但最少为3个（标准管道每节长6米，标准弯头弯曲半径为R=1m）。（3）煤泥管道室外防冻，在室外全程煤泥管道采用外保温+蒸汽伴热。（4）煤泥正压给料机、膏体泵的煤泥泵送量应能根据锅炉负荷变化连续可调，膏体泵最大输出压力满足膏体泵停泵后满负荷二次启动的要求，并不宜低于最大工作压力的1.5倍。（5）管路系统还设有清洗回流管和放水口，清洗回流管和放水口设在炉顶立式给料机上，当输送系统长期闲置或事故时可以将管路中的煤泥通过清洗回流管排出，清洗水由放水口放出，防止煤泥在管路中干结。按厂家要求需要设置沉淀池，因此出现沉淀池内煤泥的排放和沉淀池回水的回收一系列问题，后经过和运煤专业协调，清洗回流管直接回流至煤仓间胶带层水冲洗母管，从而解决了这个问题。
参考文献：
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[5]GB50660-2011.大中型火力发电厂设计规范[S].endprint
