大比例摻燒煤泥實踐分析

曾憲江，練純青，郭俊，原小強，張凱東，馬俊杰

（內蒙古京泰發電有限責任公司，內蒙古 準格爾 017000）

0 引言

根據國家有關資源綜合利用優惠政策，煤泥摻燒具備良好的經濟、環保效益。摻燒煤泥后，可減少鍋爐磨損及降低排渣系統故障；有效解決煤泥污染環境問題，降低灰渣排放總量；與同熱值的原煤相比價格低廉，可大量節約燃料成本，提高經濟效益；燃燒煤泥，更加凸顯電廠資源綜合利用水平，符合國家產業政策，能更好地享受國家有關優惠政策。

1 煤泥性質

某煤礦年產原煤1200萬t，年產煤泥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，即工藝水循環產生的副產物，包含粗煤泥和細煤泥2種產品。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及快開式板框壓濾機壓濾，形成細煤泥，水分25% ～28%，性狀黏稠結團，保水性好；底流進入高速離心機脫水，連續產出粗煤泥，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。

選煤廠的粗、細煤泥通過一條集料刮板機向電廠輸送、外排，煤泥經過露天晾曬后，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條件及可行性

目前有多種途徑或方式，通過輸煤系統或是管道給鍋爐輸送煤泥，實現大比例摻燒煤泥。

2.1 烘干裝置

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

2.2 自然晾干

需要足夠的場地或周轉時間，且要求天氣晴好、風速適當，嚴重受限于場地及環保要求。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

把一定粒徑的煤泥制成膏狀，由柱塞泵提供動力，通過管道直接泵送至爐膛燃燒。當泵送管道長度、高度超過一定數值且回流量大時，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。煤泥泵送系統分爐頂給料和鍋爐側墻給料兩類，優點比較明顯，符合國家資源綜合利用產業政策，煤泥水分要求范圍較廣，不會產生運輸污染，直噴鍋爐燃燒，中間環節相對較少。但受制于煤泥性質、設備可靠性、場地條件（如距離、高差）、設計標準、實驗數據等因素，目前有運行好的，也有不理想的，仍需在基礎研究、設備開發方面努力。該系統由膏漿制備機、儲料倉、正壓給料機、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實踐

為便于從輸煤系統轉運摻燒煤泥，制定并實施了10余項有針對性的技術改造。2013年實現全年摻燒煤泥97.95萬t，比例超過50%。實際工作中從以下方面進行了探索。

3.1 粗、細煤泥分離運行

粗細煤泥因粒徑、水分、黏度等性質迥異，混合進入燃料系統摻燒時極易導致設備堵塞，降低系統出力，影響機組負荷甚至運行的安全性。為此，在洗煤廠出口加裝粗、細煤泥分離系統，沿用洗煤廠的粗煤泥皮帶，加長后反向運行接入煤泥輸送系統，原有的刮板機專門用于運輸細煤泥，使粗細煤泥從源頭上分離外排，為煤泥分開儲存、煤泥泵送系統原料配比制漿、提高煤泥摻燒量創造了必要條件。粗細煤泥分離運行方案如圖1所示。

3.2 臨時煤場加裝煤泥轉運皮帶及振動給煤機

煤泥需不斷翻曬、周轉、消耗，實現與原煤混合摻燒。如將晾干煤泥裝車遠距離倒運至地下煤斗，會產生約5元／t的運輸費用。如在臨時煤場增設皮帶并安裝振動給煤機，將煤泥就近轉運至輸煤主系統，不僅降低汽車倒運煤泥的運費成本，還會減少汽車運輸產生的環境污染，長期經濟效益可觀。

安裝的振動給煤機，采用變頻控制，給料均勻、可調節，既可實現平穩、均勻給料，保證皮帶不跑偏、不撒料，又可實現與原煤流量匹配調整，按一定比例摻燒煤泥。

3.3 ＃5，＃7皮帶機甲、乙側交叉改造

輸煤系統＃4皮帶機至＃8皮帶機之間的所有設備，只能甲側對甲側、乙側對乙側，不能交叉備用。一路運行一路備用，當其中一路設備的任一臺設備故障檢修時，整側設備失去備用，給輸煤系統上煤帶來很大壓力，可靠性差。特別是細篩、細碎煤機、環錘式碎煤機故障多，且排除故障時間長。在一側失去備用的情況下，出現較大設備缺陷，可能會導致斷煤、機組降負荷等后果。特別是在摻燒煤泥情況下，落煤管、篩碎設備經常堵塞，必須有多種運行方式及通道才能保障上煤通暢。

為此，把＃5，＃7皮帶機一側驅動裝置前移、落煤斗正對另一側皮帶機的上方，并在兩側皮帶機原落煤斗位置安裝雙側犁煤器，從而實現皮帶機甲、乙側交叉互通。改造后，大大豐富了輸煤系統運行方式，提高了輸煤系統的安全性、可靠性。

3.4 輸煤細碎樓加裝煤泥直通通道

鑒于輸煤系統細篩機、細碎機故障率高且消缺時間長，通過安裝細篩機、細碎機旁路落煤管，使煤泥不經篩分、破碎直接進入原煤倉，原煤在另一路運送通道篩分破碎后與煤泥混合，不僅降低了細篩機、細碎機的堵煤頻次，而且使輸煤系統的運行方式更具靈活性、安全性及可靠性。

3.5 ＃4轉運站落料裝置改造

為更好地運輸煤泥，減少堵煤次數，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皮帶機導料槽的導流板上，導致其多次被砸斷損壞，進而造成下游＃4皮帶機甲、乙側皮帶劃傷撕裂。為在源頭上降低大塊原煤對系統設備的沖擊，在＃4轉運站＃3皮帶機頭部安裝脈動式除雜物裝置，從原煤中濾出粒徑大于280mm的大塊煤、矸石及雜物，并加裝雜物轉運皮帶，將濾出的大塊煤、矸石及雜物自動轉運至室外的垃圾池內，實現分揀、轉運自動化，降低了雜物清理勞動強度。雖篩分濾出了粒徑大于280mm的大塊物料，但粒徑大于50mm的原煤仍對下游設備有一定影響，為此在落煤管與導料槽接口處設計了緩沖漏斗裝置，三者之間采用軟性材料密封，漏斗通過高強度彈簧緩沖，直接將沖擊載荷傳導到大地。

4 技術探索

4.1 煤泥干化

圖1 粗細煤泥分離運行方案

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

在皮帶機縱向布置若干熱風箱，每組熱風箱底部密布廣角噴嘴，直吹煤泥表面。兩風箱之間安裝1組梳耙，每2組梳耙交錯半齒布置，以實現煤泥翻轉，增加通風有效面積。熱風熱源取自煙氣余熱系統熱水，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，采用機械方式破碎、翻曬，干化效果良好。

推煤機后驅動輪連接類似旋耕機裝置，攜帶液壓定位犁頭在煤場分塊翻耕作業，提高煤泥與空氣的接觸面積，可實現煤泥破碎、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 結論

煤泥作為洗煤廠的副產品，難于處理且污染環境，如能對煤泥進行低成本處理，將會取得巨大的經濟和社會效益。本文重點介紹了如何對傳統輸煤系統進行適應性改造，進而為循環流化床鍋爐大比例摻燒煤泥提供基礎技術條件。通過近2年的運行實踐，摻燒煤泥穩定，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、轉運提供新的思路。