邯鄲熱電廠四期工程干除灰渣改造方案

1、邯鄲熱電廠四期工程干除灰渣改造邯鄲熱電廠四期工程干除灰改造方案優(yōu)化選擇【摘要】為提高粉煤灰利用率，我們對(duì)河北邯鄲熱電股份有限公司#12爐除灰系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)改造，改造后效果顯著，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。本文重點(diǎn)對(duì)改造工程的設(shè)計(jì)、選型計(jì)算、及實(shí)施過程中的相關(guān)問題進(jìn)行了總結(jié)分析。關(guān)鍵詞：粉煤灰負(fù)壓直抽方案實(shí)施目前邯鄲熱電廠四期工程裝機(jī)容量為2X670t/h煤粉爐，配2X200MW級(jí)的雙抽供熱機(jī)組，分別于1998、1999年投產(chǎn)，除灰系統(tǒng)采用水力除灰和除渣。結(jié)合目前河北省三年大變樣和邯鄲境內(nèi)多條道路建設(shè)的良好契機(jī)，現(xiàn)對(duì)#11、12爐的灰渣系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造，對(duì)于干旱地區(qū)的邯鄲市來說，提高粉煤

2、灰的綜合利用率、節(jié)約用水不僅能提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，也是利國(guó)利民、造福子孫后代的大事，故#11、12爐的灰渣系統(tǒng)徹底改造，已是迫在眉睫、勢(shì)在必行。1四期工程除灰渣改造方案論證選擇1.2除灰系統(tǒng)1）除灰系統(tǒng)（方案一）：靜電除塵器收集的飛灰量約占總灰渣量的85以上，本工程擬采用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)，在每個(gè)電除塵器灰斗下各設(shè)置一個(gè)壓力輸送器（倉(cāng)式泵），利用除灰專用壓縮空氣作動(dòng)力，通過管道將干灰送至貯灰?guī)?。輸灰管道的配置可為：省煤器灰斗和除塵器第一電場(chǎng)的排灰，合用設(shè)置一條輸灰管道，第二、三、四電場(chǎng)的排灰，合用一條輸送管道，每臺(tái)爐共設(shè)二條輸灰管道。為降低投資，除灰管道的直段可采用普通管材，三通和彎頭應(yīng)采用

3、耐磨材料。粗、細(xì)灰通過管道上的切換閥，進(jìn)入相應(yīng)的粗、細(xì)灰貯庫(kù)。經(jīng)初步計(jì)算，兩臺(tái)爐氣力除灰系統(tǒng)所用的壓縮空氣，需選用5臺(tái)流量40Nm3/mn壓力0.75MPa的螺桿式空壓機(jī)供給，運(yùn)行方式為3臺(tái)運(yùn)行，2臺(tái)備用?？諌簷C(jī)的容量及臺(tái)數(shù)，將根據(jù)氣力除灰系統(tǒng)壓縮空氣的實(shí)際用量來確定。灰?guī)炝骰L(fēng)機(jī)和空氣電加熱器共4套，運(yùn)行方式為3套運(yùn)行，1套備用除灰除渣系統(tǒng)將采用可編程控制器加上微機(jī)，運(yùn)行人員通過彩色CR有口鍵盤設(shè)備，即可完成對(duì)整個(gè)工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。工藝系統(tǒng)流程框圖如下：-布袋除塵器排大氣除塵需排灰f下遺器儲(chǔ)灰?guī)旄苫疑⒀b機(jī)裝車外運(yùn)trJ氣兒風(fēng)系嬴壓縮空氣T化風(fēng)系統(tǒng)雙軸攪拌機(jī)裝車外運(yùn)2）除灰系統(tǒng)（方案二）

4、：新建兩座1500m3筒倉(cāng)庫(kù)作為分選后的粗、細(xì)灰?guī)?。兩座灰?guī)斓撞吭O(shè)置有干式散裝系統(tǒng)。散裝機(jī)配有布袋收塵器，保證卸料無揚(yáng)塵。同時(shí)在粗灰?guī)斓撞吭O(shè)置有兩臺(tái)加濕攪拌系統(tǒng)，內(nèi)含1臺(tái)手動(dòng)蝶閥、1臺(tái)氣動(dòng)蝶閥和1臺(tái)加濕攪拌機(jī)。在庫(kù)底各落料接口處均設(shè)置有氣化裝置，保證卸料流暢，同時(shí)配置羅茨風(fēng)機(jī)和電加熱器，為氣化裝置提供氣化風(fēng)氣源。設(shè)置一臺(tái)空氣壓縮機(jī)為庫(kù)頂收塵器脈沖噴吹及氣動(dòng)閥門提供氣源，排氣量為5.2m3/min,壓力0.6MPa。分選系統(tǒng)設(shè)計(jì)為為閉路循環(huán)系統(tǒng)，在電除塵器下直接取料，采用多點(diǎn)給料方式。由于接料方式的不同，本方案系統(tǒng)流程為：原灰通過行星給料器（變頻調(diào)速）均勻進(jìn)入負(fù)壓輸送管路，與管內(nèi)負(fù)壓氣流均勻混合

5、成氣固兩相流，由高壓離心風(fēng)機(jī)吸入粉灰粒度分選器進(jìn)行粗細(xì)分選，粗灰經(jīng)舌板鎖氣器排入粗灰?guī)?，?xì)灰隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行高效分離，分離后的細(xì)灰經(jīng)舌板鎖氣器后排入細(xì)灰?guī)?，含有微量粉塵的尾氣通過耐磨高壓離心風(fēng)機(jī)一部分經(jīng)回風(fēng)管回到原狀灰輸送管道，形成閉式循環(huán)；另一部分經(jīng)放風(fēng)管排入細(xì)灰?guī)?，通過細(xì)灰?guī)祉數(shù)氖諌m器凈化排空。分選系統(tǒng)采取PLC控制，上位機(jī)操作。系統(tǒng)采用自動(dòng)控制、盤上手動(dòng)操作控制方式，上位機(jī)上設(shè)自動(dòng)、手動(dòng)選擇開關(guān)，當(dāng)選擇開關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，系統(tǒng)按設(shè)定的程序運(yùn)行。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)工藝要求將#12爐電除塵16臺(tái)鎖氣器變頻控制及灰斗高、低料位信號(hào)分別接入控制系統(tǒng)方便系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)，高壓離心風(fēng)機(jī)與進(jìn)口電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門

6、、電動(dòng)二次風(fēng)門等灰?guī)煸O(shè)備以及分選系統(tǒng)程控接入PLC系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。整套負(fù)壓收灰、分選系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、磨機(jī)控制系統(tǒng)、電除塵鎖氣器變頻控制、灰斗料位顯示等納入脫硫除灰控制室PLC操作站和灰?guī)霵LC操作站進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。除渣系統(tǒng)以通訊方式接入。3）方案比較：目前國(guó)內(nèi)燃煤電廠的除灰方式，均采用方案一；即氣力除灰系統(tǒng)。經(jīng)多年、多廠的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)完全能滿足安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并能節(jié)約大量用水、提高粉煤灰的綜合利用量，但投資較大，系統(tǒng)復(fù)雜，輸送系統(tǒng)閥門多，維護(hù)量大；空壓機(jī)維護(hù)費(fèi)用高。方案對(duì)比表：對(duì)比項(xiàng)目方案一方案二方案描述采用正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)將灰送至原灰?guī)?，輸送出力?0t/h;負(fù)壓集中分

7、選，分選出力為45t/h采用多點(diǎn)受灰負(fù)壓分選系統(tǒng)，出力為60t/h，設(shè)一臺(tái)備用分選風(fēng)機(jī)主要設(shè)備空壓機(jī)、倉(cāng)泵、分選風(fēng)機(jī)、分選機(jī)、分離器、輸灰管分選風(fēng)機(jī)、分選機(jī)、分離器、輸灰管道、兩座灰?guī)斓?、二座灰?guī)熘饕O(shè)備投資估算1700萬元1100萬元運(yùn)行電耗450Kw280Kw出力可選較大設(shè)計(jì)裕量該技術(shù)最大出360t/h系統(tǒng)復(fù)雜程度復(fù)雜簡(jiǎn)單系統(tǒng)可靠性多系統(tǒng)并聯(lián)，單臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障影響小單一系統(tǒng)，如果出現(xiàn)故障，所有灰斗不俅排灰11主要維護(hù)工作量輸送系統(tǒng)閥門多，維護(hù)量大；空壓機(jī)維護(hù)費(fèi)用高維護(hù)量小技術(shù)成熟程度技術(shù)成熟，可罪國(guó)內(nèi)主要分選設(shè)備廠家可設(shè)計(jì)制造，但出力為60t/h的多點(diǎn)受灰負(fù)壓分選系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)最大的綜合評(píng)價(jià)系

8、統(tǒng)復(fù)雜、投資大、運(yùn)行電耗系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、投資省，維護(hù)量小、運(yùn)行高、維護(hù)費(fèi)用高、維護(hù)量大，但技術(shù)成熟可靠經(jīng)濟(jì)性好。但該系統(tǒng)出力大、輸送距離遠(yuǎn)為國(guó)內(nèi)之最，存在一定技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)通過咨詢國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)分選系統(tǒng)的廠家和進(jìn)行同類電廠考察，最終認(rèn)定采用多點(diǎn)受灰負(fù)壓分選系統(tǒng)是可行的。國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)粉煤灰分選系統(tǒng)的廠家均通過技術(shù)論證出具了采用多點(diǎn)受灰負(fù)壓分選系統(tǒng)的方案。由于分選系統(tǒng)直接作為主設(shè)備運(yùn)行，為提高系統(tǒng)的可靠性，可將重要部件設(shè)置備用或提高設(shè)計(jì)裕量。分選風(fēng)機(jī)可采用一運(yùn)一備，選擇粘貼工程陶瓷片的耐磨風(fēng)機(jī)。選用雙級(jí)旋風(fēng)分離器或采用布袋除塵器，以減小風(fēng)中含灰量，減小風(fēng)機(jī)及管道磨損。但問題是負(fù)壓直抽系統(tǒng)在具體布置上又有兩種方式

9、：系統(tǒng)因進(jìn)料方式不同，分兩種方案來考慮：方案一：由電除塵器灰斗下直接取料更換原有的電動(dòng)鎖氣器，新更換的鎖氣器均為耐磨型，一、二電場(chǎng)出力為20t/h，三、四電場(chǎng)出力為5t/h,鎖氣器上設(shè)手動(dòng)插板閥，出口設(shè)三通，三通出口分別裝設(shè)手動(dòng)插板閥，一側(cè)接水沖灰系統(tǒng)，另一側(cè)接分選系統(tǒng)，由0325X7的接灰溜管直接進(jìn)入分選系統(tǒng)輸送管道。系統(tǒng)輸送管路帶灰段采用0944X22和41044X22的鋼陶復(fù)合耐磨管，凈氣管路和回風(fēng)管采用0920X8的螺旋鋼管。輸送管道分別布置在一、二電場(chǎng)和三、四電場(chǎng)中間，串聯(lián)布置。管道走向?yàn)橄冉?jīng)過三、四電場(chǎng)再經(jīng)過一、二電場(chǎng)。三、四電場(chǎng)管道為0944X22;一、二電場(chǎng)管道為O1044X2

10、2。電除塵器下的管道凈空2n電除塵器外的管道凈空大于5ml電除塵器下的管道在每個(gè)落料點(diǎn)處各設(shè)三處排堵門，分別設(shè)在管道上方、側(cè)面和下方，上方和下方排堵門用法蘭封堵，側(cè)方安裝DN200的手動(dòng)蝶閥作為吹堵門。電除塵器外區(qū)域的輸送管道上設(shè)三處排堵門，均位于管道彎頭處，別設(shè)在管道上方、側(cè)面和下方，上方和下方排堵門用法蘭封堵，側(cè)方安裝DN200的手動(dòng)蝶閥作為吹堵門。電除塵器灰斗設(shè)高低料位，料位與電動(dòng)鎖氣器聯(lián)鎖，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠?；叶妨衔挥?jì)設(shè)通長(zhǎng)的檢修平臺(tái)方案二：采用空氣斜槽將灰集中后再輸送更換原有的電動(dòng)鎖氣器，新更換的鎖氣器均為耐磨型，一、二電場(chǎng)出力為20t/h，三、四電場(chǎng)出力為5t/h,鎖氣器上設(shè)手

11、動(dòng)插板閥，出口設(shè)三通，三通出口分別裝設(shè)手動(dòng)插板閥，一側(cè)接水沖灰系統(tǒng)，另一側(cè)接分選系統(tǒng)。電除塵器灰斗設(shè)高低料位，料位與電動(dòng)鎖氣器聯(lián)鎖，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。灰斗料位計(jì)設(shè)通長(zhǎng)的檢修平臺(tái)。電除塵器四個(gè)電場(chǎng)16個(gè)灰斗分為四組，一、二、三、四電場(chǎng)的各一個(gè)灰斗為一組，每組內(nèi)含一臺(tái)空氣斜槽和一個(gè)過渡灰斗。過渡灰斗布置在一電場(chǎng)與二電場(chǎng)之間，一電場(chǎng)的灰直接落入灰斗內(nèi)，二、三、四電場(chǎng)的灰落入空氣斜槽，通過空氣斜槽輸送至過渡灰斗內(nèi)，每臺(tái)空氣斜槽均配一臺(tái)風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力源。每座過渡灰斗出口設(shè)一臺(tái)15t/h的電動(dòng)鎖氣器，電動(dòng)鎖氣器和輸送管道間設(shè)DN250的手動(dòng)閘閥，任一組中的設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，可關(guān)閉相應(yīng)的手動(dòng)閘閥進(jìn)行檢修，不

12、影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。過渡灰斗上設(shè)置有高料位計(jì)，過渡灰斗的排氣管接入一電場(chǎng)除塵器灰斗上部。兩種給料方案的比較：方案一直接從電除塵器灰斗下取灰，管道串聯(lián)布置，較之方案二系統(tǒng)設(shè)備配置簡(jiǎn)單，減少了中間的輸送環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的故障率。后期運(yùn)行維護(hù)的工作量小，能耗小，運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)是由于給料點(diǎn)多，增加了系統(tǒng)的漏風(fēng)點(diǎn)，同時(shí)是直接從電除塵器的灰斗內(nèi)取灰，受電除塵器運(yùn)行工況的影響大。方案二通過空氣斜槽和過渡灰斗將原灰集中到了四個(gè)點(diǎn)，再通過電動(dòng)鎖氣器進(jìn)入輸送管道，較之方案一給料點(diǎn)少，同時(shí)不再受電除塵器運(yùn)行工況的影響。缺點(diǎn)是增加的設(shè)備較多，相應(yīng)增加了系統(tǒng)的故障點(diǎn)，后期運(yùn)行能耗和維護(hù)工作量大，運(yùn)行成本高。同時(shí)斜槽的

13、運(yùn)行受天氣影響，在下雨或空氣濕度較大時(shí)容易發(fā)生堵塞，因此斜槽及斜槽風(fēng)機(jī)的運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)方案一用電總負(fù)荷：448.3千瓦，方案二用電總負(fù)荷：470.3千瓦。第一種方式具有以下有優(yōu)點(diǎn)：a.在除塵器下無需集中直接取料，系統(tǒng)設(shè)備配置簡(jiǎn)單，減少了中間環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的故障率。b.后期運(yùn)行維護(hù)的工作量小。c.耗電耗電量小，運(yùn)行成本低經(jīng)上述綜合分析、比較，除灰系統(tǒng)采用方案一實(shí)施。3）風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度做為主設(shè)備風(fēng)機(jī)的安全可靠至關(guān)重要，風(fēng)機(jī)入口也即旋風(fēng)分離器出口，假定這段管道不漏風(fēng)氣流含塵的高低直接影響風(fēng)機(jī)的壽命在風(fēng)機(jī)內(nèi)由于轉(zhuǎn)子的線速度與灰粒子的相對(duì)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管道流速，所以含塵氣

14、流對(duì)風(fēng)機(jī)磨損較重，對(duì)回風(fēng)管磨損輕微。風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度并非僅僅受旋風(fēng)分離器效率的影響，它受很多因素影響。a）與旋風(fēng)分離器的捕集效率成反比，捕集效率愈高，則氣流含塵濃度愈低。b）與分選機(jī)的分選效率成正比：旋風(fēng)分離器的捕集效率不變時(shí)，分選效率愈高，則氣流含塵濃度愈高。c）與原灰的細(xì)度成正比。當(dāng)分選機(jī)的分選效率及旋風(fēng)分離器的捕集效率都不變時(shí)，原灰愈細(xì)，被分選出的成品細(xì)灰愈多，旋風(fēng)分離器的捕集效率不變，被旋風(fēng)分離器捕集的細(xì)灰也多，由旋風(fēng)分離器排出的氣流含塵濃度也高。d）與成品灰的細(xì)度成反比當(dāng)原灰細(xì)度、分選效率及旋風(fēng)分離器的捕集效率都不變時(shí)，生產(chǎn)出的成品細(xì)灰越細(xì)，則風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度越低。顯而易見，

15、當(dāng)其他條件不變，風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度生產(chǎn)二級(jí)灰時(shí)遠(yuǎn)高于生產(chǎn)一級(jí)灰。e）風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度與分選濃度的關(guān)系當(dāng)分選濃度改變時(shí)，會(huì)引起2個(gè)變量：當(dāng)分選濃度增高時(shí)意味著出力增大，進(jìn)入旋風(fēng)分離器的細(xì)灰量也增大，風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度也增高，但是當(dāng)分選濃度增高時(shí)，分選效率是降低的，分選效率降低又引起風(fēng)機(jī)入口氣流含塵濃度降低。綜合以上因素，經(jīng)過考察決定采用高效兩級(jí)旋風(fēng)分離器。XFB型高效兩級(jí)旋風(fēng)分離器，它不同于簡(jiǎn)單的兩個(gè)旋風(fēng)分離器相串連。兩個(gè)旋風(fēng)分離器分別處理不同粒徑的粉塵，第一級(jí)分離器主要處理1545m的粉塵，第二級(jí)分離器主要處理V20”的粉塵，因此兩級(jí)分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形尺寸完全不同。由于分離效率高，

16、第二級(jí)分離器出口粉塵濃度15g/Nm3,比單級(jí)分離器的出口粉塵濃度降低了3050g/Nm3最大程度地減小了風(fēng)機(jī)的磨損，大大增加了風(fēng)機(jī)的使用壽命。旋風(fēng)體內(nèi)部全部?jī)?nèi)襯陶瓷片，同時(shí)由于合理的錐體長(zhǎng)度、進(jìn)口角度、筒體內(nèi)徑減弱了固體顆粒物對(duì)內(nèi)壁的磨損和撞擊，使整機(jī)使用壽命達(dá)到30年以上。內(nèi)部沒有旋轉(zhuǎn)部件，沒有日常維護(hù)費(fèi)用，運(yùn)行成本低。2改造實(shí)施過程中問題3.2除灰系統(tǒng)3.2.1 效益估算：年產(chǎn)細(xì)灰約10萬噸，每噸按照30元計(jì)算，銷售額約300萬元?？晒?jié)水：218萬噸(按照額定工況和機(jī)組運(yùn)行5000小時(shí)/年計(jì)算)，購(gòu)制水費(fèi)用按照2元/噸計(jì)算，可節(jié)約水費(fèi)436萬元/年。成本回收周期：按以上計(jì)算預(yù)計(jì)23年可收

17、回成本。3.2.2 停運(yùn)灰漿泵、高低壓供水泵(355+132+90kw-250-30)后節(jié)電140萬Kwh/年。4結(jié)論和建議4.1 方案設(shè)計(jì)該項(xiàng)改造工程涉及的專業(yè)比較多，除了新增管道請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其他部分都是組織廠內(nèi)相關(guān)工程技術(shù)人員自行設(shè)計(jì)的，即降低了工程費(fèi)用，又鍛煉隊(duì)伍。尤其是在方案的最終審定上需反復(fù)對(duì)比才能得出最合理的方案。另外在控制系統(tǒng)的改造上，因風(fēng)機(jī)需要分步搬遷，而粉煤灰的輸送又不能中斷，故必須進(jìn)行兩次系統(tǒng)切換才行。承擔(dān)這部分設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，作了細(xì)致的工作，保證了兩次切換的平穩(wěn)進(jìn)行。4.2 費(fèi)用控制通過招、議標(biāo)的方式，有效的控制了工程的造價(jià)。但同時(shí)也應(yīng)看到，該工程是在使用了很多庫(kù)存物資的情況下完成的，這就要求我們?cè)谶M(jìn)行工程計(jì)劃