冀中能源峰峰集团电业分公司 河北邯郸 056201
摘要：煤泥属于煤炭洗选后的废弃物，具有较高热值，完全可以替代原煤作为电厂燃料。薛村电厂充分利用集团公司的煤泥资源，通过对电厂原有两台130t/h循环流化床锅炉进行技术攻关、改造，使两台锅炉掺烧煤泥用来发电、供热，将煤泥变废为宝，不仅解决了煤泥的出路，降低了电厂发电成本，更有利于当地环境的改善，既环保节能，又符合国家产业政策。
关键词：循环流化床锅炉；煤泥掺烧；技改应用
一、概况
1、国家政策的支持
煤泥属于煤炭洗选后的废弃物，具有较高热值，完全可以替代原煤作为电厂燃料。但由于没有有效的输送方式，过去长期以来一直难以实现工业应用，煤泥的存放和出路一直困扰着选煤企业，对环境造成了极大的污染和危害。因此，国家鼓励对煤泥实施综合利用，就地消化，并给予较大的政策扶持。对于火力发电厂来讲借助国家这一政策，最大限度的利用煤泥代替原煤发电，既能获得煤泥与原煤带来的差价利益，又有可能争取国家的政策支持，从而实现企业利益最大化。
2、环境效益
煤泥如果没有很好的输送方式很容易造成二次污染。对电厂而言，采用煤泥燃烧发电系统后，煤泥即可直接进入储料仓中存储，通过膏体泵泵出，经管道送入锅炉焚烧。整个过程全密封，对环境绝无污染。这就避免了设置堆场晾干煤泥，或在运输和堆放过程中遇水流失、风干飞扬等问题，有效改善厂区环境。
3、立项背景
冀中能源峰峰集团现有多家洗煤厂，每年产生煤泥总量约50多万吨，除孙庄、九龙电厂每年消耗煤泥10—12万吨，还可剩余煤泥40余万吨，煤泥资源相当丰富。
如何充分利用集团公司丰富的煤泥资源，变废为宝，同时降低电厂发电成本，峰峰集团电业分公司主要领导在2015年初即探讨、论证对薛村电厂两台130 t/h循环流化床锅炉通过技术改造来实现掺烧煤泥的可行性。
4、薛村电厂基本情况
薛村电厂隶属峰峰集团电业分公司，地处邯郸市峰峰矿区大社镇，毗邻薛村矿，该地区运输十分发达，济青高速、211省道、邯峰公路、磁峰公路、磁安公路形成了以薛村矿区为中心，向周边辐射的交通运输网，煤泥运送十分便利。
该厂始建于2004年6月，2007年11月投产，总装机容量50MW。主燃料为洗混煤，发热量在3500大卡—4000大卡之间，每年燃料消耗大约30万吨左右。
因电厂内部场地有限，且考虑到环境卫生、运输储存和煤泥系统在冬季运行需在封闭保暖的环境下等问题，将煤泥系统泵房建在现有北边的储煤棚中，面积约为1600m2。
二、项目方案
本项目由薛村电厂同北京中矿环保科技股份有限公司、济南锅炉股份有限公司协作。所有煤泥设备、输送系统设计、土建施工、安装均由北京中矿环保科技股份有限公司负责，锅炉设计、改造主要由济南锅炉股份有限公司协作完成。范围为煤泥燃烧发电系统设备的生产、安装、锅炉技改和煤泥掺烧运行。
煤泥燃烧发电系统在方案确定上选择了具有国际领先水平的柱塞式膏体泵管道输送技术，并采用了输送量可调、实时监控的先进技术。并对电厂现有两台130t/h循环流化床锅炉重新进行设计、改造，保证两台锅炉均能实现掺烧煤泥。
三、煤泥掺烧系统工艺
煤泥燃烧发电系统工艺过程是：汽车外运煤泥至储煤棚，通过铲车装入系统前端的膏浆制备机，经过振动筛除杂后落入上料刮板机，再由上料刮板机把煤泥直接送到保浆缓存仓中储存，保浆缓存仓下设置矩形出料口，出料口下设置检修闸板阀用于检修下游设备，检修闸板阀下设置正压给料机，煤泥经正压给料机加压后压入膏体泵中，又通过煤泥管道，把煤泥从煤泥泵房输送到锅炉房，经锅炉给料设备送入炉内燃烧。
煤泥燃烧发电系统的控制，采用就地操作和集中控制两种控制方式，泵房设控制室，PLC装置及马达控制装置均布置在煤泥输送泵房控制室。在泵房控制室内完成对泵送系统对应一台机组及其辅助系统包括电气设备的监视与控制。运行人员在泵房控制室内实现对煤泥燃烧发电系统的监视和控制。采用集中与就地控制相结合的方式进行设备操作。
四、解决的技术难题及特点
薛村电厂技术人员同北京中矿环保科技股份有限公司、济南锅炉股份有限公司协作，研究、探讨、论证对原有两台锅炉掺烧煤泥的可行性进行了技术攻关，最终确定在不改变锅炉结构、受热面布置的前提下，使两台锅炉掺烧煤泥成为可能。
1、解决了煤泥远距离管道输送的技术难点
原生煤泥管道输送难度大，高浓度、高粘度、内聚力强、均质不沉降。板结、结块、易有杂物混入与液体、浆体管道输送有本质不同，属管道输送技术的新领域缺乏直接理论和设计依据，是管道输送中浓度和黏度最高难度最大的物料。
本系统解决了煤泥长距离管道输送中的煤泥高压泵送、煤泥流量可控、煤泥预先处理、物料分流分配、炉前多功能给料、管道密封减振、管道磨损等一系列技术难题，具有包括煤泥成浆、贮存、搅和、输送、清洗等管道输送所需的全部功能，满足锅炉燃用煤泥对于输送环节的全部要求。
2、解决了煤泥从锅炉什么部位进入炉膛燃烧难题
本掺烧煤泥项目由于是利用原有锅炉，即需要对原有锅炉进行技术改造，使其在保障锅炉各项性能指标及燃烧正常的前提下，进行煤泥掺烧。这就要求锅炉设计人员根据燃料变化对锅炉各部受热面、炉膛燃烧情况进行重新设计、校核。
通过薛村电厂有关技术人员同原锅炉厂家结合，反复研讨、论证，最终与济南锅炉股份有限公司协作，确定了锅炉技改方案：在不改变原锅炉受热面布局、结构的前提下，在炉膛顶部位置局部开口，确保煤泥顺利进入炉膛内部，并一次调试掺烧成功。
3、解决了煤泥在炉膛内优化燃烧难题
煤泥从炉顶位置进入炉膛，形成团块状落下至布风板上部大约需要2秒的时间，使煤泥可以充分燃烧。由于煤泥燃烧具有爆裂的性质，煤泥块又具有良好的破碎性，块状煤泥在下落的过程中分裂、燃烧，落到布风板上部时已变成小块，不会糊到布风板上。由于密度的差异，小块煤泥将“漂浮”在沸腾层中燃烧，不会沉积在布风板上而影响锅炉的流化质量，出现局部流化效果差，造成结焦的现象。
4、在运行中应掌握的问题
在风量不变的情况下，风室压力越高表明料层越厚，运行中维持正常风量不变情况下，风室压力应尽量维持在前述的范围内；同时，在运行中尽量保持料层厚度，以免造成煤泥沉积，保证锅炉稳定运行，这就要求锅炉运行人员勤放渣、少放渣。床温的调节不要采取利用煤泥给入量来调整，应采取调节锅炉入炉煤量来进行调整。
五、投资及效益分析
工程项目总投资850万元。
自2015年7月土建开始施工，12月份完成设备安装调试，两台锅炉首次掺烧煤泥即获成功。此后又分别对煤泥振动筛、煤泥分配器、锅炉给料器等进行了研究改进。
1、经济效益分析，见下表：
注：煤泥价格50元/吨，洗中煤价格200元/吨，年可掺烧煤泥10万吨。
投资回收期：850÷640=1.3年
2、社会效益
环保节能，促进煤炭行业“循环经济”的发展。煤炭行业最大的废弃物排放是矸石和煤泥，煤泥管道输送系统的成功应用和煤泥在不同炉型上的成功掺烧，解决了煤泥有效利用的两个关键技术难题，使煤泥的大量工业应用—燃烧发电成为现实，为促进煤炭行业的循环经济做出了贡献。
六、结论
本项目可充分利用集团公司的煤泥资源，通过技术攻关，实现了锅炉掺烧煤泥的可能性。将煤泥变废为宝，不仅解决了煤泥的出路，降低了电厂发电成本，提高了锅炉运行的可靠性，延长了锅炉使用寿命，更有利于当地环境的改善，既环保节能，又符合国家产业政策。
该项技改每年可掺烧煤泥10万多吨，年创效600多万元，具有较好的经济、环境和社会效益，是国家节能减排政策的良好体现，具有较好的推广应用价值。
论文作者:张继勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/8/6
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