煤矸石综合利用发电工程除灰渣系统设计小结

煤矸石综合利用发电工程除灰渣系统设计小结

李润昌王利刚郝艳芳

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西省太原市030001）

摘要：通过山西国金电力有限公司2×350MW煤矸石综合利用发电工程除灰渣系统设计，对CFB锅炉机组除灰渣系统和石灰石粉储存及输送系统的设计、选型等方面作出小结，与同行探讨。

关键词：CFB锅炉；除灰渣系统；石灰石粉输送系统

1工程概况

山西国金电力有限公司2×350MW煤矸石综合利用发电工程厂址位于山西文水经济开发区内，西北距文水县城约9公里的南武度村。

本工程建设规模为2×350MW超临界间接空冷机组，空冷发电机，配两台超临界循环流化床锅炉。采用炉内加石灰石＋炉外半干法脱硫方式，同步建设SNCR脱硝装置，不考虑扩建余地。两台机组分别于2015年9月18日和2016年12月11日顺利完成168小时满负荷试运行。

该工程具有多项技术创新优势：

（1）本工程是世界首台投运的350MW超临界循环流化床锅炉。

（2）本工程采用旋转隔板调节的双抽汽轮机，同时向外提供三种参数的蒸汽，满足了工业抽汽和居民供热需求。

（3）本工程采用半干法脱硫除尘一体化工艺实现超低排放，是国内首创。通过改进滤袋工艺降低除尘器出口粉尘浓度，不设湿式电除尘器，实现了SO2＜35mg/Nm3，粉尘＜5mg/Nm3，并增加SO3＜5mg/Nm3、汞及化合物＜3μg/Nm3的超低排放目标。

2设计原始资料

2.1煤质资料

本工程设计煤种收到基低位发热量Qnet.ar=12510kJ/kg，收到基灰分Aar=45.82%；校核煤种一收到基低位发热量Qnet.ar=11307kJ/kg，收到基灰分Aar=52.87%；校核煤种二收到基低位发热量Qnet.ar=11311kJ/kg，收到基灰分Aar=54.09%。

2.2锅炉燃煤量

每台炉BMCR工况下，燃用设计煤种耗煤量为277t/h，燃用校核煤种一耗煤量为306t/h，燃用校核煤种二耗煤量为311t/h。

2.3锅炉灰渣量

每台炉BMCR工况下，燃用设计煤种排灰量73.95t/h，排渣量73.39t/h；燃用校核煤种一排灰量69.42t/h，排渣量117.06t/h；燃用校核煤种二排灰量78.10t/h，排渣量116.15t/h。以上排灰渣量已包含炉内、炉外脱硫时增加的排灰渣量，设计煤种灰与渣的比值为50：50，校核煤种一灰与渣的比值为37：63，校核煤种二灰与渣的比值为40：60。

2.4炉内脱硫石灰石耗量及产生的灰渣量

每台炉BMCR工况下，炉内脱硫石灰石耗量：设计煤种为17.69t/h，校核煤种一21.72t/h，校核煤种二22.96t/h；炉内脱硫增加的灰渣量：设计煤种为16.36t/h，校核煤种一19.81t/h，校核煤种二20.91t/h。

3除灰渣系统

3.1除渣系统

除渣系统采用滚筒式冷渣器/立式冷灰器+机械输送系统方案。按一台炉一个单元设计。

每台锅炉配置一套干式机械除渣系统，锅炉排出的渣经滚筒式冷渣器、回料阀排出的灰经立式冷灰器冷却至100～150℃后，由链斗式输送机将其送出锅炉房外，再经斗式提升机垂直提升输入渣仓，渣仓布置在锅炉房旁。为保证系统运行安全、可靠，链斗式输送机和斗式提升机均采用耐磨耐热型，设计出力按不小于锅炉燃用设计煤种时实际输送量的250%设置。

每台炉配置6台滚筒式冷渣器（出力31t/h）、3台立式冷灰器（出力10t/h）、2台链斗式输送机（出力130t/h）、2台斗式提升机（出力130t/h）及1座渣仓，直径12m，有效容积1600m3，可贮存锅炉燃用设计煤种满负荷运行时约26小时的排渣量，燃用校核煤种满负荷运行时约21小时的排渣量。

本工程的锅炉排渣送至电厂旁边的水泥厂供综合利用，每座渣仓下设有调湿渣装自卸汽车设施一套（出力200t/h）、干渣输送皮带一套（出力250t/h）。渣仓下留有运渣汽车通道，综合利用的干渣通过皮带输送至水泥厂渣仓储存，剩余的渣通过搅拌机加水喷淋后用自卸汽车运至灰场。

3.2除灰系统

3.2.1输送系统

本工程输灰系统采用正压浓相气力输送系统。空预器、脱硫布袋除尘器灰斗中的干灰由压缩空气输送至灰库储存。本工程每台炉设一套输送系统，每套系统出力115t/h，水平输送最远距离约750m，提升高度约32m。

灰库布置于水泥厂场地，共设三座。一座原灰库、一座粗灰库、一座细灰库，内径15m，每座灰库有效库容3000m3。原、粗二座灰库可贮存2×350MW机组燃用设计煤种满负荷运行时约31小时的排灰量，燃用校核煤种满负荷运行时约25小时的排灰量；三座灰库可贮存2×350MW机组燃用设计煤种满负荷运行时约48小时的排灰量，燃用校核煤种满负荷运行时约39小时的排灰量。

每台炉空预器4个排灰斗，每台炉设置一台脱硫布袋除尘器，每台脱硫布袋除尘器6个排灰口，每台炉共6个排灰口；在空预器排灰斗、脱硫布袋除尘器排灰口下各设置一台仓泵，灰斗内的干灰经仓泵由压缩空气通过管道输送至灰库；空预器仓泵布置在锅炉房0m，脱硫布袋除尘器下的仓泵布置在除尘器17.8m层平台上，除尘器场地封闭。

本工程每台炉设置4根输灰管道，空预器每两台仓泵串联一根管道，四台仓泵两根管道汇总为一根管道，管径为φ114×7-φ140×7；脱硫布袋除尘器一区二台仓泵串联一根输灰管道，管径为φ194×8-φ219×8；脱硫布袋除尘器二区二台仓泵串联一根输灰管道，管径为φ194×8-φ219×8；脱硫布袋除尘器三区二台仓泵串联一根输灰管道，管径为φ194×8-φ219×8；正常运行时，空预器的灰排入粗灰库；脱硫布袋除尘器一、二、三区的灰排入原灰库。其中空预器的输灰管道在原、粗灰库间可通过切换阀进行切换；脱硫布袋除尘器一、二、三区的输灰管道在原、粗及细灰库间可通过切换阀进行切换。根据电厂综合利用的实际情况，脱硫布袋除尘器一、二、三区的干灰也可直接排入细灰库综合利用，也可排入原灰库通过分选后再综合利用。

3.2.2灰库气化、卸灰系统

为保证灰库下灰流畅，系统内设有3台灰库气化风机，3台运行，互为备用，供灰库气化用气。灰库气化凤机为SNH811风冷型，Q=23m3/min，P=98kPa，空气加热器为DYK70（Ⅱ）型，加热后的热空气送入灰库11.5m储灰层底部的气化槽，灰库气化风机及加热器设备布置于灰库5.6m运转层，气化风机及加热器连续运行。

在每座灰库下设有调湿灰装自卸汽车设施一套（出力200t/h），干灰装罐车设施一套（出力100t/h），至水泥配料库气力输送系统接口二个（至水泥厂配料库的气力输送系统不属于本工程设计范围）。正常情况，干灰由气力输送系统送至水泥厂作为水泥配料使用。当水泥厂停运时，可在灰库下直接将干灰装入罐车运至其余综合利用用户或通过搅拌机加水喷淋后用自卸汽车运至灰场碾压堆放。

3.2.3粗细灰分选系统

灰库分选系统选用单点给料负压闭路循环式气力分选系统。原灰库中的干灰通过行星给料器（采用变频调速控制）均匀卸入负压输灰管道，与管内负压气流混合成气固两相流进入粗灰库顶部的分选机。分选下来的粗灰经下部的舌板锁气阀落入粗灰库；细灰在负压气流的作用下，通过分选机两侧蜗壳进入细灰库顶部的高效旋风分离器，分离下来的细灰经下部的舌板锁气阀落入成品细灰库。含有微量粉尘的尾气通过耐磨高压离心风机大部分经回风管回到原状灰输送管道，形成闭式循环；有少部分多余的尾气经乏气管排入细灰库经库顶布袋除尘器收尘净化后排空。本期工程设置一套出力50t/h的粗细灰分选系统。

4炉内脱硫系统

炉内脱硫工艺所需吸收剂为石灰石。主要由：石灰石粉制备系统、石灰石粉储存系统、供应系统及炉内SO2吸收系统组成。其工艺流程及主要反应原理为：外购石灰石块（粒径小于30mm），由汽车运至电厂卸至石灰石卸料斗，经斗式提升机至石灰石料仓。通过料仓下的称重皮带给料机送至柱磨机制成成品石灰石粉，经斗式提升机至成品粉仓，石灰石粉仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由压缩空气通过管道输送至炉膛内进行SO2吸收反应。

4.1石灰石粉制备

外购石灰石块卸至石灰石卸料斗，经振动给料机、除铁器、皮带输送机、斗式提升机送入石灰石料仓，石灰石料仓每炉设1座，有效容积约500m3，直径φ8m。石灰石料仓底部设置一条皮带称重给料机送至柱磨机制粉，磨机每炉设1台，出力45t/h。成品粉经斗式皮带输送机、斗式提升机送入石灰石粉仓。

4.2石灰石粉储存

每台炉设1座石灰石粉仓，有效容积550m3，直径Φ9m。粉仓顶部安装有一台脉冲式布袋除尘器。粉仓落料口锥部设有气化板。两座粉仓配有3台气化风机（流量为：3Nm3/min，压力为0.08MPa）和1台空气加热器（出口空气温度≤150℃），以保证卸粉均匀和通畅。

4.3石灰石粉输送

每台炉设2套石灰石粉气力输送系统，每套输送系统出力25t/h。在石灰石粉仓出口分别设2套收料泵和给料泵，给料泵出口设2根输送管道，石灰石粉由压缩空气通过管道直接输送至锅炉炉膛内进行SO2吸收反应。每台炉输送系统所需输送用压缩空气量约110Nm3/min，二炉共220Nm3/min，压缩空气由全厂统一的压缩空气系统供给。

5压缩空气系统

本工程设立全厂统一的压缩空气系统，供2×350MW机组各用气点用气。根据计算及各专业的用气要求，本工程设置空压机房一座，长52.8m，宽18m，内设空压机16台（风冷），设计工况为14运2备，单台空压机流量为43.0Nm3/min，压力为0.8～0.85MPa。空气净化装置设置16套，由于控制用气对压缩空气的品质和露点温度要求较高，其中4台采用无热再生吸附式干燥机，并配置一级粗滤、二级精滤器，主要供控制用气；另外12套采用冷冻式干燥机，并配置一级粗滤器、一级精滤器，供除灰、热机、化学、脱硫等专业用气。

6运行情况及改进措施

6.1除渣系统立式冷灰器冷却效果不理想，排灰温度经常出现大于150℃的情况。原因是由于灰的流动性较好，灰在冷灰器中停留时间太短，为此更换了出力较大的冷灰器，增加了灰在冷灰器中的停留时间，解决了该问题。链斗式输送机运行初期，因链斗输送机刚度不足，导致链斗机道轨发生偏移，出现了掉斗的现象。通过增加链斗输送机壳体的刚度和调整链条的张紧，杜绝了此类问题的发生。

6.2本工程采用风冷式螺杆空气压缩机，在运行初期，因空压机台数较多，冷却风管通径较小，空压机风冷效果没有达到预期，造成空压机温度过高，导致跳机。通过增大冷却风管的通径，解决了该问题，后期机组运行良好。

6.3运行过程中，1号锅炉石灰石粉输送系统经常发生堵管，达不到系统出力。原因是由于锅炉石灰石粉接口距石灰石粉仓较远，输送距离约300m，为此在输送管道沿途上增加了补气点，满足了石灰石粉的输送要求。改进之后，运行状况良好。

6.4气力除灰系统总体情况运行良好。

参考文献：

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