论文部分内容阅读
摘 要：介绍了石子煤水力冲渣系统进行闭式循环改造的项目，包括新建的一级澄清池、二级澄清池和清水池，其加装了连接管道和阀门，形成了冲渣水闭式循环回路，基本实现了石子煤冲渣水零排放，达到了节水减污及节电降耗的良好效果，对燃煤电厂同类系统改造具有较好的借鉴意义。
关键词：石子煤;澄清;水力冲渣;闭式循环;改造
0 引言
某电厂燃煤机组设计煤种和校核煤种都是山西大同烟煤，但实际燃烧煤种较多，主要有印尼煤、烟煤、混煤、平煤等多个煤种。其中夹杂着大量的煤矸石、碎煤块、石子等杂质，统称为石子煤，其由磨煤机研磨后经渣仓排放出来。石子煤的密度与颗粒大且硬度高，含粉尘量大，难以输送且不易处理。
石子煤的排放处理采用水力输送方式。原有的石子煤水力冲渣系统流程为：每台机组5台磨煤机将石子煤排放至煤斗中，煤斗进出口各由阀门控制，日常运行中煤斗进口阀保持常开，石子煤斗满时进口阀关，出口阀开。出口阀是可以控制石子煤流量的气动阀。3台冲渣水泵将循环水泵来水加压后，通过水力喷射器把煤斗的石子煤送入运输管道，管道内高流速水将石子煤送入脱水仓。两台脱水仓一备一用，用车将脱水后的石子煤运走。脱水仓及石子煤斗密封箱等处流出的污水集合至灰渣泵房，由灰渣泵加压输送出去。石子煤水力冲渣系统一般每天运行6次，每次连续运行1.5 h，电耗和水耗较高，而且排水也会带来环境污染。
1 系统改造
对两台燃煤机组石子煤水力冲渣系统进行改造，主要是加装了石子煤冲渣水澄清设备，使冲渣水经过沉淀处理后回收进行循环利用，达到减少环境污染和节水节电的目的。
1.1 澄清水池设计建设
建造澄清水池，容积选定为513 m3，长、宽、高为15 m×9 m×3.8 m，埋深地下约1.5 m，水池露出地面2.3 m。水池一体式构造，内部分为80 m3一级澄清池、233 m3二级澄清池和200 m3清水池。水池安装有溢流口、排污口和就地水位计，水池内安装清淤用直梯、磁翻板式水位计。水池采用钢筋混凝土结构，厚度不少于300 mm，内部表面为水泥抹面，外表面是石米抹面，隔墙厚度、材料满足相关标准要求。水池外安装斜钢梯。水池上部铺盖花纹钢板，厚度不少于3 mm。水池容量及布置如图1所示。
1.2 改造设备安装
（1）分别从两台炉磨煤机脱水仓的排水管加装DN250的排水管至澄清池，总长约250 m。管道架空安装，安装DN250阀门4个及操作平台，管道及支架全部做防腐处理。
（2）修复脱水仓集水装置，对溢流水进行收集，统一排到一级澄清池。
（3）从清水池至磨煤机石子煤冲渣泵入口母管处加装DN300水管，长约60 m，安装DN300阀门1个。管道埋地（部分利用原有沟道）并做防腐处理。管道清水池一侧入口管高度应高于冲渣泵入口高度。
（4）安装DN108清水池补充水管道约30 m，DN100阀门1个。
（5）原冲渣水泵的进出口母管设再循环管，中间安装电动门，并设压力开关控制电动门。冲渣泵出口压力高于1 600 kPa，再循环门开启;低于1 200 kPa，再循环门关闭。
（6）配备有接触器、继电器等设备的开关型电动阀门，运用380 V动力电源和开/关信号控制阀门。电动调节型执行机构供电为AC220 V，采用二进制控制方式，位置反馈为4～20 mA电流。
（7）由机组DCS系统控制工程新增加的仪表与控制设备。
（8）电动阀门的电动装置动力电缆选用ZRA-VV22-
0.6/1.0 kV，电缆管线采用镀锌钢管或不锈钢软管。
（9）电缆敷设安装包含电缆头的制作安装及材料、线鼻、电缆终端护套、电缆标牌等，电缆敷设完毕后恢复电缆通道防火盖板并将电缆孔洞封堵。
1.3 改造后的系统流程
改造后，實现了石子煤冲渣水系统闭式循环，能重复利用水资源，系统运行中仅需少量的厂外工业水补充，也仅有少量的澄清池排污水。新系统的流程图如图2所示。
2 节能分析
石子煤水力冲渣系统进行闭式循环改造后，由于冲渣水实现了循环使用，系统不再需要持续供应补充水，也不再需要持续往外排水，所以节省了大量系统用水，节约了可观的水费。同时，通过减少冲渣用水的供应量降低了循环水泵的耗电量，通过减少冲渣水的排放降低了灰渣泵的耗电量，节约了可观的水泵运行所需电费。石子煤水力冲渣系统设备参数如表1所示。
设备电费按该电厂的上网电价0.42元/kWh计算，水费按循环水成本0.5元/m3计算;冲渣水泵额定流量155 m3/h;循环水泵额定流量16 200 m3/h，额定功率1 250 kW;灰渣泵额定流量1 040 m3/h，额定功率570 kW。根据运行实际情况统计，冲渣水系统每天运行6次，每次连续运行1.5 h，即每天连续运行9 h;按1年365天计，冲渣水系统每年需运行3 285 h。
（1）节约电费：
石子煤水力冲渣系统年用水量：
155×3 285=509 175 m3
改造后可节约循环水泵运行年耗电量：
（509 175÷16 200）×1 250≈39 288.19 kWh
改造后可节约灰渣泵排废水年耗电量：
（509 175÷1 040）×570≈279 067.07 kWh
可节约年使用电费：
（39 288.19+279 067.07）×0.42≈133 709.21元
（2）节约水费：
509 175×0.5=254 587.5元
（3）每年可节约水电费：
133 709.21+254 587.5=388 296.71元≈38.83万元
（4）项目回报：
改造工程总投资为50万元，收回成本所需时间为：
50÷38.83≈1.29年
此改造项目投资成本回收时间仅1.29年，之后每年可节约38.83万元的水电费，项目投资回报率高。
3 结语
某电厂通过对两台燃煤机组的石子煤水力冲渣系统实施闭式循环改造，节省了大量水资源和厂用电消耗，并且降低了环境污染，提高了本厂的经济效益，这对燃煤电厂同类系统改造具有较好的借鉴意义。
[参考文献]
[1] 晁增红.300 MW机组HP863磨煤机石子煤排放系统改造[J].机电信息，2019（17）：75-76.
[2] 张建彪.试论中速磨煤机刮板装置优化改造方案效果[J].电子世界，2019（7）：155-156.
[3] 王芳.钢带式输送机在石子煤输送系统中的应用[J].沿海企业与科技，2018（4）：23-25.
[4] 方伟.600 MW机组HP1003型中速磨煤机性能优化[J].机电信息，2018（9）：65-66.
[5] 何亚群，谢卫宁，王帅，等.燃煤电厂磨煤制粉系统能量耗散机理及节能降耗对策[J].选煤技术，2018（1）：8-14.
[6] 陈建飞.浅析中速磨煤机石子煤输送系统[J].工程建设与设计，2017（18）：54-55.
[7] 白玉卓.目前国内石子煤排放系统的研究[J].南方农机，2017，48（15）：97-98.
收稿日期：2021-03-01
作者简介：于孟泉（1993—），男，广东东莞人，330 MW机组集控主操，热能动力助理工程师，集控值班员技师，主要从事集控运行工作。
关键词：石子煤;澄清;水力冲渣;闭式循环;改造
0 引言
某电厂燃煤机组设计煤种和校核煤种都是山西大同烟煤，但实际燃烧煤种较多，主要有印尼煤、烟煤、混煤、平煤等多个煤种。其中夹杂着大量的煤矸石、碎煤块、石子等杂质，统称为石子煤，其由磨煤机研磨后经渣仓排放出来。石子煤的密度与颗粒大且硬度高，含粉尘量大，难以输送且不易处理。
石子煤的排放处理采用水力输送方式。原有的石子煤水力冲渣系统流程为：每台机组5台磨煤机将石子煤排放至煤斗中，煤斗进出口各由阀门控制，日常运行中煤斗进口阀保持常开，石子煤斗满时进口阀关，出口阀开。出口阀是可以控制石子煤流量的气动阀。3台冲渣水泵将循环水泵来水加压后，通过水力喷射器把煤斗的石子煤送入运输管道，管道内高流速水将石子煤送入脱水仓。两台脱水仓一备一用，用车将脱水后的石子煤运走。脱水仓及石子煤斗密封箱等处流出的污水集合至灰渣泵房，由灰渣泵加压输送出去。石子煤水力冲渣系统一般每天运行6次，每次连续运行1.5 h，电耗和水耗较高，而且排水也会带来环境污染。
1 系统改造
对两台燃煤机组石子煤水力冲渣系统进行改造，主要是加装了石子煤冲渣水澄清设备，使冲渣水经过沉淀处理后回收进行循环利用，达到减少环境污染和节水节电的目的。
1.1 澄清水池设计建设
建造澄清水池，容积选定为513 m3，长、宽、高为15 m×9 m×3.8 m，埋深地下约1.5 m，水池露出地面2.3 m。水池一体式构造，内部分为80 m3一级澄清池、233 m3二级澄清池和200 m3清水池。水池安装有溢流口、排污口和就地水位计，水池内安装清淤用直梯、磁翻板式水位计。水池采用钢筋混凝土结构，厚度不少于300 mm，内部表面为水泥抹面，外表面是石米抹面，隔墙厚度、材料满足相关标准要求。水池外安装斜钢梯。水池上部铺盖花纹钢板，厚度不少于3 mm。水池容量及布置如图1所示。
1.2 改造设备安装
（1）分别从两台炉磨煤机脱水仓的排水管加装DN250的排水管至澄清池，总长约250 m。管道架空安装，安装DN250阀门4个及操作平台，管道及支架全部做防腐处理。
（2）修复脱水仓集水装置，对溢流水进行收集，统一排到一级澄清池。
（3）从清水池至磨煤机石子煤冲渣泵入口母管处加装DN300水管，长约60 m，安装DN300阀门1个。管道埋地（部分利用原有沟道）并做防腐处理。管道清水池一侧入口管高度应高于冲渣泵入口高度。
（4）安装DN108清水池补充水管道约30 m，DN100阀门1个。
（5）原冲渣水泵的进出口母管设再循环管，中间安装电动门，并设压力开关控制电动门。冲渣泵出口压力高于1 600 kPa，再循环门开启;低于1 200 kPa，再循环门关闭。
（6）配备有接触器、继电器等设备的开关型电动阀门，运用380 V动力电源和开/关信号控制阀门。电动调节型执行机构供电为AC220 V，采用二进制控制方式，位置反馈为4～20 mA电流。
（7）由机组DCS系统控制工程新增加的仪表与控制设备。
（8）电动阀门的电动装置动力电缆选用ZRA-VV22-
0.6/1.0 kV，电缆管线采用镀锌钢管或不锈钢软管。
（9）电缆敷设安装包含电缆头的制作安装及材料、线鼻、电缆终端护套、电缆标牌等，电缆敷设完毕后恢复电缆通道防火盖板并将电缆孔洞封堵。
1.3 改造后的系统流程
改造后，實现了石子煤冲渣水系统闭式循环，能重复利用水资源，系统运行中仅需少量的厂外工业水补充，也仅有少量的澄清池排污水。新系统的流程图如图2所示。
2 节能分析
石子煤水力冲渣系统进行闭式循环改造后，由于冲渣水实现了循环使用，系统不再需要持续供应补充水，也不再需要持续往外排水，所以节省了大量系统用水，节约了可观的水费。同时，通过减少冲渣用水的供应量降低了循环水泵的耗电量，通过减少冲渣水的排放降低了灰渣泵的耗电量，节约了可观的水泵运行所需电费。石子煤水力冲渣系统设备参数如表1所示。
设备电费按该电厂的上网电价0.42元/kWh计算，水费按循环水成本0.5元/m3计算;冲渣水泵额定流量155 m3/h;循环水泵额定流量16 200 m3/h，额定功率1 250 kW;灰渣泵额定流量1 040 m3/h，额定功率570 kW。根据运行实际情况统计，冲渣水系统每天运行6次，每次连续运行1.5 h，即每天连续运行9 h;按1年365天计，冲渣水系统每年需运行3 285 h。
（1）节约电费：
石子煤水力冲渣系统年用水量：
155×3 285=509 175 m3
改造后可节约循环水泵运行年耗电量：
（509 175÷16 200）×1 250≈39 288.19 kWh
改造后可节约灰渣泵排废水年耗电量：
（509 175÷1 040）×570≈279 067.07 kWh
可节约年使用电费：
（39 288.19+279 067.07）×0.42≈133 709.21元
（2）节约水费：
509 175×0.5=254 587.5元
（3）每年可节约水电费：
133 709.21+254 587.5=388 296.71元≈38.83万元
（4）项目回报：
改造工程总投资为50万元，收回成本所需时间为：
50÷38.83≈1.29年
此改造项目投资成本回收时间仅1.29年，之后每年可节约38.83万元的水电费，项目投资回报率高。
3 结语
某电厂通过对两台燃煤机组的石子煤水力冲渣系统实施闭式循环改造，节省了大量水资源和厂用电消耗，并且降低了环境污染，提高了本厂的经济效益，这对燃煤电厂同类系统改造具有较好的借鉴意义。
[参考文献]
[1] 晁增红.300 MW机组HP863磨煤机石子煤排放系统改造[J].机电信息，2019（17）：75-76.
[2] 张建彪.试论中速磨煤机刮板装置优化改造方案效果[J].电子世界，2019（7）：155-156.
[3] 王芳.钢带式输送机在石子煤输送系统中的应用[J].沿海企业与科技，2018（4）：23-25.
[4] 方伟.600 MW机组HP1003型中速磨煤机性能优化[J].机电信息，2018（9）：65-66.
[5] 何亚群，谢卫宁，王帅，等.燃煤电厂磨煤制粉系统能量耗散机理及节能降耗对策[J].选煤技术，2018（1）：8-14.
[6] 陈建飞.浅析中速磨煤机石子煤输送系统[J].工程建设与设计，2017（18）：54-55.
[7] 白玉卓.目前国内石子煤排放系统的研究[J].南方农机，2017，48（15）：97-98.
收稿日期：2021-03-01
作者简介：于孟泉（1993—），男，广东东莞人，330 MW机组集控主操，热能动力助理工程师，集控值班员技师，主要从事集控运行工作。