鄧紹賢

（貴州盤江電投發(fā)電有限公司，貴州六盤水 553531）

0 引言

煤泥泛指煤粉含水形成的半固體物，是煤炭生產(chǎn)過程中的一種產(chǎn)品，其種類眾多，用途廣泛，根據(jù)品種的不同和形成機(jī)理的不同，其性質(zhì)差別非常大，可利用性也有較大差別。由于煤泥持水性強(qiáng)，水分含量高，含水一般在30%以上，且煤泥中一般含有較多的黏土類礦物，粒度組成細(xì)，所以大多數(shù)煤泥黏性大，為此煤泥很難被工業(yè)化應(yīng)用[1]?；痣姀S通過摻燒煤泥可以大幅節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，但由于煤泥含水量較高，故其摻燒比例應(yīng)較小[2]。為此，文獻(xiàn)[3-4]探討了煤泥烘干技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用，主要采用煤泥烘干機(jī)進(jìn)行入爐煤質(zhì)烘干，但煤泥烘干機(jī)存在電耗較高、安全性不高的問題。為此，本文研究了一種采用蒸汽供熱地暖管的新型煤泥烘干系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)低溫干燥，相比于傳統(tǒng)的干燥設(shè)備安全性更高。煤泥中含有易燃易爆的有機(jī)物質(zhì)，因此在干燥過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，而采用蒸汽供熱地暖管的新型煤泥烘干系統(tǒng)利用蒸汽傳熱地暖管對煤泥進(jìn)行干燥處理，避免了直接接觸高溫空氣而導(dǎo)致的煤泥自燃和爆炸等問題，提高了生產(chǎn)的安全性和可靠性[5]。

1 現(xiàn)狀概述

某電廠原生產(chǎn)干煤泥的工藝為晾曬煤泥，通過太陽直接進(jìn)行晾曬。現(xiàn)要提高煤泥產(chǎn)量，將工藝更改為采用蒸汽烘干煤泥，通過在新建煤棚設(shè)置煤泥烘干裝置來提高干煤泥的產(chǎn)量。

新建煤棚分為三塊，針對新建煤棚一區(qū)（長115 m、寬66 m）地面布置地暖式煤泥烘干系統(tǒng)。在煤廠地面鋪設(shè)換熱管，通過散熱的方式對煤泥進(jìn)行烘干。烘干系統(tǒng)采用蒸汽作為熱源，蒸汽從臨機(jī)母管上預(yù)留接口取用。鑒于煤泥的烘干要求為將水分從26%降到17%，故設(shè)計(jì)蒸汽的參數(shù)為0.5～1 MPa，溫度為260～280 ℃，經(jīng)過換熱管，最后出來的為凝結(jié)水，水的壓力為0.5 MPa，溫度為151 ℃。煤泥采用自然堆高的形式，經(jīng)過試驗(yàn)，煤泥自然堆高的高度大約為1.5 m。

煤泥烘干系統(tǒng)散熱管屏分為8組，每組設(shè)置一個(gè)進(jìn)口、出口集箱，在進(jìn)口連接管上設(shè)置手動(dòng)、電動(dòng)閥門調(diào)整蒸汽流量及溫度。散熱管采用?60×4 mm、材質(zhì)20-GB/T 3087的碳鋼，管子節(jié)距為0.5 m，地面鋪設(shè)面積約7 800 m2。設(shè)計(jì)管屏上鋪設(shè)粉煤灰及煤矸石，為保障受熱面管屏不被工程機(jī)械操作時(shí)損傷，在第6、7、8組管屏部分區(qū)域用槽鋼形成框架支撐鋪設(shè)360 m2鋼板。

2 煤泥烘干系統(tǒng)組成

新建煤泥烘干系統(tǒng)由換熱管屏、進(jìn)口蒸汽管道、回水管道、儀表控制四部分組成，如圖1所示。

圖1 新建煤泥烘干系統(tǒng)圖

2.1 換熱管屏

為提高效率，將整個(gè)管屏分為8個(gè)小管屏（模塊），每個(gè)模塊設(shè)置一個(gè)進(jìn)口集箱（規(guī)格：?219×6 mm；材質(zhì)：20-GB/T 3087）、一個(gè)出口集箱（規(guī)格：?219×6 mm；材質(zhì)：20-GB/T 3087），模塊中的換熱管數(shù)量為16（17）根，管子節(jié)距為0.5 m，換熱管采用規(guī)格為?60×4 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的碳鋼；模塊寬度為8 m（8.5 m），模塊長度為11.63 m，在模塊長度方向換熱管設(shè)置15個(gè)π型膨脹彎，為方便排水，將管屏與水平面設(shè)置一個(gè)0.3°的夾角。換熱管屏材料規(guī)格如表1所示。

表1 換熱管屏材料規(guī)格

2.2 進(jìn)口蒸汽管道

進(jìn)口母管經(jīng)過煤棚西側(cè)，到煤棚南側(cè)，由8個(gè)進(jìn)口連接管與8個(gè)模塊進(jìn)口集箱相連，進(jìn)口母管在西側(cè)設(shè)置7個(gè)π型膨脹彎，在西側(cè)設(shè)置4個(gè)π型膨脹彎；進(jìn)口母管由規(guī)格為?325×8 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的管子及規(guī)格為?325×8 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的90°長半徑彎頭（GB/T 12459—2017）組成，模塊進(jìn)口連接管由規(guī)格為?133×4.5 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的管子及規(guī)格為?133×4.5 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的90°長半徑彎頭（GB/T 12459—2017）組成。進(jìn)口蒸汽管道材料規(guī)格如表2所示。

表2 進(jìn)口蒸汽管道材料規(guī)格

2.3 回水管道

每個(gè)模塊的出口集箱通過出口連接管將凝結(jié)水匯集到水箱，通過水泵將水箱內(nèi)的凝結(jié)水送至鍋爐除氧器中。每個(gè)模塊設(shè)置一個(gè)出口連接管，連接管由規(guī)格為?133×4.5 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的管子及規(guī)格為?133×4.5 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的90°長半徑彎頭（GB/T 12459—2017）組成；水箱采用t12的Q245R鋼板制作為圓形臥式水箱；水泵出口回水管由規(guī)格為?219×6 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的管子及規(guī)格為?219×6 mm、材質(zhì)為20-GB/T 3087的90°長半徑彎頭（GB/T 12459—2017）組成?；厮艿啦牧弦?guī)格如表3所示。

表3 回水管道材料規(guī)格

2.4 儀表控制

為控制及檢測烘煤裝置消耗的蒸汽量，在進(jìn)口母管上設(shè)置一個(gè)手動(dòng)閘閥、一個(gè)電動(dòng)閘閥、一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、一個(gè)蒸汽流量計(jì)、一個(gè)溫度計(jì)、一個(gè)壓力表、兩個(gè)放水閥門；在每個(gè)進(jìn)口連接管上設(shè)置一個(gè)電動(dòng)截止閥、一個(gè)手動(dòng)閘閥，每個(gè)進(jìn)口集箱設(shè)置一個(gè)截止閥用于放水，在每個(gè)出口連接管上設(shè)置一個(gè)疏水閥、一個(gè)手動(dòng)閘閥、一個(gè)溫度計(jì)；水箱上設(shè)置一個(gè)帶遠(yuǎn)程顯示的液位計(jì)、一個(gè)安全閥、一個(gè)壓力表、一個(gè)排氣閥、一個(gè)放水閥，水泵采用一備一用，每個(gè)水泵前后都需設(shè)置一個(gè)截止閥，在回水管靠近鍋爐除氧器端設(shè)置一個(gè)壓力表、一個(gè)溫度計(jì)、一個(gè)手動(dòng)閘閥。

2.5 管道保溫

采用 “硅酸鋁纖維氈+鐵絲+鋁皮” 的形式對管道及集箱進(jìn)行保溫，管道及集箱大于DN50保溫厚度為160 mm，管道小于DN50，采用硅酸鋁纖維繩，保溫厚度為30 mm。新建煤泥烘干系統(tǒng)需要增設(shè)保溫的元件包括換熱管屏、管道、水箱、閥門本體等。以換熱管屏加裝保溫為例，如圖2所示。

圖2 換熱管屏保溫示意圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證方案及結(jié)果

為檢驗(yàn)煤泥烘干系統(tǒng)的烘干效果，驗(yàn)證系統(tǒng)鋪設(shè)煤矸石及鋼板兩種方案的可行性，收集相關(guān)參數(shù)，摸索優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行方式，為后期煤泥烘干系統(tǒng)的投運(yùn)、煤泥堆存、優(yōu)化整改等提供依據(jù)，決定對煤泥烘干系統(tǒng)開展烘干試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)分為兩種方案進(jìn)行，一種是將煤泥堆放到鋪設(shè)有鋼板的管屏上進(jìn)行試驗(yàn)，另一種是將煤泥堆放到鋪設(shè)有煤矸石的管屏上試驗(yàn)。

方案一：試驗(yàn)在煤泥烘干系統(tǒng)鋪設(shè)鋼板的第6、7、8組管屏上進(jìn)行，該區(qū)域管屏底部墊60 mm厚的粉煤灰，管屏表面鋪設(shè)δ=16 mm的鋼板，鋪設(shè)面積360 m2，在該區(qū)域管屏上堆放壓干煤泥，并用小型挖機(jī)均勻鋪開，確保煤泥堆放厚度在300、500 mm。煤泥堆放完畢后，對該區(qū)域管屏通蒸汽進(jìn)行加熱，管屏熱量通過鋼板傳出，從而對煤泥進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)水分烘干。

方案二：試驗(yàn)在煤泥烘干系統(tǒng)鋪設(shè)煤矸石的第3、4、5組管屏上進(jìn)行，表面鋪設(shè)厚度約80 mm的煤矸石。將壓干煤泥堆放到該區(qū)域，并用小型挖機(jī)均勻鋪開，確保煤泥堆放厚度在300、500 mm。煤泥堆放完畢后，對該區(qū)域管屏通蒸汽進(jìn)行加熱，管屏熱量通過煤矸石傳出，從而對煤泥進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)水分烘干。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

為了使試驗(yàn)結(jié)果更具對比性，兩種方案采用相同的蒸汽參數(shù)和堆放厚度，進(jìn)口母管蒸汽壓力0.55MPa，溫度271 ℃；蒸汽流量13.2 t/h；烘干時(shí)間29 h。方案一和方案二試驗(yàn)對比結(jié)果如表4和表5所示。

表4 方案一試驗(yàn)結(jié)果

通過表4和表5綜合對比可以得出，兩種方案對堆放厚度300、500 mm煤泥進(jìn)行加熱烘干后的水分平均值分別為18.1%、17.7%和14.03%、12.33%，得出結(jié)論：采用方案一需要大量的鋼板，投資成本較高，方案二烘干效果較好且投資成本更低，為此該廠采用方案二進(jìn)行改造。

4 土建方案

新建的煤棚一區(qū)地面布置地暖式煤泥烘干系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行土建。通過煤泥烘干系統(tǒng)的烘干效果驗(yàn)證，煤棚內(nèi)烘煤區(qū)域場地采用 “毛石+煤矸石+原灰” 進(jìn)行夯實(shí)，毛石厚度不低于350 mm，煤矸石嵌縫平整后鋪設(shè)管道。管道間隙采用粉煤灰（原灰）填平碾壓緊實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不得低于0.96。管道上鋪設(shè)煤矸石厚度80 mm，壓實(shí)系數(shù)不得低于0.96。

土石方工程施工前應(yīng)進(jìn)行挖、填方的平衡計(jì)算，綜合考慮土方運(yùn)距最短、運(yùn)程合理和各部分工程銜接施工等，做好土方平衡調(diào)配，減少重復(fù)挖運(yùn)。溝道表面應(yīng)平整，溝底無反坡、凹兜，溝沿走向?qū)捳恢?，外形美觀，溝內(nèi)無雜物。溝底坡率、截面尺寸、混凝土強(qiáng)度、砌塊及砂漿強(qiáng)度、變形縫位置及數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，采取分段施工時(shí)，必須有施工縫防滲漏的保證措施。

5 結(jié)束語

本文研究了新型煤泥烘干系統(tǒng)在某火電廠煤場中的應(yīng)用，通過在新建煤棚設(shè)置煤泥烘干裝置來提高干煤泥的產(chǎn)量，該新型蒸氣煤泥烘干系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢，使得蒸氣煤泥烘干系統(tǒng)成為當(dāng)前煤泥干燥領(lǐng)域的推薦設(shè)備之一。