張明昌

摘? 要：該文以某污泥耦合發(fā)電項(xiàng)目改造工程為基礎(chǔ)，選用風(fēng)扇磨直吹式污泥干燥、摻燒一體化技術(shù)，該技術(shù)特點(diǎn)是污泥直接送入風(fēng)扇磨直吹式系統(tǒng)進(jìn)行干燥、粉碎，干燥粉碎后的污泥以合格的粒度直接輸送至電站鍋爐內(nèi)燃燒發(fā)電。提高污泥的熱能利用效率，節(jié)約投資成本，能很好地解決城市污泥問(wèn)題，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

該文中對(duì)污泥的成分進(jìn)行分析后，確定制粉系統(tǒng)的選型原則，對(duì)風(fēng)扇磨煤機(jī)的型號(hào)、熱平衡進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，確定選用FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)磨制污泥，并詳細(xì)介紹了風(fēng)扇磨的運(yùn)行原理。

關(guān)鍵詞：污泥;制粉系統(tǒng)選型原則;選型計(jì)算;熱平衡計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TK22? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，污水處理廠(chǎng)的提標(biāo)升級(jí)及污水處理技術(shù)的不斷深化，作為污水處理的副產(chǎn)物——污泥。由于污泥含水率高、體積龐大、容易腐化發(fā)臭而導(dǎo)致其難處理。我國(guó)環(huán)保部出臺(tái)的《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》及《污水處理廠(chǎng)污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則》中明確把污泥焚燒或者摻燒作為我國(guó)污泥處理處置最佳的可行技術(shù)之一。

國(guó)家鼓勵(lì)采用干燥焚燒的聯(lián)用的方式，提高污泥的熱能利用效率。污泥摻燒可以充分利用已有垃圾焚燒廠(chǎng)、燃煤電廠(chǎng)及水泥廠(chǎng)等焚燒設(shè)備，可以節(jié)約投資成本，同時(shí)具有減量化、無(wú)害化、資源化、回收能源及消量大等優(yōu)點(diǎn)。

該文選用FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行干燥、碾磨粉碎后直吹入燃煤電廠(chǎng)的爐膛中與原煤一起燃燒發(fā)電，充分利用污泥的熱效率，解決污泥的處理問(wèn)題。

1 工程概況及污泥資料

該工程是在現(xiàn)有的燃煤電站的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化改造，增加干燥、碾磨污泥系統(tǒng)，將粉碎干燥后的污泥直接輸送至鍋爐內(nèi)，與原煤一起在爐膛中進(jìn)行混合燃燒。

1.1 某電廠(chǎng)現(xiàn)有煤質(zhì)資料

電廠(chǎng)現(xiàn)已運(yùn)行的燃用的實(shí)際煤質(zhì)成分析見(jiàn)表1，在熱平衡計(jì)算中需要考慮燃用煤質(zhì)成分對(duì)燃燒的影響。

1.2 摻燒污泥成分分析表

需要干燥、碾磨后摻燒的污泥為駿馬和南城2個(gè)地方的污泥，其相應(yīng)成分見(jiàn)表2。

1.3 電廠(chǎng)提供的煙氣成分

電廠(chǎng)提供實(shí)際運(yùn)行的燃煤的煙氣成分分析見(jiàn)表3，磨煤機(jī)的干燥煙氣將按照燃煤煙氣成分進(jìn)行計(jì)算。

2 分析污泥的成分，確定污泥制粉系統(tǒng)選型原則

由于是燃煤電廠(chǎng)污泥耦合發(fā)電改造項(xiàng)目，原系統(tǒng)中已經(jīng)對(duì)原煤進(jìn)行粉碎直接吹入爐膛燃燒發(fā)電，無(wú)需對(duì)燃煤系統(tǒng)進(jìn)行選擇。該系統(tǒng)中只需要對(duì)污泥的成分進(jìn)行分析，單獨(dú)增加一套合適的制粉系統(tǒng)，將污泥干燥、粉碎后輸送至爐膛中燃燒即可。根據(jù)成分分析，此系統(tǒng)需要具備如下功能。1）污泥全水分較高，需要較高的干燥熱風(fēng)將污泥進(jìn)行干燥，制粉系統(tǒng)需具備較強(qiáng)的干燥能力。2）污泥干燥無(wú)灰基揮發(fā)分高達(dá)81.60%，屬于易燃易爆，制粉系統(tǒng)需要具備良好的防爆能力。3）從長(zhǎng)期運(yùn)行考慮，污泥水分會(huì)存在較大的變化，選擇的磨煤機(jī)應(yīng)該能適應(yīng)各種水分要求?？梢哉{(diào)整干燥劑的混合成分和溫度。4）制粉系統(tǒng)自身必須能具備干燥、粉碎、輸送等能力。5）制粉系統(tǒng)出口溫度需要保證較高的溫度，保證被破碎干燥后的污泥在爐膛里能夠充分燃燒。

FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)是專(zhuān)門(mén)磨制高水分燃料的設(shè)備，具有很強(qiáng)的干燥能力;干燥煙氣屬于乏氣，含氧量低，防爆性好;采用高溫爐煙煙氣進(jìn)行干燥，溫度的可調(diào)性好，可滿(mǎn)足燃料各種水分變化的需求;設(shè)備本身具備干燥、粉碎、輸送功能為一體;設(shè)備出口溫度可高達(dá)180 ℃，能很好地保證燃料在爐膛內(nèi)能充分燃燒。因此，選用FMH風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)是本工程中磨制污泥的最佳選擇。

3 風(fēng)扇磨煤機(jī)運(yùn)行原理與選型計(jì)算

3.1 FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)運(yùn)行原理

FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)是中國(guó)電建集團(tuán)長(zhǎng)春發(fā)電設(shè)備有限公司自主研發(fā)、設(shè)計(jì)，磨制高水分褐煤、污泥及生物質(zhì)等燃料的磨煤機(jī)技術(shù)。

磨煤機(jī)主要由插板伸縮節(jié)、大門(mén)、打擊輪、機(jī)殼、分離器、軸承箱和主電機(jī)組成。主要結(jié)構(gòu)類(lèi)似于風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速一般在400 r/min～1 500 r/min，屬于高速磨煤機(jī)。

FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)在運(yùn)行中，通過(guò)主電機(jī)帶動(dòng)打擊輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。打擊輪上裝了8～12組打擊板，高速旋轉(zhuǎn)的打擊板對(duì)燃料進(jìn)行撞擊粉碎。燃料的粉碎和干燥在磨內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，粉碎過(guò)程中既受機(jī)械力作用，又受熱力作用。打擊板對(duì)燃料的撞擊、燃料與打擊板表面的摩擦、運(yùn)動(dòng)燃料與機(jī)殼上護(hù)鉤的撞擊以及燃料之間的撞擊均屬機(jī)械作用;熱力作用表現(xiàn)在磨煤機(jī)內(nèi)，磨煤機(jī)內(nèi)燃料是被大量、高速旋轉(zhuǎn)的高溫介質(zhì)所干燥的。干燥的結(jié)果使燃料表面塑性降低，易于破碎，甚至在干燥過(guò)程中就有部分燃料自行碎裂。隨著撞擊破碎和爆裂，燃料表面積增大，使干燥過(guò)程進(jìn)一步深化，更有利于破碎，與其他磨煤機(jī)相比，燃料在風(fēng)扇磨內(nèi)大部分處于懸浮狀態(tài)，在干燥過(guò)程中十分強(qiáng)烈，因此它最適合于磨制高水分褐煤、污泥及部分生物燃料等。被粉碎后的燃料在高速旋轉(zhuǎn)的打擊板形成的提升壓力的作用下，被輸送至可調(diào)節(jié)型慣性分離器中，通過(guò)分離器可以將燃料的細(xì)度調(diào)整到滿(mǎn)足燃燒的合適范圍。細(xì)度合格后的風(fēng)、粉混合物直接被輸送至爐膛中進(jìn)行充分燃燒。分離器中不合格的燃料會(huì)通過(guò)回粉管道重新進(jìn)入打擊輪中進(jìn)行再次撞擊粉碎，直至燃料細(xì)度合格。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)扇磨煤機(jī)采用撞擊粉碎、獨(dú)特干燥方式和自我輸送能力，能夠很好解決污泥的黏性和高水分問(wèn)題，具有其他類(lèi)型磨煤機(jī)所不具備的功能特點(diǎn)。

FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)根據(jù)燃料水分的不同，可采用熱風(fēng)、高溫爐煙、低溫爐煙3種不同的煙氣按不同的比例混合后作為干燥劑，具有良好的可調(diào)性和防爆性。高溫爐煙抽自爐膛上部，低溫爐煙取自干式除塵器之后。因此，F(xiàn)MH型風(fēng)扇磨煤機(jī)本身具備干燥、粉碎、輸送功能為一體，無(wú)須單獨(dú)配置風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)行電耗低，具有良好的防爆性。

3.2 工程要求

工程要求每臺(tái)鍋爐配一臺(tái)風(fēng)扇磨煤機(jī)，摻燒的污泥量為11.5 t/h，提升壓頭大于1 700 Pa，見(jiàn)表4。

選型計(jì)算結(jié)果，選用FMH 275.480 （打擊輪直徑為2 750 mm，打擊板有效打擊寬度為480 mm，電機(jī)功率400 kW）型風(fēng)扇磨煤機(jī)的碾磨出力滿(mǎn)足11.5 t/h要求。提升壓頭為1 769 Pa，大于1 700 Pa，能夠?qū)⒏稍锓鬯楹蟮奈勰噍斔椭翣t膛燃燒，完全滿(mǎn)足要求。

3.3 熱平衡的計(jì)算

磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算是根據(jù)的能量平衡的原理，需考慮燃煤的煙氣分析，進(jìn)行熱平衡計(jì)算。

磨煤機(jī)出力為11.5 t/h，采用高溫爐煙380 ℃和120 ℃低溫爐煙二介質(zhì)進(jìn)行干燥，熱平衡計(jì)算后參數(shù)如下。通風(fēng)量46.79 t/h，提升壓頭為1 769 Pa;鍋爐一次風(fēng)率39.88%;磨入口一次風(fēng)溫329 ℃;終端氧含量為6.968%，滿(mǎn)足規(guī)程防爆要求。因此，F(xiàn)MH275.480型風(fēng)扇磨煤機(jī)完全滿(mǎn)足鍋爐污泥與煤粉混合燃燒要求。

4 結(jié)論

首先，按上述原則進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，F(xiàn)MH275.480型風(fēng)扇磨煤機(jī)完全能滿(mǎn)足燃用污泥的要求。

其次，風(fēng)扇磨煤機(jī)采用高溫爐煙及低溫?zé)煔舛橘|(zhì)混合干燥，具有很好的防爆性能。

再次，風(fēng)扇磨煤機(jī)的提升壓頭滿(mǎn)足輸送至爐膛的要求。

最后，選用FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)約投資成本，熱利用率高，能夠很好地解決城市污泥問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家能源局.火力發(fā)電廠(chǎng)制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定：DL/T 5145—2012[S].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2]國(guó)家能源局. 電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則：DL/T 466—2017[S].北京：中國(guó)電力出版社，2018.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)：DL/T 467—2004[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[4]張安國(guó)，梁輝 .電站鍋爐煤粉制備與計(jì)算[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[5]張經(jīng)武，李衛(wèi)東，許傳凱.電站煤粉鍋爐燃燒設(shè)備選型[M].北京：中國(guó)電力出版社，2017.