掺配技术

掺配技术（共5篇）

掺配技术 篇1

摘要：沥青路面厂拌热再生技术的研究和应用, 在我国近几年来取得了较大的发展和成绩, 但目前所应用的厂拌热再生技术, 旧料的掺配比例不足30%, 而本技术旧料的掺配比例达到60%~100%, 实现了真正意义上的旧沥青混合料再生循环利用。

关键词：高掺配,厂拌,热再生,沥青混合料

1 本技术研发的意义

沥青路面材料循环利用技术, 简单地说, 就是在对旧路面进行养护维修或大修改造时, 把回收的旧沥青路面材料经过再加工, 作为原材料重新用回到路面建设工程上。在公路建设、养护工程中, 大力推广路面材料的循环利用技术, 是建设资源节约型、环境友好型行业和低碳交通运输体系的重要内容。

随着我国公路建设高峰期的过去, 大量早期建设的沥青路面逐渐进入大中修期, 每年都有越来越多的沥青路面需要翻修, 传统的厂拌热再生混合料旧料掺比例不足30%, 旧料使用率低, 导致大中修期积聚的旧沥青铣刨料绝大部分用于基层, 或用于低等级道路, 物不尽其用, 造成极大的浪费。高掺配厂拌热再生沥青混合料技术, 通过对现有旧沥青混合料热再生技术的改进, 提高了再生沥青混合料中旧料的掺配比例, 掺配比例达到60%~100%, 使旧沥青铣刨料在再生技术中得到充分有效地利用, 实现了真正意义上的旧沥青混合料再生循环利用, 它是一项符合我国公路建设养护可持续发展要求的有效措施。

2 本技术设备组成及工艺流程

本技术主要生产设备由拌和设备、除尘设备和改性剂的添加设备组成, 其中拌和设备主要由冷料仓、旧料提升设备、加热滚筒、热料仓、拌缸、引风机等组成;除尘设备主要由热除尘、水除尘等设备组成;再生剂添加设备主要由再生剂储存罐、输送泵组成。

生产工艺流程为:沥青铣刨料经装载机装入冷料仓后, 通过皮带传递给旧料提升设备, 由提升设备送入加热滚筒, 加热后经热料筛进入热料仓, 然后进入拌缸, 加入新的沥青、矿料和再生剂后, 形成新的符合技术指标的混合料。

燃烧未尽的沥青烟气和部分粉尘, 在加热滚筒处通过引风机送入热除尘、水除尘, 经过除尘净化后达标排放。

3 试验段的铺筑及检测的各项指标

我方协同各参与方于2015年10月份, 在肃临线K87+000~K88+000段上, 进行了1km的试验段试铺。试铺试验是在原有路段上加铺4cm热再生沥青混凝土, 为减少了下承层对加铺层的影响, 我们所选定了原路面基本完好, 只有少数的横向裂缝和纵向裂缝, 基本上无沉陷, 能够保证加铺下承层强度和整体性的段落, 并且本段车流量大, 重载车辆多, 能够充分验证加铺层的使用性能。

本次试验段施工, 采用100%旧沥青铣刨料循环使用, 充分利用原有旧沥青混合料中的石料和沥青, 新添加沥青用量为1.8%, 改性剂用量为新添沥青用量的4%, 不添加任何新石料。

通过试验得到混合料沥青用量为4.6% (抽提试验) , 沥青混合料压实密度均值为2.378g/cm3, 吸水率为0.6% (钻芯表干法) , 马歇尔稳定度均值为20k N (高速及一级公路规范要求不小于8k N) , 流值为2.5mm (高速及一级公路规范重载要求1.5~4.0mm) , 动稳定度值为3543次/mm (夏炎热地区1-3, 1-4区普通混合料不小于1000次/mm, 改性混合料不小于2 800次/mm) , 摩擦系数摆值BPN20均值为54, 路面基本不透水。

通过试验段的试铺, 已证实热再生混合料生产技术已基本稳定, 混合料的质量能够满足现有沥青混凝土施工工艺的要求, 各项指标良好。

4 项目特点

高掺配厂拌热再生沥青混合料项目, 不是低掺配技术的简单升级, 它的研发成功填补了业内空白, 本技术主要具有以下特点:

4.1 沥青铣刨料掺配量高, 掺配量可达60%~100%。

目前, 我国干线路网已建成, 改建养护工程日益增多, 据统计, 我国每年国省干线公路大中修里程占总里程的比例约为13%, 我国仅干线公路大中修工程, 每年生产沥青路面旧料达1.6×108t。就全国而言, 现有厂拌热再生混合料旧料掺配比例不足30%, 旧路面材料回收利用率低下。本技术旧料的掺配比例可达到60%~100%, 大大提高了铣刨料的掺配比例, 更加有效地利用了旧沥青混合料料, 节约了社会资源。

4.2 能够减缓原材料的运输压力, 减少对工期的影响

很多平原地区, 筑路所用的石料, 均从外地运距, 而且运距远, 耗材量大, 运输材料的车辆还多为重车, 这必然会给交通运输带来很大压力, 同时, 在紧张施工时期, 如原材料因交通条件限制, 无法运到现场时, 还会影响施工工期。本技术所用的材料大部分为旧沥青混凝土铣刨料, 运输在短距离内进行, 在需要的情况下才掺配少量新材料, 运量很小, 在很大的程度上减缓了交通运输压力, 也减少了因原材料运输, 对工期造成的影响。

4.3 经济环保

本项目能节约工程投资, 相对普通沥青路面而言, 主要表现在沥青、砂石材料的节约上, 但也会有一些需增加的费用, 主要包括旧料的收集, 再生剂的使用, 设备的改造等方面。从总的成本分析来看, 应用本技术所生产的混合料成本比新拌沥青混合料的成本还是降低很多, 有可观的经济价值。而且, 本技术所用原材为沥青混凝土铣刨料, 变废为宝, 降低了碳排放量, 保护了生态环境, 促进了社会的可持续性发展。

5 结语

2015年10月26日至29日, 国家审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》, 把“加强生态文明建设”作为“十三五”规划的十大目标之一。本技术与坚持节约资源和保护环境的基本国策, 坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针相符合, 对推进绿色发展、循环发展、低碳发展, 有着重要意义。我们相信, 本技术将会有良好的发展空间, 在不久的将来将会被大范围的推广和应用, 为人民创造良好生产, 生活环境, 为保护全球生态安全做出贡献。

参考文献

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[2]GB/T 25033-2010再生沥青混凝土[S].

[3]DB21/T1847-2010 (辽宁省地方标准) 沥青路面厂拌热再生技术指南[S].

掺配技术 篇2

砾石土料抗剪强度高、抗渗性好、压实性能良好。据统计, 国内外100m以上的高土石坝中, 采用砾石土料作为防渗材料的土石坝占总数的70%[1]。高坝采用砾石土作为防渗料已成为发展趋势, 但受地理、地质条件限制, 很多地区的天然土料不能同时满足高坝防渗与抗剪性能要求[2]。因而需要将砾石土和其他土料掺配以改善其工程特性。国内外一般利用人工将黏土和砂卵砾石料进行掺配以解决高坝防渗土料的掺配问题, 还没有黏土和砾石土开挖进行掺配的工程实例[3,4,5]。

毛尔盖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内, 为砾石土直心墙堆石坝, 最大坝高147 m, 总填筑方量约1 100万m3, 其中砾石土心墙填筑157万m3。心墙砾石土填筑料以团结桥料场土料为主, 采区总面积约25.93万m2, 采区分布高程2 170~2 450m, 高差达280m。料场地形起伏大, 坡度一般为25~35°, 如图1所示。根据土性差异, 将有用料层分为上部黏土层和下部砾石土层, 砾石土层与黏土层无特定的分层界面, 往往是上、下部混杂, 随机渐变, 级配、含水率变化较大, 如图2所示。从其物理性质分析判断, 天然含水率平均为3.0%~9.8%, 天然含水率低于最优含水率。

用坑探、探孔的方式对料场进行勘察, 并对探槽的全槽混合料进行各项室内试验后, 总结出了料场土料在开采、加工等方面的如下技术难点。

(1) 土料场地形地质条件复杂多变, 有用层厚度0~20 m不等, 料源分层和级配情况极不均匀, 掺配工艺选择和质量控制难度大。

(2) 土料场内有用层天然含水率低于最优含水率约6%~8%。土料级配和渗透特性差别大, 含水量调整和均匀加水难度大。

(3) 砾石土料填筑强度高, 快速掺配和土料储备难度大。砾石土料填筑强度15万m3/月。

毛尔盖工程天然料场的料源分布和分层情况具有很强的不确定性, 黏土层与砾石土料层均不能单独作为防渗土料, 且含水量偏低。依托该工程, 对高土石坝心墙料料源掺配使用, 含水量调整以及相关施工技术开展试验研究。

1 土料掺配与含水率调整试验

1.1 室内掺配试验

通过分析团结桥土料场的天然级配 (如表1所示) , 发现土料场的砾石土料和黏土料的天然级配均不满足设计要求, 不能单独作为大坝心墙防渗土料, 需要进行掺配后才能使用。为了确定砾石土和黏土的最佳掺配比例, 进行了如下的室内掺配试验。

在整个料场范围内均匀地选择20个试验取料点, 每个取料点取出足够多的土料, 并将砾石土和黏土分离后分别振捣均匀。将这20组土料每组都再按砾石土质量与黏土质量之比为3∶7、4∶6、5∶5、5.5∶4.5、6∶4和7∶3共6种掺配比例做成6份试验样品, 每份样品总重量为10kg。以天然级配中<5mm、<0.075mm和<0.005mm的控制粒径的含量 (最大值、最小值和平均值) 为依据, 分析这6种掺配比例下20组土样掺配后的控制粒径含量。试验级配成果见表2。

分析试验数据发现:砾石土和黏土2种土料按5.5∶4.5的比例掺配时合挌率最高。因此, 根据室内实验成果初步确定砾石土和黏土的掺配比例为5.5∶4.5。

2.2生产性掺配与含水率调整试验

在大规模生产施工之前, 先在大坝下游压重体处进行了生产性试验。采用液压反铲配合20t自卸汽车将砾石土层、黏土层分别挖、装、运至大坝下游压重体。开挖过程中, 及时测定砾石土和纯黏土的P5含量和天然含水率。试验实地图见图3。

根据实验室测定的砾石土和纯黏土的堆积密度, 按砾石土摊铺厚度为0.45m和两者掺配比例为5.5∶4.5 (质量比) , 计算确定纯黏土的摊铺厚度。摊铺黏土采用后退法, 砾石土采用进占法。铺料采用推土机, 并对铺料厚度进行严格控制, 其误差不大于5%, 堆积最大高度控制在5m以内。

下游压重体生产性试验混合料的堆料厚度为3~5m。含水率试验采用沟渠灌水法, 加水坑道横向布置, 坑长3m, 坑宽1m, 坑深1m。水源采用下游压重体附近约80m处的导流洞出口流水, 配合水泵将水源抽至料堆处。

(1) P5含量和含水率的检测。加水后的第5d检测P5含量及含水率, 每个区域抽取5组试样, 试样取样时采用挖土机立面开采取样, 取样同时观察每个探坑内立面含水是否均匀一致。为方便控制砾石土的P5含量, 掺配后的P5含量控制在32%~42%之间;含水率的偏差标准为±2%。根据检测结果分析, 砾石土的P5含量、含水率满足设计要求。部分检测结果如表3所示。

(2) 碾压试验。碾压试验步骤为: (1) 砾质土心墙料摊铺; (2) 碾压; (3) 挖坑取样; (4) 现场描述试验检测。

试验场选择在大坝下游压重体砾石土料储料场边上, 共布置了6个试验块的碾压试验, 每个试验块为4m×16m。场地使用前先进行了洒水找平压实, 并先铺一层0.45m厚的试验土料碾压10遍后作为基层。碾压时采用凸块碾进退法碾压, 碾压行车速度为2km/h。碾压结束后, 在每个试验块上进行挖坑取样。挖坑取样试验检测主要检测干密度、颗粒级配和含水率。每一小试验块挖坑取样10个, 取样试坑随机均匀分布在各试验块上。在试验过程中记录现场碾压情况, 包括:碾压遍数;碾压速度;铺料实际厚度及压实层的厚度;有无弹簧土、表面龟裂及压实后有无剪切破坏现象;上、下压实层结合情况等。

通过试验成果的分析, 包括室内标准击实试验 (重型击实) 时P5含量和最优含水率的关系等, 如图4、图5及表4所示。可以发现: (1) 铺料厚度为0.32m和0.40m的情况下, 碾压10、12遍后其压实度及渗透系数均满足设计要求; (2) 推荐的碾压施工参数为:铺料厚度0.32m时18t凸块碾碾压10遍;铺料厚度0.40m时18t凸块碾碾压12遍;铺料误差不宜大于10%。

经过砾石土层与黏土层的生产性分层掺配和含水率调整试验, 最终通过现场碾压实验证明:砾石土层和黏土层的掺配和含水率调整是成功的, 技术上也是可行的。

2 规模生产的砾石土掺配及含水量调整工艺

2.1 复杂地形地质料场开采技术

由于料源分布规律性差、料源分层不均, 开采时需要根据料场有用层厚度的不同因地制宜选取开采方法:当料层较厚且上下层土料性质不均匀时, 对黏土层和碎石土层采取分层立采, 以便更好地进行掺配和含水量调整。对于砾质土或坡残积风化料采用斜面与立面相结合的混合开采方法。料场开采的工艺流程如图6所示。

2.2 加水系统的建设

砾石土防渗料天然含水率平均值约为6%, 最优含水率平均值约为12%, 则加水量为6%。如按掺配强度为15万m3/月 (堆方) 计算, 则每d掺配5 000m3 (约合7 500t) , 须加水600t。每d加水时间按20h计, 则每h平均须加水30t。

为了达到这一强度要求, 分别在左岸堆料区和右岸堆料区后上方平台上布置一个32m3钢板水池, 补水方式采用高扬程离心泵进行加水。水池的干 (支) 管口径为80mm, 长度现场确定。干管水池端装80SG35-20管道增压泵和截止阀各一个, 干管以下接两条支管至上料马道终端, 每条支管出口端接2×50mm叉管, 每根叉管上装LXS-50水表和截止阀各一个, 出口端装50mm口径消防水带接口。

掺配输水采用从施工水池接钢管 (或加强PVC管) 明铺至上料马道顶端。为便于操作, 掺配场内采用装卸方便的消防水带输水, 现场人工洒水。

2.3 砾石土掺配工艺

以土料的室内试验和料场生产性试验得到的参数为基础, 进行规模生产。经过多次对场区内的地形考察, 将砾石土与黏土的掺配场地选择在大坝上游小黑水河一侧约5km、占地面积约为3万m2的磨子沟空地上。

场地选择后根据现场地形条件、施工流程和贮料周期, 基于运筹学和系统工程原理分析发现:备料场内至少分为3个堆料区, 掺配、贮存、混合回采三道工序将在3个堆料区内形成良性循环作业。使用推土机或装载机, 采用后退法摊铺黏土, 进占法摊铺碎石土, 并控制顶层为砾石土层。在加水及贮料堆养护后, 釆用推土机斜面推料混合形成料堆, 或直接用液压正铲或装载机开挖贮料反复混合, 然后装车上坝。

2.4 砾石土含水量调整工艺

按每5d一次的频率测定碎石土和纯黏土的天然含水率, 并根据含水率测定结果计算每层料单位面积加水量, 按长3m、宽1m、深1m, 间距1m横向布置加水坑道, 加水时按小区域范围总量控制确定坑道加水量。从施工水池接钢管或加强PVC管明铺至上料面, 掺配场内采用装卸方便的消防水带或PE软管输水, 现场人工均匀洒水, 并通过水表计量控制加水量。加水后每5d一次抽样检测料堆含水率, 判断料堆内水分扩散是否均匀, 以确定最短贮存时间, 同时可即时了解料堆表层含水率的变化情况, 以确定料堆表面是否需要补水。闷水时间至少7d后根据含水率检测结果确定是否可以回采上坝。砾石土掺配与含水量调整施工工艺流程以及施工过程如图7、图8所示。

2.5 施工效果

应用项目研究的料场开采和砾石土掺配技术, 减少弃料5万m3, 节约工程建设和施工成本约95万元;应用砾石土含水量定量调整施工工艺, 减少损失水量3万t, 节约工程施工成本15万元。砾石土颗粒级配、干密度、含水量、压实度检测表明, 大坝砾石土心墙填筑满足设计及规范要求。大坝砾石土心墙填筑分部工程共评定1 000个单元工程, 合格率100%, 优良率90.1%。大坝砾石土心墙填筑分部工程质量评定为优良。同时, 该电站在汛前提前8个月成功下闸蓄水并投产, 给“5·12”汶川地震后的藏区经济发展注入了新的活力。

4 结语

根据对砾石土料场砾石土分层情况的勘探工作和室内基础性试验研究, 获得了砾石土和黏土合理的掺配比例。采取分层立采、分层摊铺、加水贮存、斜面推料的工艺措施, 解决了黏土和砾石土料的高质量和高强度掺配难题。采取横向布置坑道, 通过生产性试验证明了砾石土含水量调整技术的可行性。并通过工程应用总结得到了适应规模生产的施工工艺流程。

参考文献

[1]屈庆余.高砾石土心墙坝心墙料加工技术[J].中国水能及电气化, 2011, (10) :39-43.

[2]张锡道, 何昌荣, 王琛, 等.掺砾改性砾石土心墙料的应力应变特性研究[J].岩土工程与地下工程, 2009, 29 (1) :69, 70, 72.

[3]党少明.黑河大坝黏土心墙土料制备与开采[J].水利水电施工, 2009, (2) :16-18.

[4]黄宗营, 吴桂耀, 叶晓培.糯扎渡大坝心墙掺砾土料填筑施工工艺及方法[J].水利水电技术, 2009, 40 (6) :7-10.

掺配技术 篇3

本文从卸煤设备、掺配设备的改进的角度来加强输煤设备的运行可靠性, 进而通过科学合理的煤炭掺配以提高机组的经济性。

1.1 课题背景

(1) 电厂燃煤掺配的意义和重要性。

当前全国电力供需总体平衡, 电煤供需关系总体平衡偏紧, 价格趋向上涨的空间仍然存在。煤炭价格的上涨和煤质的不断下降对火电厂安全经济运行构成了很大威胁。如何提高输煤设备运行效率, 加强入炉煤掺配, 降低燃料消耗, 已成为一个关系电力企业经营成果优劣和生存发展的重要问题。

(2) 当前影响电厂的经济性与安全性的影响。

(1) 煤的热量低会直接增加运输成本, 煤的百公里运输成本在四分之一左右, 这样会大大增加运输成本, 造成人力物力浪费, 增加道路的交通压力。

(2) 煤的灰分多会直接增加磨煤机的电耗, 在发电机组同样负荷下会增加吸风机的电耗与除尘除灰除渣设备的电耗, 直接增加供电煤耗, 同时也增加了除灰的水量, 加剧了灰尘对环境的污染。

(3) 煤的挥发份低, 会造成燃烧不稳定, 增加了锅炉灭火的可能性, 同时为了稳定燃烧, 也增加了燃油用量, 因此增加了发电成本。

(4) 煤中掺入矸石等成分, 会加大有害气体的排放量, 直接增加了脱硫设备的电耗, 同时也加重了环境污染。

2 掺配煤设备存在的问题和改进方向

2.1 存在的问题

当前影响电厂掺配煤设备安全经济运行的主要问题有翻车机牵车机摘、挂钩机构机械故障率高, 重车拨车机摘、挂钩故障易造成系统误动;悬臂斗轮堆取料机轮斗机构振动超限限矩联轴器断裂, 螺旋给煤机螺旋体磨损严重, 筒仓壁粘煤, 筒仓容积减少, 影响掺配煤量的供给等。

2.2 改进方向

(1) 制定行之有效的管理制度。

(2) 做好日常的运行维护, 提高设备运行效率。

(3) 增加技改投资费用, 加大技改力度

2.3 翻车机的改造

重车拨车机油箱油温高报警停机, 迫使全部卸煤系统停运, 给电厂的安全带来了隐患。

改造和解决方法。在原设计的基础上在后腔进油口处增设一内控外排溢流阀, 增加的溢流阀, 使被控制的系统的压力维持恒定, 实现调压, 稳压和限压。在前腔管线上增设调节阀, 控制进出油量。通过加装溢流阀和调节阀后, 实现了最初改造的目的, 油缸前腔压力高, 油缸前腔顺序阀破裂, 大臂下降不平稳, 回油温度高等故障等都消除。通过此次牵车机的液压系统改造, 系统背压大大下降, 再未出现大臂油缸和平衡阀的损坏, 共节约设备更换资金约13万元。

2.4 锅炉燃烧器及制粉系统的改造

(1) 将原一、二层煤粉燃烧器分别改为煤粉直接点火燃烧器和富集型燃烧器, 通过预埋在燃烧器内容量为330 kg/h的油枪小火焰点燃煤粉气流, 遇煤质变化大燃烧不稳可及时投入稳燃。在升、停炉过程中还可以实现点火即可投粉, 节油效果十份明显, 公司2台33万千瓦机组一年启停炉和稳燃用油在150吨左右。改造后每年可节省燃油25吨。

(2) 将制粉系统原径向粗粉分离器改为串联双轴向粗粉分离器, 增强了分离效果, 改善了煤粉的均匀性。并在改造完成后进行了全面性能调整试验, 得出制粉系统最佳运行卡片。

2.5 卸煤系统斗轮堆取料机的技术改造

斗轮堆取料机在取料上煤时, 当回转到30°~90°回转范围内时, 因落煤点不正造成#3甲皮带撒煤严重 (图1) , 煤中石块落入皮带回程段, 易造成皮带断裂, 给企业造成经济损失甚至影响机组降出力运行。

在斗轮机中部落料斗内东、西两侧加装两分料挡板如图1, 斗轮机头部落煤筒改造后, 设备运行正常, 再未发生任何皮带断裂及划伤的安全事件。

3 燃料掺配的目的和方式

3.1 燃料掺配的目的

为确保来煤掺配的科学性, 我们多次进行不同煤种的掺烧试验, 以确定最佳掺配方案。根据设计煤种, 要求掺配后的煤种空干基挥发份14%~18%, 发热量≥5000大卡/千克。

3.2 掺混煤方式 (如图2)

3.2.1 煤场掺配

煤场掺配第一步从源头做起, 严把煤质入厂关。增加煤种间掺烧的可选性;同时合理调度利用煤棚、筒仓的库存煤容量, 严格按照入厂煤的挥发分高、低在煤棚、筒仓指定区域分类堆放, 并建立、健全了煤场示意图和堆、存量台帐, 便于科学调配;无烟煤区、混合煤区、低硫煤区、劣质煤区四级煤类级别并分类存放, 根据不同的特性, 按入炉煤热值范围, 合理进行搭配, 确定掺烧配比方案和燃烧方式, 达到长期稳定运行的效果

3.2.2 筒仓掺配

筒仓掺配可以分为以下几种方法:

(1) 煤场经过一级掺配后, 阳泉无烟煤和山西混煤经输煤皮带通过电动犁煤器同时打至A、B筒仓进行二次掺配, 此种掺配方法简单, 便于操作, 适用于煤质稳定, 热值、硫分、挥发分差异相对较小的煤种间掺配。掺烧比例一般为1∶1或者1∶2。

(2) 阳泉无烟煤和山西混煤分别进入A、B筒仓, 向原煤仓上煤时, 可以通过调整螺旋给煤机转速进行掺配。此种掺配方法主要用于机组高 (低) 负荷试验和特殊要求下的掺配煤需要。此种方式可以根据锅炉需要增减不同煤种的掺配量, 进而提高掺配准确度。但不同煤种掺配比例悬殊较大时需及时向筒仓补充所需煤量。

4 燃料掺配和机组安全经济运行的联系

近年来, 很多电厂先后对不同挥发份煤种之间, 不同发热量煤种之间以及泥煤、高硫煤、无烟煤的掺配掺烧进行了实践, 多年的探索与实践, 已经足以证明, 燃煤掺配掺烧在保证机组安全稳定经济运行、提升企业效益方面发挥着重要的作用。

5 总结与建议

本文从燃料的种类和特点、输煤系统掺配煤设备设备的原理及改进方向, 燃料掺配煤的目的方式及对机组安全性的影响等不同角度, 对燃料燃料掺配煤进行了详细的分析和论述, 提出了当前按燃料掺配存在的问题和改进目标, 对卖方市场下的火力发电企业生存和发展提供了一定的理论基础和技术依据。

6 论文主要结论

本文通过电厂自身企业状况进行煤场掺配、筒仓掺配的同时, 进一步验证了入炉煤掺配的合理性与必要性, 尤其是对无烟煤大胆掺烧的尝试, 成功解决了在当前燃料供应形势严峻的条件下对不符合锅炉设计煤种的燃煤掺配问题。主要结论如下:

(1) 通过对卸煤设备、掺配煤设备的技术改造, 提高了掺配煤效率。

(2) 通过入炉煤的合理掺配, 拓宽了公司采购煤范围, 从而为降低发电成本打下了良好基础。

(3) 燃料掺烧掺配的成功不仅确保了机组安全经济性而且降低了发电成本。

随着电力市场竞争的日益加剧和煤炭市场的复杂多变, 在确保安全的前提下, 深化燃煤掺配掺烧工作, 努力降低发电成本的任务更加艰巨。我们将继续创新思路, 积极实践, 为电力机组安全经济运行作出更大贡献。

参考文献

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[2]国家电力调度通信中心主办.燃料纵横[Z].1999 (2, 3, 4) .

[3]尹世安, 主编.电厂燃料[M].北京:中国电力出版社, 1997.

[4]山西省电力工业局.全国火力发电工人通用培训教材燃料设备运行[M].北京:中国电力出版社, 2000.

[5]国家电力调度中心组.燃料管理工程[M].北京:冶金工业出版社, 1995.

[6]方文沐, 杜惠敏, 李天荣.燃料分析技术问答[M].2版.北京:中国电力出版社, 2001.

掺配煤在燃烧无烟煤电厂中的应用 篇4

1 电厂燃煤情况概述

某电厂一期安装6台福斯特惠勒公司 (以下简称“FW公司”) 产350 MW的“W”火焰锅炉, 为亚临界、一次中间再热、拱形单炉膛“W”火焰、平衡通风、固态排渣、露天布置、自然循环汽包型燃煤锅炉。制粉系统为双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统, 配有4台D-10-D型磨煤机、2台入口导叶调节离心式一次风机, 煤粉燃烧器采用双旋风筒煤粉分离式燃烧器;二期安装2台东方锅炉厂引进FW公司技术制造的锅炉, 型号为DG2060/17.6-II3, 为亚临界、一次中间再热、拱形单炉膛“W”火焰、平衡通风、固态排渣、露天布置、自然循环汽包型燃煤锅炉。

该电厂实际燃煤与设计煤种的差别:电厂实际燃煤比设计煤种硬, 挥发分也比设计值低, 导致锅炉燃烧偏离设计值, 而且由于电厂用煤量太大, 一天接近3万t的用煤量, 使电厂选择煤种的可能性也大大降低, 进一步加剧了锅炉燃烧问题。

其中数据为日耗煤量 (1 d按20 h计算) ;一期年耗煤量按6 000 h/a计算, 二期年耗煤量按5 500 h/a计算。受煤质变化的影响, 机组实际耗煤量要比以上数据大, 煤质越差, 耗煤量越多。按每天24 h全额定负荷计算, A系统日耗煤量大约12 000 t/d, B/C系统日耗煤量大约18 000 t/d;实际A系统日耗煤量10 256 t/d, B系统日耗煤量14 871.2 t/d。该电厂的实际燃煤特性, 见表1;电厂锅炉耗煤量情况, 见表2[1]。

2 电厂煤源和设计原因引起的锅炉燃烧问题

由于电厂用煤量大, 很难满足电厂的燃煤达到设计要求, 而且电厂设计原因, 磨煤机选型偏小, 设计煤种的哈氏可磨系数HGI为55, 而实际哈氏可磨系数可能才达到38, 由于煤的可磨系数较设计值偏低, 在运行中, 磨煤机的磨制能力达不到要求, 往往使高负荷时煤粉变粗, 燃烧状况变差, 造成恶性循环。该电厂“W”火焰锅炉从调试到现在出现的燃烧状况及问题和原因分析如下[2,3]。

2.1 高负荷稳燃特性较差

锅炉在高负荷时, 燃烧不稳。具体表现为:炉膛负压波动较大, 燃烧器火检闪烁, 炉膛温度降低, 稍有外界扰动, 即可能造成灭火。以燃烧哈氏可磨系数为38左右的阳城当地小窑煤为例, 4台磨煤机运行, 燃烧较为稳定的负荷约在220~280 MW之间, 此阶段可进行正常的吹灰操作, 280~320 MW负荷锅炉尚能勉强运行, 但燃烧已较前脆弱, 吹灰时需要使用油枪助燃。320 MW以上负荷燃烧非常脆弱, 燃烧器下部的炉膛温度从稳燃状态的1 100~1 200℃降至900℃左右, 此时, 锅炉已不能保证安全运行, 需投入2只以上油枪助燃。燃烧接近设计煤种的成庄煤, 锅炉满负荷时可以不投油枪, 但燃烧状况较差, 不能安全地进行吹灰操作是不容置疑的。

与此相反, 低负荷稳燃特性较好。锅炉不投油3台磨煤机可以稳定运行在160 MW左右, 此时, 锅炉燃烧状况仍相当稳定, 影响锅炉负荷进一步降低的因素如下:一是二次风量的降低受到诸多手动风门的限制, 相对比较二次风量较大;二是受磨煤机的低风量保护的限制。

2.2 燃尽性能差

锅炉的燃尽性能较差, 灰渣可燃物含量较高, 且随着锅炉负荷的升高, 呈显著上升趋势。即使是燃烧较高挥发分、较高可磨系数的高平煤, 底渣可燃物含量为8.14%, 飞灰可燃物含量为15.28%, 距设计要求仍然相差较远。对于高平煤, 经过较为精细的调整, 灰渣可燃物含量可能会有所降低, 向设计值靠拢, 而燃烧阳城当地小窑煤所产煤时, 可燃物含量为40.55%, 大渣可燃物含量为27.6%, 显然不是经过一般的调整所能解决的。成庄煤同设计煤种比较, 干燥无灰基挥发分Vdaf=9.78, 比设计偏高近2个百分点, 利于燃烧。可磨系数为48, 磨煤机出力及细度可以达到设计要求。飞灰可燃物含量为24.09%, 是为较客观的数据。

锅炉燃尽性能差的原因, 经过分析主要有以下3点:一是高负荷时磨煤机出力增加, 煤粉变粗;二是炉膛高度偏低, 煤粉在燃烧区停留时间短;三是运行氧量偏低, 燃烧不充分。

2.3 磨煤机选型偏小

锅炉设计配有4台FW公司D-10D型双进双出磨煤机, 与国内其他一些300 MW机组配用D-10D型甚至D-11D型磨煤机相比, 显然选型偏小, 尤其是燃烧当地煤, 挥发分较低, 煤的着火性能和燃尽性能均较差, 这样的煤要想安全经济运行, 应该达到设计的煤粉细度 (R75≤15%) 或更低。而由于煤的可磨系数与设计值相比偏低, 在运行中, 磨煤机的磨制能力达不到要求, 往往使高负荷时煤粉变粗, 燃烧状况变差, 造成恶性循环。

2.4 锅炉炉膛高度不够

该炉炉膛尺寸和容积和已运行的阳泉二电厂1号和2号, 上安电厂3号和4号, 鄂州电厂1号和2号 (额定功率300 MW) 完全相同, 上炉膛深度为7 239 mm, 宽度24 765 mm, 高度为23 520 mm, 下炉膛深度为13 345 mm, 宽度为24 765 mm, 高度为15 420 mm。订货谈判时, 该电厂要求FW公司增加炉膛的高度, 但FW公司没有接受。炉膛容积热负荷约为140 k W/m3 (BMCR) , 是全国目前投入运行的“W”火焰锅炉中的最高值 (其他各厂为108~125 k W/m3) , 炉膛过小, 燃烧产物停留时间短, 炉膛出口烟温高, 这是造成飞灰可燃物含量偏高和减温水量偏高的主要原因。

2.5 整体设计评价

该电厂“W”火焰锅炉是FW公司的一个传统的锅炉设计, 同国内其他电厂FW 300 MW级别的“W”火焰锅炉相比, 几乎没有差别, 只是使用的煤质不同。可以看出, 它有同类锅炉低负荷稳燃性能好、调峰能力强的优点, 也有高负荷稳燃性能较差、飞灰可燃物含量较高、减温水量偏大等缺点, 甚至有过之而无不及。据了解, FW公司“W”火焰锅炉并无燃烧挥发分Vdaf在10%以下煤种的优良业绩, 其引以自豪的西班牙康波斯蒂拉电厂使用煤种的挥发分Vdaf在13%以上。且由于实际燃煤的可磨系数与设计值相比偏低、磨煤机的选型偏小、煤粉细度偏大, 使锅炉高负荷稳燃性能更差。

3 掺配煤在该电厂的应用和发展

为了满足锅炉的设计要求, 减小能耗和高负荷的助燃用油, 尽可能地减少二次投资, 最好的方法就是改变煤的特性, 具体方法是在本地无烟煤的基础上, 掺入烟煤, 改变锅炉用煤的特性, 使锅炉燃烧稳定。

用于掺配煤的混煤技术, 就是把各种性质不同的煤均匀地配在一起, 以适应不同的燃烧目的。一般情况下, 混煤燃烧时, 若煤种适当, 混合均匀, 配比合理, 创造良好的燃烧条件, 能发挥组分煤种各自的优越性, 取长补短, 给锅炉的安全和经济性带来良好的影响。目前, 国内外已有一些电厂在煤种掺烧技术方面, 经过不断摸索和实验取得了成功经验。

3.1 该电厂的掺配煤方法和效果

认识到掺配煤的意义, 鉴于其他电厂掺配煤的经验, 该电厂从2010年开始进行掺配煤的工作, 由最初的摸索, 逐渐找到了适合本厂的混煤煤种与比例, 本地无烟煤与陕西、山西吕梁烟煤的混配取得了很好的效果, 达到了掺配煤的目的, 锅炉燃料成本降低, 燃烧稳定。掺配煤虽是一个简单的机械混合过程, 但其燃烧特性并不是组分煤种的简单叠加。3年来, 该电厂的掺配煤在实践中取得了非常大的进步, 现将混配方法和取得的效果介绍如下。

1) 启动阶段, 为了尽可能早地启动磨煤机, 实现以煤换油, 达到减少启动用油量的效果, 4台磨煤机启动前上煤煤种为:A磨煤机煤仓上200 t烟煤, B和C磨煤机煤仓一侧上100 t烟煤, 另一侧不上煤, 启动时启动有煤侧给煤机, D磨煤机上无烟煤, 这样启动时, 当排烟温度达到200℃时, 就可以启动A磨煤机。由于A磨煤机烧的是烟煤, 好着火, 这样启动后, 就可以减少启动用油量。冲转前, 启动B磨煤机, 一并网, 马上就启动C磨煤机。这样, 由于3台磨煤机都是烟煤, 并网后, 油枪就已经全部撤掉, 大大减少了启动用油量, 由原来的无烟煤启动用油量100 t左右, 降低到现在烟煤启动用油量30 t左右, 最低达到24.5 t。

2) 正常运行, 4台磨煤机的配煤方法为:A和C煤仓为无烟煤, B和D煤仓为含有60%烟煤、40%无烟煤的混煤, 这样充分利用烟煤着火容易、快的特性, 起到快速引着无烟煤, 达到稳定燃烧。通过实践, 这样的配煤方法简单可行, 而且能起到高负荷燃烧稳定的作用, 使烟煤、无烟煤的优点互补, 相得益彰。该方法效果非常好, 该电厂燃烧本地无烟煤, 助燃用油量减少1 000 t/a, 现在基本实现了无油助燃, 经济性大大提高。由于煤源紧张, 低负荷时燃烧本地煤多一些, 高负荷时燃烧外地烟煤多一些, 这样, 高负荷时不仅不需要投油助燃, 而且煤耗也大大降低, 标准煤耗能降低2 g/k W·h左右, 如果按该电厂每年发电160亿k W·h电的话, 全年可节约供电标准煤3万t左右。

3.2 该电厂掺配煤后带来的问题

1) 该电厂掺配煤后, 燃烧稳定, 助燃、启动用油量大大减少, 但由于燃烧烟煤, 灰的熔点降低, 炉膛温度提高, 结焦的可能性大大增加, 2011年由于掉焦、塌灰灭火5次, 给锅炉安全带来严峻考验。

2) 掺配煤后, 使用了烟煤, 以前燃烧十余年无烟煤的习惯很难改变, 高负荷时, 运行人员给的送风量偏低, 烟气含氧量控制得也很低, 这样, 不仅增加了锅炉结焦的可能性, 而且不完全燃烧热损失大大增加, 锅炉燃烧效率下降, 经济性降低。

3.3 该电厂掺配煤后带来问题的解决办法

针对燃烧混煤后, 结焦严重的问题, 主要解决办法如下:一是增加吹灰次数, 降低炉膛温度。二是利用检修机会, 减少炉膛未燃带, 进一步降低炉膛温度, 减少结焦, 但未燃带不能减少得太多, 以免影响燃烧的稳定降低锅炉效率。三是改变燃烧调整方式, 以前主要看烟气含氧量, 现在增加烟气CO的含量, 使煤粉完全充分燃烧, 从而提高燃烧效率, 降低炉膛结焦的可能性。四是加强煤质管理, 通过提高煤质, 减少原煤中灰的含量, 从而减小锅炉结焦的可能性。

4 结束语

该电厂的掺配煤工作虽然取得了很大的进步, 但是, 开始时对混煤的燃烧特性及其组分煤在燃烧过程中的相互作用仍然掌握得不够充分, 导致锅炉结焦性严重, 多次造成锅炉灭火事故, 随着解决办法的实施, 问题基本解决, 掺配煤的优越性最大限度地体现出来, 作为目前解决煤源紧张, 煤质不稳定, 锅炉燃烧问题的最有效途径, 该电厂会继续坚持不懈地进行掺配煤工作。

参考文献

[1]金鑫, 南波, 原海峰.集控锅炉运行规程[R].太原:山西科学技术出版社, 2013.

[2]武卫红, 李凯勇.阳城电厂FW型“W”火焰锅炉性能分析[R].太原:山西科学技术出版社, 2010.

掺配技术 篇5

目前，由于“市场煤”与“计划电”之间的矛盾愈演愈烈，发电企业出现了政策性、行业性、阶段性亏损。针对当前煤炭供应状况，探索非设计煤种的掺配方案以及混煤的燃烧特性，现实意义明显。

1 机组设备的概况

九华发电有限公司共有2台300MW机组，锅炉型号为HG-1025/17.5-YM30，为亚临界参数、一次中间再热、控制循环汽包炉，采用平衡通风、直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式，设计煤种为淮北混煤（刘桥矿），燃料特性见表1。煤粉燃烧器采用宽调节比、四角切向布置的全摆动式燃烧器，为中间储仓式制粉系统运行方式。

2 掺煤配烧方案

2.1 掺配数据的确立

根据锅炉的燃烧特性，采用两种或两种之上的煤种，使掺配后的煤种加权平均煤质指标，尽量接近锅炉的校核煤种。主要指标有挥发份、低位发热量、含硫量。

2.2 分时段配煤

机组高峰、低谷、腰荷对煤质的要求是不同的，为了保证机组高峰能顶上去，低谷不烧油，采用分时段配煤方式。

各负荷段对应时段对煤质的要求：

(260MW～300MW）煤质：Qnet,ar≥19MJ/kg;Vad=12～20%；

(260MW～180MW）煤质：Qnet,ar≥18MJ/kg;Vad=12～22%；

(180MW～160MW）煤质：Qnet,ar≥16MJ/kg;Vad=13～25%。

2.3 分仓掺配

机组启、停与低负荷时，采用分仓掺配方式，即将高挥发份煤炭上至C、D磨煤机，低挥发份煤炭上至A、B磨煤机，好处在于保证燃烧底火稳定，节省助燃用油。

2.4 配煤过程中注意事项

(1)确保掺配过程连续均匀，实际掺配比例与规定配煤比例误差不得大于10%。(2)燃用挥发份低于10%的煤炭时，必须与高挥发份煤炭掺配，低挥发份煤的掺配比例最高不能超过40%。(3)船来煤水分大粘性大时，必须与干煤棚煤炭搭配加仓，控制入炉煤全水≯8%，如船来煤全水>12%，禁止加仓，应全部堆至煤场进行晾晒处理。

3 混煤燃烧调整

3.1 燃用劣质煤燃烧调整措施

挥发份<10%或灰份>40%，水分>10%，低位热值<16.5MJ/kg。(1)煤炭较潮时，尽量开大热风门，适当关小再循环风门，控制磨煤机出口温度不低于75℃。要加强对下煤管的检查，及时清理积煤，防止下煤管堵塞。对原煤斗加强疏松，煤斗不下煤时，应及时疏通。(2)发现煤炭中石块等杂物较多时，要加强对磨煤机压差的监视和调整，经常清理木块、木屑分离器，防止磨煤机堵塞；根据来煤煤质情况，控制磨煤机出口温度85～88℃，如挥发份较低，按上限控制。(3)根据煤种、负荷情况，调整粗粉分离器挡板，控制煤粉细度R200≯1%，R90:10～16%，加强对回粉管锁气器的检查，如发现回粉量大、锁气器频繁动作时，及时降低排粉机电流。如锁气器卡、堵时必须及时停用制粉系统，防止煤粉细度异常变粗。(4)在保证煤粉管道不积粉堵管的前提下，应尽可能降低一次风量，以利于劣质煤的着火燃烧。合理调节各给粉机转速，保持下层给粉机较高的煤粉浓度，保证着火的稳定性。(5)加强对一次风动压的监视，防止煤粉管堵塞。卡、跳较频繁的给粉机切手动控制，尽量保持低转速运行，严格执行锅炉本体及空预器吹灰制度。(6)掺烧挥发份较低煤炭时，加强对各受热面壁温、烟压、烟温的监视，如发现异常变化时立即查明原因，并加强蒸汽吹灰，防止尾部烟道再燃烧。(7)对结焦严重的煤种，适当提高氧量，并加强锅炉吹灰。

3.2 燃用高挥发份混煤（挥发分>18%）调整措施

(1)燃烧调整采取均等配粉、均等配风方式，开大中部辅助风（AB、BC1层辅助风），B层周界风挡板开度应大于A层20%左右，在满足负荷的情况下，保持B层给粉机相对较低转速运行。(2)粉管定期吹扫，每次吹扫时间不少于3分钟，并根据着火情况增加吹扫次数。加强对各一次风速、风粉浓度的监视，如风速降低、风粉浓度增大时，应立即降低给粉机转速或停用给粉机，进行吹扫，避免堵管。如吹扫后一次风速仍低于原正常值，联系维护打开弯头处闷头检查清理喷口结焦。如发现一次粉管堵塞，应立即停用该给粉机，关闭一次小风门，联系维护打开各弯头处闷头进行疏通，严禁使用一次风长时间吹扫。(3)如果用高挥发分煤直接加仓，每班接班及班中（3小时）测一次运行给粉机一次风管根部温度并如实记录，一次风管根部温度控制在200℃之内，如发现温度不正常升高立即停止给粉机运行，联系检修人员检查风管及喷口。(4)加强对制粉系统的监视调整，控制磨煤机出口温度70～75℃。调整粗粉分离器挡板，控制煤粉细度R90:16～24%。(5)保持制粉系统运行的稳定性，尽量避免抽粉。若抽粉或运行中因给煤机故障、原煤斗、下煤管堵塞等造成磨煤机断煤时，要及时关小热风门，开启冷风门，控制磨煤机出口温度不超过75℃。(6)尽量减少制粉系统的启停次数。(7)停运的磨煤机热风门、混合风门必须关闭严密；排粉机入口风门必须关闭；冷风门、三次风门、再循环风门必须开启。停运期间以及启动前均应检查磨煤机进、出口温度及系统各处风压正常，防止热风漏入，造成积粉自燃。

3.3 混煤燃烧调整注意事项

(1)如以低挥发份煤（8%）为主进行掺配，必须降低煤粉细度R90，使之与挥发份接近，既有利于稳燃，又有利于燃烬。(2)如以高挥发份煤（20%）为主进行掺配，必须严格控制磨后温度，以≯75℃为准，挥发份越高，磨后温度应控制越低，但以≮65℃为宜。(3)如系大跨距掺配，一定要注意R200，以≯1%为宜。(4)要加强对冷灰斗焦渣的检查。(5)在启动、停止、断煤过程中注意防止制粉系统的爆炸。

4 掺配掺烧效果

从2007年以来，池州九华发电公司探索非设计煤种的掺配掺烧，掺配掺烧成果逐年见效，具体数据见表2:

由表2显示：掺配煤挥发份上限最高可掺至31.99%，下限最低可掺至4.7%，实现了挥发份大跨距的掺配，从停炉后喷燃器口的检查来看，仅有少数喷口存在结焦和钝体烧损的现象，基本保证了锅炉燃烧的安全性。

5 结束语

通过配煤掺烧实践，极大地减少了因煤质变化而限负荷的现象，飞灰可燃物、发电助燃油也有较大的降低。杜绝了因煤质变化导致锅炉结大焦、灭火等恶性事故的发生，避免了因磨煤机堵塞、排粉而限制出力的故障，也改善了污染物的排放。实现锅炉安全稳定运行。

摘要：九华电厂在全国电煤供应紧张,煤质下降的严峻形势下,根据自身机组特性,调整配煤方案,优化燃烧,科学管理,满足了机组正常、安全、稳定运行,为企业带来了良好的经济效益。

关键词：300MW机组,配煤掺烧,安全稳定

参考文献

[1]池州九华电厂300MW机组运行规程[Z].2008.

[2]王运民.电厂混煤燃烧最优掺配比例的确定[J].长沙理工大学学报(自然科学版),2004,1(2):52-54.