FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)磨制污泥的選型研究

張明昌

摘? 要：該文以某污泥耦合發(fā)電項目改造工程為基礎(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題，對環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

該文中對污泥的成分進(jìn)行分析后，確定制粉系統(tǒng)的選型原則，對風(fēng)扇磨煤機(jī)的型號、熱平衡進(jìn)行了詳細(xì)計算，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)扇磨的運行原理。

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

中圖分類號：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，污水處理廠的提標(biāo)升級及污水處理技術(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。我國環(huán)保部出臺的《城鎮(zhèn)污水處理廠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污泥處理處置最佳的可行技術(shù)之一。

國家鼓勵采用干燥焚燒的聯(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、燃煤電廠及水泥廠等焚燒設(shè)備，可以節(jié)約投資成本，同時具有減量化、無害化、資源化、回收能源及消量大等優(yōu)點。

該文選用FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)對污泥進(jìn)行干燥、碾磨粉碎后直吹入燃煤電廠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 某電廠現(xiàn)有煤質(zhì)資料

電廠現(xiàn)已運行的燃用的實際煤質(zhì)成分析見表1，在熱平衡計算中需要考慮燃用煤質(zhì)成分對燃燒的影響。

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個地方的污泥，其相應(yīng)成分見表2。

1.3 電廠提供的煙氣成分

電廠提供實際運行的燃煤的煙氣成分分析見表3，磨煤機(jī)的干燥煙氣將按照燃煤煙氣成分進(jìn)行計算。

2 分析污泥的成分，確定污泥制粉系統(tǒng)選型原則

由于是燃煤電廠污泥耦合發(fā)電改造項目，原系統(tǒng)中已經(jīng)對原煤進(jìn)行粉碎直接吹入爐膛燃燒發(fā)電，無需對燃煤系統(tǒng)進(jìn)行選擇。該系統(tǒng)中只需要對污泥的成分進(jìn)行分析，單獨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）從長期運行考慮，污泥水分會存在較大的變化，選擇的磨煤機(jī)應(yīng)該能適應(yīng)各種水分要求。可以調(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)是專門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)運行原理與選型計算

3.1 FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)運行原理

FMH型風(fēng)扇磨煤機(jī)是中國電建集團(tuán)長春發(fā)電設(shè)備有限公司自主研發(fā)、設(shè)計，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、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)在運行中，通過主電機(jī)帶動打擊輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。打擊輪上裝了8～12組打擊板，高速旋轉(zhuǎn)的打擊板對燃料進(jìn)行撞擊粉碎。燃料的粉碎和干燥在磨內(nèi)同時進(jìn)行，粉碎過程中既受機(jī)械力作用，又受熱力作用。打擊板對燃料的撞擊、燃料與打擊板表面的摩擦、運動燃料與機(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，通過分離器可以將燃料的細(xì)度調(diào)整到滿足燃燒的合適范圍。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通過回粉管道重新進(jìn)入打擊輪中進(jìn)行再次撞擊粉碎，直至燃料細(xì)度合格。在整個運行過程中，風(fēng)扇磨煤機(jī)采用撞擊粉碎、獨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題，具有其他類型磨煤機(jī)所不具備的功能特點。

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，無須單獨配置風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行電耗低，具有良好的防爆性。

3.2 工程要求

工程要求每臺鍋爐配一臺風(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，見表4。

選型計算結(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，完全滿足要求。

3.3 熱平衡的計算

磨煤機(jī)的熱平衡計算是根據(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，F(xiàn)MH275.480型風(fēng)扇磨煤機(jī)完全能滿足燃用污泥的要求。

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題，對促進(jìn)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

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