燃煤发电厂粉煤灰移动装船一体化解决方案

程志寅

（浙江天地环保科技有限公司，杭州311121）

燃煤发电厂粉煤灰移动装船一体化解决方案

程志寅

（浙江天地环保科技有限公司，杭州311121）

沿江沿海的燃煤发电厂具有规模大、粉煤灰产出量大的特点，但受限于外售渠道单一，较难兼顾安全环保排放和经济效益的最大化。利用移动式装船机，可充分发挥发电厂综合码头的作用将粉煤灰装船外运，同时配设可靠的粉料称重计量装置，实现发电厂粉煤灰安全环保、准确计量地外运，最终确保燃煤发电厂的稳定运行。

燃煤发电厂；粉煤灰；移动装船；一体化

0 引言

粉煤灰作为燃煤发电厂的产出物，随着全社会固废综合利用的深入推广，已从废弃物转化为资源化的产品，尤其在建筑建材行业有着广泛应用。而燃煤发电厂尤其是位于中东部的发电厂，大部分是沿江、沿海甚至海岛上建厂，其产出的粉煤灰外运综合利用的渠道便有了船运的选择。船运有着运量大、运输成本低的特点，这直接从售价上影响客户购销粉煤灰的策略，作为粉煤灰产出方或综合处理商，若有多渠道的外供方案，也易促成客户的购销意向。利用码头装船外运的发电厂不在少数，但对粉煤灰的计量常采用“曹冲称象”式的水线监控，一则不准，二则因无可靠的在线计量手段，易产生廉政风险。因此在条件允许的情况下，有必要利用发电厂综合码头建设粉煤灰装船系统并配套可靠的在线计量手段。浙能台州第二发电厂的粉煤灰项目正是基于这一思路予以开发、实施，并取得了良好的应用效果，以此为例进行详细的分析和说明。

1 粉煤灰装船一体化解决思路

粉状物料装船作为购销的重要渠道之一，目前沿海发电厂、水泥厂等已有广泛应用，但普遍存在码头资源稀缺、在线计量精度低、扬尘控制难、装船效率低等不足。通过对燃煤发电厂粉煤灰装船外运充分调研和分析，浙能台二发电厂对粉煤灰装船系统进行了有效的优化改进，利用发电厂综合码头，采用2台水平移动式装船机，配套可靠的在线计量手段和散装控制手段，确保发电厂粉煤灰安全、环保地外运。

该粉煤灰装船系统采用管道气力输送加移动式装船机装船方式。粉煤灰经气力由陆域输送至码头，粉煤灰输送管道直径DN325 mm，单根管道的输送能力为60 t/h，管道布置在码头后沿，共4根，每2根管道对应1台装船机。每套装船机的额定装船能力为120 t/h，陆域输送的粉煤灰经装船机布袋收尘器（处理风量22 300 m3/h）气灰分离后进入100 m3的缓冲仓，气灰分离后的粉煤灰由缓冲仓经空气斜槽和哈斯勒称重计量装置进入散装头，实现装船。

该粉煤灰装船系统配套的YXL150装船机由缓冲仓、仓底出料系统、计量系统、空气输送斜槽、回转密封装置、驱动装置、回转装置、回转臂、散装伸缩头及牵引机构、料满控制仪、电控柜、除尘器和离心鼓风机等组成，具有出料流畅、装船能力大、料满自动报警停机、能耗低和无粉尘污染等特点，是码头大流量装卸粉煤灰的理想设备。

1.1 充分利用码头资源

发电厂综合码头作为沿海、沿江发电厂建设过程中的配套设施，一般在发电厂竣工投产后便处于闲置状态，充分利用该资源实现固废的外运，是个多赢的选项。

以目前大型燃煤发电厂常规配套的3 000 t级码头为例，其标准长度为138 m，而近海船运粉煤灰的常规杂货船型一般在3 000 t内，3 000 t杂货船的标准长度为106 m，完全可以利用综合码头实现装船。同时通过移动装船机，在粉煤灰装船停运的时间窗口，可利用码头门式吊机进行发电厂脱硫所需石灰石的卸船等散货装卸工作。以浙能台二发电厂综合码头工作时间测算，该码头年吞吐能力达60万t，其中粉煤灰装船为46万t/年，石灰石卸船为14万t/年。如此，充分利用综合码头，实现全部石灰石的供应以及将近60%粉煤灰的船运外售。具体方案见图1。

1.2 全覆盖装船点

常规的粉煤灰装船设施一般都是固定在码头上，如谏壁发电厂、玉环发电厂等粉煤灰装船，采用此种方式，仅通过摇臂的转动，无法全面覆盖装船点，降低了码头使用率和装船效率。而浙能台二发电厂的装船机，若按常规采用固定式装船，其摇臂长度受限于船体宽度（12.8 m），回旋半径为8 m，而1 000 t级杂货船船舱的长度为55 m，3 000 t级散货船船舱长度为75 m，摇臂回旋区域无法覆盖整个船舱。若需更高的装船效率和充满率，则可通过移动船体的位置结合物料的自流来实现。在此思路上开发的移动式装船方式，正是通过水平移动装船机，实现了更为高效的装船作业。装船机结构图如图2所示。

图2 装船机结构示意

1.3 实现粉煤灰在线准确计量

图1 输灰码头装船机布置

长期以来因粉煤灰装船过程中计量无法精确，即便有相应的措施，也因偏差大无法取得质检部门的检定报告并作为商贸结算的依据。为此，广泛借鉴水泥行业的现行粉料计量手段，通过大量的实地调研，目前粉料行业内计量主要有静态计量（如地磅秤、仓泵秤）、动态计量（如科氏力秤、转子秤、冲板流量计、皮带秤）。综合测量精度和安装条件，该项目按哈斯勒冲板式流量计作为计量方案，以120 t/h为例，冲板流量计的设备总体高度为1 658 mm，仅为转子秤、科氏力秤的设备总高度（3 015 mm）的1/2左右，考虑到海上码头设备抗风等级要求高（55 m/s，相当于17级台风），由于固体流量计高度直接影响装船机总体高度，且装船机高度越高则风荷载越大、抗压及抗拔设计等级越高，从而大幅提高整体造价，因此固体流量计在选型时应选用高度低的设备。具体布置见图3。

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图3 粉煤灰计量装置布置

粉煤灰计量装置工作原理如图4所示：当散状物料进入导管，冲击在流量计的检测板时产生水平分力，使其偏移，在测量过程中，物料无阻碍的通过，对生产过程无任何影响。这个偏移的水平力被转变成电信号，由相连接的电子积算仪监测及处理，显示瞬时流量和累计流量。

该计量设备最终能实现全过程的称重计量及重量累计，长期精度为0.43%～0.56%，与电子汽车衡精度相当，较以往按水线测量精度有了质的飞跃，经检定可用于商贸结算。按要求每12个月检定1次，且测量过程实现在线监控，实施累积，大大降低了人工计量的不准确性和廉政风险。

1.4 有效控制扬尘

图4 粉煤灰计量装置原理

粉煤灰物料的堆积密度为750～1 300 kg/m3，物料本身极细，装船过程中极易造成扬尘，尤其在水面波动较大的沿海地带，海风较大，稍有不慎，大量扬尘很难控制。甚至有些不法商户在船面覆盖一层防雨帆布，将含尘尾气通过导管直接引入水面下，造成另一种污染。在规范的设备设计中，装船机的散装头配置负压吸尘至装船机顶的收尘器，但由于海面浪高的因素，无法实时调整散装头与物料表面的贴合度，扬尘由此产生。为此，通过在散装头外围设置橡胶裙边，可自适应地做好卸料端的封闭，全过程有效控制了扬尘的产生。裙边散装头示意见图5，现场照片见图6。

图5 裙边散装头示意

2 运营成本分析

2.1 船运成本

图6 裙边散装头实物

粉煤灰船运具有规模化优势，适合长距离运输，该项目的投资为4 850万元，按20年使用寿命平均折旧计算，年均折旧为242.5万元；生产维护人员共8人，总人工成本为52万元/年；维修费按60万元/年；管理费用为15万元/年；则全年总固定成本为369.5万元/年。另计输送及装船电费为8元/t，按年输送40万t粉煤灰考虑，则粉煤灰装船的综合单位成本约为17.24元/t。调研当地长距离船运费用，综合单价为0.1元/（t·km）；粉煤灰到接收点后的上岸及短驳费按平均23元/t计算。则船运方式外售粉煤灰的综合外部成本TS（不含粉煤灰的出库价）为：

2.2 车运成本

粉煤灰用封闭槽罐车运输，需在放灰区域配置8名生产维护人员，52万元/年；维修费按10万元/年；管理费用为15万元/年；按年输送40万t粉煤灰考虑，则粉煤灰装船的综合单位成本为约1.925元/t；区域范围内的平均车运成本为0.5元/（t·km），则车运方式外售粉煤灰的综合外部成本TC（不含粉煤灰的出库价）为：

2.3 成本分析

船运与车运成本的差异体现在用户侧粉煤灰的取得价格差异，按两者平衡的情况，即：

此时销售平衡的粉煤灰销售距离的临界点x=95.8 km，也即当车运距离大于95.8 km的情况下，具备船运条件的目标客户，采用船运具备充分的成本优势；且由于船运方式具备线路最短的便捷性特点，而大陆与半岛、大陆与海岛间的运输，船运更是具备不可比拟的成本优势，这些成本优势将直接转化为各粉煤灰供应商的竞争优势。因此在条件具备的情况下，积极推进粉煤灰船运，可以不再困斗在100 km左右的区域市场内，可以参与更广泛的粉煤灰市场竞争。如浙能台二发电厂的粉煤灰按此方式远售福建、广东、广西便是这一优势的集中体现。

3 改进建议

粉煤灰装船一体化解决方案是粉煤灰市场逐步完成的产物，充分整合了码头资源、运输资源的优势，可大幅拓宽销售渠道。但由于作业场所及工艺特点所限，仍有如下内容可以进一步完善。

3.1 天气因素影响

目前粉煤灰的船运更多的是敞篷船（钢盖板或篷布遮盖）而非全密闭的罐装船。如雨天情况下，装船时船舱仓体是敞开状态，若不及时在降雨前关闭盖板，粉煤灰受潮或淋湿，将为后续的卸船、运输和使用造成很大困难。为此，对有钢盖板的专用船可考虑正常状态船舱整体保持封闭，同时在与散装头对应的位置开设装船口，装船时通过预设的装船口与散装头对接后在雨天实施装船；而篷布船，按此原理预先准备可与散装头对接的带孔篷布，在船身篷布已全部覆盖的情况下，将带孔篷布覆盖于篷布中的进灰点，接入散装头，可实现雨天装船。另一重要天气影响因素是大风，一旦风浪较大，一则作业不安全，同时也易引起扬尘飘洒。

由于雨天、风天装船风险因素较多，恶劣天气下不建议装船，在出灰及装船组织中仍需合理安排，尽可能安排在合适的天气状况下装船。在沿海一带还会有台风期，在此期间基本按车运出灰考虑。

3.2 需配套设备设置

粉煤灰装船系统不仅仅是设置装船机即可，还需有陆域出灰点，采用气力输送的方式将粉煤灰输送至装船机的气灰分离罐中。气力输送的距离较远，系统也相应复杂，系统投资需相应增加。

4 结语

粉料装船在水泥行业已有多年应用，在发电厂粉煤灰外售中尚处发展阶段，随着国家环保控制标准和执行监督的力度逐渐加强，对环保设施全过程监管。按此一体化方案建设的粉煤灰装船系统，从安全、环保、经济性、灵活性和准确性上均可作为一个切实可行的模板，也是日后其他粉料运输可以借鉴的经验。

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（本文编辑：陆莹）

An Integrated Solution to Mobile Ship Loading of Fly Ash for Coal-fired Power Plant

CHENG Zhiyin
（Zhejiang Tiandi Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 311121，China）

Coastal coal-fired power plants are large in size and can produce large amounts of fly ash.Due to the single sales channel，it is difficult to balance safe and eco-friendly emission as well as maximum economic benefits.By use of mobile loading machine，fly ash can be shipped out via the integrated yard of power plant.In the meantime，a reliable fly ash weighting device is equipped to ship fly ash out of power plant with safety，environmental-friendliness and weighting correctness to ensure operation safety of coal-fired power plant.

coal-fired power plant；fly ash；mobile ship loading；integration

10.19585/j.zjdl.201706014

1007-1881（2017）06-0059-05

TM621.9

B

2017-04-07

程志寅（1974），男，工程师，长期从事燃煤发电厂固废环保处置业务。