干排渣冷卻風對鍋爐效率影響的分析及處理

董智峰

（河北省電力勘測設(shè)計研究院 河北石家莊 050031）

1 干排渣系統(tǒng)工作原理

風冷鋼帶和風冷鏈板除渣系統(tǒng)，通稱為風冷干式排渣系統(tǒng)(簡稱為干排渣系統(tǒng))，干式排渣機為風冷鋼帶機連續(xù)運行，高溫爐渣連續(xù)落在輸送帶上，高溫底渣在輸送帶上低速運動，在負壓（對煤粉鍋爐而言，其正常運行狀態(tài)爐膛為負壓）作用下，受控的環(huán)境冷空氣逆向進入風冷干式鋼帶除渣機內(nèi)部，使底渣在輸送鋼帶除渣機上逐漸被風冷卻，未燃盡部分可能進一步燃燒。在輸送過程中冷空氣與高溫底渣進行充分的熱交換，冷卻空氣將鍋爐輻射熱和底渣顯熱吸收，溫度升高到300～400℃左右（相當于鍋爐二次送風溫度），進入爐膛，渣的冷卻溫度則降至100℃左右[2]。

2 冷卻風對鍋爐效率的影響分析

干除渣系統(tǒng)由于冷渣后的熱空氣借助負壓吸入爐膛，對鍋爐效率的影響成為關(guān)注焦點。關(guān)于此問題已有多家電廠進行了測試，多數(shù)試驗支持下列說法：從鍋爐吸熱量平衡的角度分析，爐渣冷卻風進入爐膛的溫度存在著一個影響鍋爐效率變化趨勢的轉(zhuǎn)折點，如果冷卻風進入爐膛的溫度低于轉(zhuǎn)折點溫度，將會造成鍋爐排煙溫度上升，鍋爐效率降低；如果冷卻風進入爐膛的溫度高于轉(zhuǎn)折點溫度，鍋爐排煙溫度下降，在維持吸熱量不變的前提下，燃料消耗量減少，鍋爐效率升高。以上的關(guān)系可以表示為圖1所示的曲線。其中，ΔQ為鍋爐損失的熱量，T為爐渣冷卻風進入爐膛的溫度，該關(guān)系在爐底冷卻風量一定的條件下成立，也就是說在不同冷卻風門開度下，對應(yīng)不同的影響鍋爐效率轉(zhuǎn)折點的溫度點[1]。

圖1 鍋爐熱平衡示意圖

當吸熱量一定時，爐渣冷卻風進入爐膛的溫度則取決于進入干式排渣系統(tǒng)的冷卻風量。鋼帶輸渣機殼體設(shè)計為全密封結(jié)構(gòu)，各接合面采用非石棉高溫密封墊密封。在排渣機的兩側(cè)設(shè)有一定數(shù)量的進風口，且每個進風口都可手動調(diào)節(jié)其開度的大小，這些進風口用來對干渣機的進風量進行粗調(diào)，使其進風量＜鍋爐進風量的1%。另外在干式排渣機的頭部還設(shè)有由智能型電動頭驅(qū)動的自動調(diào)節(jié)風門，它可以根據(jù)鍋爐的進風溫度及出渣溫度進行自動調(diào)節(jié)，以適應(yīng)由于鍋爐負荷的變化，所需要的進風量的要求。從工程實用角度分析，冷卻空氣溫度升高到300～400℃左右（相當于鍋爐二次送風溫度），進入爐膛，冷卻風量約占入爐總風量1%以內(nèi)時，對鍋爐效率無影響或效率略有增加，冷卻風量越小，對鍋爐性能越有利。

在煤質(zhì)優(yōu)良且比較穩(wěn)的電廠中，鍋爐底渣量都比較小，在設(shè)定的鋼帶機運行速度下，落在鋼帶機上的渣量基本上能夠均勻地鋪落在運行的鋼帶上，落在鋼帶上的干渣在鋼帶上與進入干排渣機殼體內(nèi)的冷空氣進行充分的熱交換并進行二次燃燒，冷卻空氣被加熱到300～400℃左右（相當于鍋爐二次送風溫度），進入爐膛，渣的冷卻溫度則降至100℃左右。進入爐膛的熱空氣風量＜鍋爐進風量的1%，對鍋爐效率無影響或效率略有增加。但是在一些煤質(zhì)較差且極不穩(wěn)定的電廠中，鍋爐底渣量偏大，為避免鍋爐底渣在鋼帶機某一局部地區(qū)內(nèi)的堆積，必須加快鋼帶機的運行速度，這樣就減少了熱渣與冷卻空氣的接觸時間，為保證落在鋼帶機上的干渣得以充分冷卻，在運行過程中必須加大干排渣機頭部進風門和排渣機的兩側(cè)的進風口，這樣就造成了進入干排渣機殼體內(nèi)的冷卻空氣量加大，而且冷卻空氣的溫升不能達到預想的要求，溫度未 達 到 300～400℃的大量冷卻空氣由于鍋爐負壓進入爐膛，從而影響到了鍋爐的運行效率。

3 多余冷卻風量的處理措施

圖2 冷卻風處理系統(tǒng)示意圖

為了避免大量的低溫冷卻空氣進入爐膛影響鍋爐運行效率，本文提出了如下解決措施，以減少進入爐膛的進風量：

通過在干排渣機的水平段安裝管道，管道另一端與除塵器進口煙道連接，利用引風機在除塵器中產(chǎn)生的負壓，將干排渣機中的多余冷卻風抽送至除塵器進口煙道，同時在抽氣管道上安裝管式換熱器，將低溫段鍋爐給水引入換熱器與熱風進行熱交換后，再輸送至給水管道，該方法不但將干排渣機中的多余空氣抽出，減少了進入爐膛的空氣，保證鍋爐效率不受影響，為電廠運行帶來直接的經(jīng)濟效益，而且還將熱空氣與鍋爐給水進行換熱，做到了余熱回收利用。冷卻風處理系統(tǒng)示意圖如圖2。

4 結(jié)語

本文在干排渣及原理及效率影響分析的基礎(chǔ)上提出了一種冷卻風處理方案，該方案通過在干排渣機的水平段的尾部設(shè)置抽熱風管道，實現(xiàn)了原有干排渣系統(tǒng)的熱空氣的分流，在保證將日益增長的爐渣可靠冷卻的基礎(chǔ)上，減少了進入鍋爐爐膛的冷卻空氣量，避免了大量冷卻空氣進入爐膛造成的鍋爐運行效率降低。在抽熱風管道中設(shè)置的與鍋爐給水回路連接的管式換熱器，能夠?qū)峥諝馀c鍋爐給水進行熱交換，實現(xiàn)熱量的回收，進一步有效利用熱空氣中的熱量。該系統(tǒng)布置簡單、安裝方便、易于實現(xiàn)，不需要增加大型動力設(shè)備，檢修維護方便，成本較低，在保證正常冷卻爐渣的前提下，合理分流了冷卻空氣，減少了冷卻空氣對鍋爐效率的影響。

干排渣系統(tǒng)目前在我國的火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用，隨著煤質(zhì)的變化渣量的加大，冷卻風的影響以越來越得到電廠的重視，如何正確地進行冷卻風的處理已成為亟待研究的課題。由于工作時間較短，知識儲備不夠豐富，本文提出的觀點難免有不妥之處，還望業(yè)內(nèi)專家指正賜教，以求得出更好更高效的冷卻風處理方式。

[1]樊泉桂,等主編.鍋爐原理.北京:中國電力出版社，2004.

[2]張晶,等主編.風冷式鋼帶輸渣機標準.北京:中國電力出版社，2009.