鍋爐干式排渣系統(tǒng)改進(jìn)技術(shù)應(yīng)用分析

蘇帥東

（國(guó)電承德熱電有限公司，河北 承德 067000）

我國(guó)火力發(fā)電企業(yè)占有很大的比重，同時(shí)火力發(fā)電廠是水資消耗最大行業(yè)之一。隨著國(guó)家環(huán)保形式的日益嚴(yán)峻，火力發(fā)電業(yè)的節(jié)水、減排工作成為重中之重。鍋爐撈渣機(jī)如采用濕式除渣系統(tǒng)，耗水量為15t/h，年耗水量15t×6000h=90000t。隨著國(guó)家對(duì)城市環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的要求，除渣改造工程是必要的，符合國(guó)家環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水的發(fā)展政策，改造后環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益、另外如采用干式除渣系統(tǒng)，可有效避免或消除因鍋爐燃燒偏離設(shè)計(jì)工況的煤種而導(dǎo)致的頻繁結(jié)焦 、大量掉焦進(jìn)入濕式排渣水封而引起的爐膛滅火事件。

一、熱電廠采用濕式除渣機(jī)與鍋爐穩(wěn)定燃燒的原因分析

（一）某電廠由于燃用的煤種長(zhǎng)期偏離設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致?tīng)t膛結(jié)焦情況加劇。近兩年頻繁發(fā)生掉焦滅火事故。

（二）為防止鍋爐掉焦滅火，必須采取優(yōu)化配煤措施，由于側(cè)重防結(jié)焦煤種摻配，直接影響經(jīng)濟(jì)煤種摻燒，造成燃料成本升高。

（三）由于鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，大量的焦渣落入刮板撈渣機(jī)內(nèi)，造成高溫渣水外溢，存在極高的人身安全隱患；同時(shí)渣水橫流造成鍋爐零米嚴(yán)重污染，影響安全文明生產(chǎn)。

（四）鍋爐結(jié)焦出現(xiàn)大焦塊和大量灰渣時(shí)，經(jīng)常將撈渣機(jī)鏈條卡住或壓死。需降負(fù)荷或鍋爐停運(yùn)處理，影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，此種現(xiàn)象每年均有發(fā)生。

（五）現(xiàn)階段各發(fā)電廠面臨靈活性調(diào)整問(wèn)題，在超低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，鍋爐燃燒穩(wěn)定性極差，如果是濕式除渣，鍋爐掉一個(gè)較小焦塊，就可能造成滅火，干除渣可不受掉焦影響。

（六）如將現(xiàn)有濕式排渣系統(tǒng)改造成干式除渣系統(tǒng)，可提高鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)還可以減少鍋爐運(yùn)行水耗、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少維護(hù)工作量、改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

二、鍋爐采用干式排渣機(jī)改造的可行性技術(shù)論證

（一）改造干式除渣運(yùn)行原理

鍋爐排出的熱爐渣經(jīng)過(guò)渡渣斗（或渣井）、液壓關(guān)斷門(mén)后落到風(fēng)冷式排渣機(jī)輸送鋼帶上，并隨輸送鋼帶一起緩慢移動(dòng)，干式排渣機(jī)兩側(cè)側(cè)壁和排渣機(jī)頭尾部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，利用爐膛負(fù)壓吸入冷空氣，含有部分未完全燃燒可燃物的爐渣在下落過(guò)程和輸送鋼帶上與吸入的冷空氣進(jìn)行逆向熱交換，直接被冷空氣冷卻成冷渣，冷空氣被加熱到250-400℃，熱爐渣溫度由600-850℃降到200℃以下。吸風(fēng)的同時(shí)也將爐渣的熱量回收帶入爐內(nèi)。冷干渣經(jīng)破碎后，由機(jī)械輸送至渣倉(cāng)儲(chǔ)存

（二）干式除渣工藝系統(tǒng)

除渣系統(tǒng)擬采用風(fēng)冷式干排渣機(jī)直接進(jìn)渣倉(cāng)的改造方案，配置一臺(tái)干式排渣機(jī)和2座渣倉(cāng)，干排渣機(jī)出力為5～20t/h，每座渣倉(cāng)直徑6m，容積90m3，可儲(chǔ)存設(shè)計(jì)煤種約14h渣量。每座渣倉(cāng)頂部設(shè)1個(gè)真空釋放閥和1個(gè)脈沖式布袋除塵器，布袋除塵器保證灰塵顆粒排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。為防止下渣不暢，渣倉(cāng)側(cè)壁設(shè)振打裝置，渣倉(cāng)底部還設(shè)2臺(tái)雙軸攪拌機(jī)。渣倉(cāng)布置在鍋爐房外側(cè)，靠近鍋爐房處，下設(shè)運(yùn)渣通道，可供運(yùn)渣汽車直接裝渣，并運(yùn)送至綜合利用點(diǎn)或事故周轉(zhuǎn)灰場(chǎng)碾壓存放。

（三）干式除渣的優(yōu)點(diǎn)

1.干排渣機(jī)通過(guò)引入適量的自然風(fēng)有效冷卻熾熱的爐底灰渣，冷卻用風(fēng)直接和熱渣接觸，渣中未完全燃燒的碳在輸送裝置上繼續(xù)燃燒，燃燒后的熱量和熱渣中所含的熱量，由風(fēng)帶入爐膛，減少爐膛熱量損失；由于干式排渣機(jī)排出的渣為干渣，干渣中的氧化鈣未被破壞，可直接用于建筑材料，干渣的綜合利用效益好；干渣機(jī)相對(duì)于刮板撈渣機(jī)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，占地少等優(yōu)點(diǎn)。

2.大的渣塊落在液壓破碎機(jī)隔格柵上，可繼續(xù)燃燒，并防止下部設(shè)備遭到破壞；

3.冷卻用風(fēng)直接和熱渣接觸，渣中未完全燃燒的碳在輸送裝置上繼續(xù)燃燒，燃燒后的熱量和熱渣中所含的熱量，由風(fēng)帶入爐膛，減少爐膛熱量損失；

4.干式排渣機(jī)排出的渣為干渣，干渣中的氧化鈣未被破壞，可直接用于建筑材料，干渣的綜合利用效益好；

5.底渣在風(fēng)冷式干排渣機(jī)輸渣過(guò)程中連續(xù)額定出力工況下冷卻到100℃以下，連續(xù)最大出力工況下冷卻到150℃以下，干式排渣系統(tǒng)用風(fēng)冷卻熱渣，不需要用水冷卻，節(jié)約了大量水資源，降低電廠運(yùn)行成本；

6.干式排渣系統(tǒng)無(wú)廢水排放，不需要廢水處理系統(tǒng)，有利于環(huán)境保護(hù)；

7.干式排渣機(jī)排出的渣可直接儲(chǔ)存和運(yùn)輸，不需要濕式排渣系統(tǒng)的后處理設(shè)備，節(jié)約投資，減少運(yùn)行費(fèi)用；

8.干式排渣機(jī)運(yùn)行速度底，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；

9.干式排渣機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，節(jié)省大量空間。

10.鋼帶排渣機(jī)利用鍋爐爐膛的負(fù)壓吸入冷卻空氣將熱渣冷卻，冷卻空氣能最大限度地將底渣的熱量帶回爐膛，冷卻空氣量能根據(jù)鍋爐的排渣量自動(dòng)調(diào)節(jié)，且不影響鍋爐的燃燒，在鍋爐運(yùn)行的各種工況下，最大冷卻空氣量不超過(guò)鍋爐相應(yīng)工況下燃燒空氣量的1%。

三、節(jié)能和環(huán)境保護(hù)意義

（一）節(jié)能減排的意義

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境代價(jià)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳。目前，我國(guó)電力工業(yè)以燃煤火電為主，燃煤產(chǎn)生的底渣采用濕式排渣方式不僅耗費(fèi)大量電能，而且濕渣系統(tǒng)也耗費(fèi)了大量珍貴的水資源，因此采用干式排渣系統(tǒng)，是非常有必要的。

（二）節(jié)能減排效益

利用干式排渣系統(tǒng)，采用風(fēng)冷的方式對(duì)渣進(jìn)行自然冷卻，極大地降低了除渣系統(tǒng)的電耗，相比濕渣方案節(jié)約了大量能源，同時(shí)干渣比濕渣具有更高綜合利用價(jià)值、有利于渣的綜合利用，減少灰場(chǎng)占地。間接的使城市環(huán)境空氣質(zhì)量得到改善，具有非常明顯的環(huán)境效益。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

（一）經(jīng)濟(jì)性分析

1.系統(tǒng)改造后，每年節(jié)約水量約9萬(wàn)噸，年耗電量節(jié)約35萬(wàn)度。若水費(fèi)按每噸1元，年節(jié)約9萬(wàn)元；每度電0.35元計(jì)，每年節(jié)約費(fèi)用約69萬(wàn)元/年；干爐渣每噸售價(jià)根據(jù)地區(qū)不同在30-100元/噸不等，按30元/噸，濕渣5元/噸；鍋爐按年運(yùn)行時(shí)間6000h，按15t/h渣量計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益每年約225萬(wàn)/年。由此可見(jiàn)改造后經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.年檢修維護(hù)費(fèi)用：干式排渣系統(tǒng)平均20萬(wàn)元/臺(tái).年，水力除渣系統(tǒng)為80萬(wàn)元/臺(tái).年，年節(jié)約維護(hù)費(fèi)用60萬(wàn)元。

（二）安全效益分析

1.爐底選用可靠關(guān)斷門(mén)，使其不僅具有隔離爐膛和干渣系統(tǒng)的功能，而且有著篩選渣塊，對(duì)大渣進(jìn)行預(yù)擠壓破碎的功能。在關(guān)斷門(mén)平面尾部和干渣機(jī)頭部下料口處均布置監(jiān)視探頭，運(yùn)行人員可以在控制室直接監(jiān)視進(jìn)料和下料情況。以解決爐膛中掉下的大渣焦塊，堵塞碎渣機(jī)無(wú)法破碎的問(wèn)題。

2.在干渣機(jī)尾部安裝機(jī)械張緊裝置。在液壓(氣壓)泵中心無(wú)法正常工作時(shí)，直接采用機(jī)械張緊，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。以解決液壓(氣壓)泵中心故障停止工作時(shí)，張緊裝置無(wú)法正常工作的問(wèn)題。

3.在碎渣機(jī)出口處和干渣機(jī)傾斜上升段底部增加緊急排渣口。在后續(xù)設(shè)備有故障要檢修時(shí)，以不影響整體機(jī)組運(yùn)行為原則，用緊急排渣口快速排渣，事故渣車?yán)呗湓?。以解決緊急事故狀態(tài)的排渣問(wèn)題。

從目前同行業(yè)已投產(chǎn)的干除渣系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況看，設(shè)備運(yùn)行安全可靠，干渣綜合利用發(fā)展前景良好。

五、評(píng)價(jià)結(jié)論

干式排渣系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)成為首選配置，新建機(jī)組幾乎全部采用干式排渣系統(tǒng)，大部分電廠原有濕式除渣系統(tǒng)也大部分進(jìn)行了改造。干式排渣系統(tǒng)從根本上改變了原有的除渣運(yùn)行方式，符合節(jié)能環(huán)保政策，具有提高鍋爐效率、節(jié)能降耗的顯著優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)于西北、華北、東北等缺水和寒冷地區(qū)具有廣泛的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

同時(shí)，干式排渣系統(tǒng)運(yùn)行有效避免由于掉焦造成的爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)，因此也減少了機(jī)組非停風(fēng)險(xiǎn)，在安全穩(wěn)定發(fā)供電、供熱方面有重大意義。