干排渣冷卻風對鍋爐效率影響的分析及處理

董智峰

（河北省電力勘測設計研究院 河北石家莊 050031）

1 干排渣系統工作原理

風冷鋼帶和風冷鏈板除渣系統，通稱為風冷干式排渣系統(簡稱為干排渣系統)，干式排渣機為風冷鋼帶機連續運行，高溫爐渣連續落在輸送帶上，高溫底渣在輸送帶上低速運動，在負壓（對煤粉鍋爐而言，其正常運行狀態爐膛為負壓）作用下，受控的環境冷空氣逆向進入風冷干式鋼帶除渣機內部，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注焦點。關于此問題已有多家電廠進行了測試，多數試驗支持下列說法：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折點，如果冷卻風進入爐膛的溫度低于轉折點溫度，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，對應不同的影響鍋爐效率轉折點的溫度點[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的冷卻風量。鋼帶輸渣機殼體設計為全密封結構，各接合面采用非石棉高溫密封墊密封。在排渣機的兩側設有一定數量的進風口，且每個進風口都可手動調節其開度的大小，這些進風口用來對干渣機的進風量進行粗調，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有由智能型電動頭驅動的自動調節風門，它可以根據鍋爐的進風溫度及出渣溫度進行自動調節，以適應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。

在煤質優良且比較穩的電廠中，鍋爐底渣量都比較小，在設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。但是在一些煤質較差且極不穩定的電廠中，鍋爐底渣量偏大，為避免鍋爐底渣在鋼帶機某一局部地區內的堆積，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的進風口，這樣就造成了進入干排渣機殼體內的冷卻空氣量加大，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。冷卻風處理系統示意圖如圖2。

4 結語

本文在干排渣及原理及效率影響分析的基礎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置抽熱風管道，實現了原有干排渣系統的熱空氣的分流，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。在抽熱風管道中設置的與鍋爐給水回路連接的管式換熱器，能夠將熱空氣與鍋爐給水進行熱交換，實現熱量的回收，進一步有效利用熱空氣中的熱量。該系統布置簡單、安裝方便、易于實現，不需要增加大型動力設備，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。

干排渣系統目前在我國的火力發電廠中廣泛應用，隨著煤質的變化渣量的加大，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，還望業內專家指正賜教，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.