干式排渣系統對600MW鍋爐熱效率影響研究

王玉瑋 白利皇 朱夏寧

（北京國電富通科技發展有限責任公司，北京 100070）

干式排渣系統對600MW鍋爐熱效率影響研究

王玉瑋 白利皇 朱夏寧

（北京國電富通科技發展有限責任公司，北京 100070）

與濕式排渣系統相比，干式排渣系統具有節水、節能、灰渣資源化等優點。干式排渣系統應用于不同容量鍋爐時，會對機組熱經濟性產生不同程度的影響，如何提高鍋爐熱效率一直是學者們研究的重點。基于國內外現狀，首先對干式排渣系統組成進行分析，隨后給出鍋爐熱效率的計算方法，并重點分析干式排渣系統對鍋爐熱效率的影響。研究表明：該機組采用干式排渣系統后，鍋爐熱效率可提高0.09%左右。

電站 鍋爐 干式排渣系統 熱效率

能源問題一直是全球經濟發展的重要影響因素，隨著GDP不斷增長，能源消耗量也快速增長。為響應我國“節能微排”的號召，燃煤電廠需要提高機組效率，減少用水量和排污量，降低機組的維護成本[1-2]。火電廠在發電過程中需要排放大量灰渣，根據排渣狀態，可分為：濕式排渣系統和干式排渣系統[3]。濕式排渣系統利用冷卻水對爐渣進行冷卻，隨后利用爐渣輸送系統將冷卻后的爐渣排放到存放場所。濕式排渣系統具有以下缺點：第一，每輸送1t爐渣需消耗10t冷卻水，運行成本較高；第二，渣漿為液固兩相流，對彎管和閥門的磨損較大，輸送管材的使用壽命較短；第三，渣漿呈堿性，酸堿度超過廢物排放標準，不可直接排向環境。

與濕式排渣系統相比，干式排渣系統具有節水、節能、灰渣資源化等優點。基于國內外現狀，本文首先對干式排渣系統組成進行分析，隨后給出鍋爐熱效率的計算方法，并重點分析干式排渣系統對鍋爐熱效率的影響，以期為今后干式排渣系統的設計提供參考。

1 干式排渣系統工作原理

由于各機組鍋爐爐底的空間不同，因此，干式排渣系統布置情況也會存在差異，根據輸送方式，其可分為：氣力輸渣系統和機械輸渣系統[4]。氣力輸渣系統又分為正壓輸渣和負壓輸渣，而負壓輸渣較為常用。負壓輸渣系統利用風機的抽吸，將灰渣吸入輸渣系統，利用分離器將爐渣與空氣的氣固兩相流進行分離，并將爐渣輸送到碎渣機，系統組成見圖1。

圖1 干式排渣系統流程圖

整個除渣工藝流程為：鍋爐燃燒后的底渣從爐膛下落到底部的履帶式干渣機鏈板，由于鍋爐內有100Pa作用的負壓，在壓力差的作用下，冷空氣從干渣機鏈板水平槽兩側進風口進入干渣機鏈板，對爐渣進行冷卻。冷空氣被爐渣加熱后進入爐膛，可以減少鍋爐的散熱量，提高鍋爐熱效率[5]。冷卻風和爐渣的傳熱過程為逆向熱交換，冷風吸熱后的溫度可達340～410℃，圖2為干式排渣系統冷卻風示意圖。

圖2 干式排渣系統冷卻風示意圖

2 干式排渣系統對鍋爐熱效率的影響

本文的研究對象為600MW亞臨界燃煤鍋爐，最大蒸發量為2020t/h，屬于一次中間再熱燃煤鍋爐，設計燃料為大同煙煤，鍋爐主要設計參數見表1。

干式排渣系統與鍋爐出渣口連接，渣斗可容納8h排渣量，鍋爐渣井設計工作溫度為900℃，排渣粒徑小于300mm，鋼帶除渣機的額定負荷為69.19t/h，傳送帶速度為0.3～3.8m/min，額定工況出渣溫度一般小于160℃，額定工況所需的冷卻空氣量為68200m3/h。

表1 600MW鍋爐主要設計參數

在火電廠鍋爐熱力計算中，一般采用反平衡法計算其鍋爐熱效率。鍋爐熱效率計算式如式（1）所示。

其中：q2為排煙損失（%）；q3為氣體未完全燃燒損失（%）；q4為固體未完全燃燒損失（%）；q5為散熱損失（%）；q6為灰渣物理熱損失（%）。

在現場進行熱力試驗時，測量排煙溫度、飛灰中的碳含量、爐渣中的碳含量、排渣溫度、排渣質量等參數，并對其進行熱力計算[6]。本文計算時，冷灰斗喉部面積取31.26m2，爐渣冷卻風量分別取總風量的0.87%、1%、1.07%、1.08%、1.11%，合計5種計算工況。每種工況的渣放熱量均為6196MJ/h，排渣機物理散熱量為372.23MJ/h，冷卻風進口溫度為25℃，鍋爐燃燒的總風量為2503t，煤的收到基低熱值為19490kJ/kg。表2給出了不同冷卻風量下的鍋爐熱效率變化情況。

表2 不同冷卻風量下的鍋爐熱效率變化

由表2可知，干式排渣系統冷卻風進入爐膛后，排煙溫度升高，q2增加；但由于冷卻風將爐渣的熱量重新帶入爐膛，導致q6減小。總體而言，應用干式排渣系統后，鍋爐熱效率提高。由于加熱后的風溫不宜過高，因此，最佳工況為：冷卻風量占總風量的1%時，鍋爐效率增加了0.097%。

3 結語

對干式排渣系統組成進行分析，隨后給出鍋爐熱效率的計算方法，并重點分析干式排渣系統冷卻風量對鍋爐熱效率的影響。干式排渣系統冷卻風進入爐膛導致排煙溫度升高，q2增加；但由于冷卻風將爐渣的熱量重新帶入爐膛，導致q6減小。最佳工況為：冷卻風量占總風量的1%時，鍋爐效率增加了0.097%。

[1]王軼鋒，高飛燕.發電廠干式排渣系統對鍋爐效率的影響試驗及分析[J].內蒙古電力技術，2010，（2）：52-53，56.

[2]岳新喜.大型燃煤電站鍋爐干式與濕式排渣系統對比分析[J].華電技術，2012，（6）：22-24，29.

[3]高繼錄，冷杰，許華，等.1 000MW機組干式排渣系統對鍋爐效率影響的試驗研究[J].熱能動力工程，2012，（5）：578-581，595.

[4]張方時，董立臣，閆承先.鍋爐干式排渣系統運行現狀及性能研究[J].黑龍江電力，2011，（4）：250-252，256.

[5]李以善，王同果.我國燃煤鍋爐節能問題探討[J].現代制造技術與裝備，2013，（4）：83-84.

[6]葉承勇.淺談電熱管式電熱鍋爐的設計[J].現代制造技術與裝備，2015，（2）：28-29.

Dry Slag Discharge System of 600 MW Impact on Boiler Efficiency

WANG Yuwei，BAI Lihuang，ZHU Xianing
（Beijing Guodian Futong Science and Technology Development Co.Ltd,Beijing 100070）

Compared with the wet s ludge discharge s ystem, dry slag system has the advantages of water saving, energy saving, ash utilization. Dry slag discharge system is applied to different boiler capacity, different degrees of influence on the therm al efficiency, how to improve the boiler thermal efficiency has been the focus of the scholars study. Based on the status quo at home and abroad, the firs t analys is of dry slag dis charge s ystem, then gives the calculation m ethod of boiler thermal efficiency and dry sludge discharge system are emphatically analyzed the impact on the boiler thermal efficiency. Research shows that: the unit adopts the dry slag discharge system, the boiler thermal efficiency can increase 0.09%.

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