生物質鍋爐排渣系統存在問題及改造方案分析

【摘要】本文通過對循環流化床鍋爐及鍋爐已投產生物質電廠除渣系統進行充分調研，同時對生物質燃料特性進行充分分析，針對除渣系統的實際情況，制定本改造方案，以徹底解決除渣系統存在問題，改變鍋爐主機受制于輔機的現狀，確保機組安全、穩定運行，提高鍋爐機組運行的經濟性。

【關鍵詞】生物質電廠；鍋爐排渣；存在問題；改造方案；效果分析

1、原輸渣系統簡介

我公司鍋爐排渣采用固定式排渣，除渣系統如圖1所示，主要包括冷渣器、輸渣刮板機、輸渣斗式提升機和渣倉等主要設備，高溫爐渣由A、B兩側落渣管進入冷渣器，在落渣管進口與冷渣器之間設有電動插板門，冷渣器將高溫爐渣冷卻后排至輸渣刮板機，輸送至斗式提升機，由斗式提升機輸送至渣倉。

2、原輸渣系統存在問題

2.1 原輸渣系統存在問題

自我公司#1、2機組投運以來，由于除渣系統無法正常運行，無法滿足鍋爐排渣需求，目前我公司#1、2爐排渣系統存在主要問題如下：

2.1.1 冷渣器堵塞嚴重，排渣量逐漸減小，且堵塞后無法疏通

我公司冷渣器為多管式冷渣器，其外形如圖2所示，高溫熱渣由進渣口進入冷渣器，冷卻后的低溫渣由除渣口排出，其內部結構如圖3所示。其內部為多管式，由多個六邊形管道組成，管道通徑約80mm，且在管道內壁上焊接有加強換熱的肋片，由于爐渣內含有較多大塊石塊，極易卡在管道內造成冷渣器內部堵塞，排渣量逐漸減小，我公司設計最大出力為4t/h，目前由于內部堵塞排渣量已不足1t/h，無法滿足鍋爐正常排渣的需求。而且，由于該冷渣器內部結構的特點，無檢修空間，僅在出渣口端設計有檢修孔，在冷渣器堵塞后，只能由打開檢修孔進行疏通，部分通道堵塞后根本無法疏通。

目前，我公司鍋爐排渣只能依靠冷渣器進口旁路排放高溫熱渣，由人工拉渣至渣場，通過噴水降溫，然后拉至場外，人工排放高溫熱渣存在嚴重的安全隱患，而且排渣成本較高，同時，大量高溫爐渣的熱量難以回收，不利于機組的經濟運行。

2.1.2 冷渣器進渣口漏灰嚴重

鍋爐排渣管與冷渣器進口為套管連接，僅有一金屬密封環密封，密封效果較差，在落渣時，冷渣器及落渣管為正壓，套管處漏灰嚴重。

2.1.3 冷渣器冷卻水分配接頭漏水嚴重

冷渣器冷卻水分配接頭為動靜結合部，動靜結合部分易磨損漏水，如圖4所示。

2.1.4 輸渣刮板機出力不足，且故障率較高

刮板機最大出力設計為4t/h，而兩臺冷渣器最大出力為8t/h，當入爐燃料為樹皮、樹頭時，由于燃料中含有不可燃物較多，排渣量較大，此時，刮板機無法將冷渣器排出的爐渣輸送至斗提機，造成刮板機堵塞，致使整個除渣系統無法正常運行。另外，爐渣經常含有較大石塊及其他不可燃物，由冷渣器排出后進入刮板機，經常造成刮板機卡死，或造成刮板機斷鏈，故障率較高。

由現場實際運行情況分析，由于生物質燃料中不可避免會攜帶部分大塊不可燃物，刮板機在輸送過程中易卡死，所以，在我公司除渣系統輸渣部分不易采用刮板輸送。

2.1.5 落渣管電動門動作不靈活

落渣管上設計有電動閘板門，由于爐渣溫度較高，造成電動頭頻繁故障，同時，閘板材質為Q235，高溫情況下易發生變形，造成閘板門卡死，開關極其困難，無法實現隔離高溫爐渣，檢修下游設備的目的。

3、輸渣系統技術改造設計方案

通過對凱迪電力生物質電廠和燃煤電廠循環流化床鍋爐除渣系統進行充分調研，同時，針對我公司除渣系統存在問題，以及我公司燃料特性，制定除渣系統研究設計改造方案：

3.1 原多管式冷渣器設計采用滾筒式冷渣器

滾筒式冷渣器其滾筒直徑為1.65m，內部空間大，大塊渣塊、石塊及其他不可燃雜質進入冷渣器后，不會造成冷渣器內部堵塞，在冷渣器進渣管采用特殊結構設計，避免由于大塊石塊在冷渣器進渣管造成卡澀，可實現最大允許入料粒度可達150mm，由于生物質燃料收集過程中不可避免夾雜少量石塊及其他不可燃雜質，滾筒冷渣器可徹底解決由于大塊石塊及不可燃雜質造成冷渣器堵塞無法排渣的問題，可以滿足鍋爐正常排渣的需求。由于受我公司鍋爐0m空間位置限制，采用膜式水冷滾筒冷渣器，同時冷渣器內部采用分倉結構設計，大大減小了冷渣器體積，保證足夠的安裝空間。膜式水冷滾筒冷渣器滾筒由膜式水冷壁組成，同時冷渣器內部采用分倉結構設計，大大增加了換熱面積，在減小冷渣器體積及確保冷渣器出力的同時保證排渣溫度在80℃左右。

冷渣器增加負壓風吸塵管，負壓風管接至鍋爐空氣預熱器與省煤器之間，使冷渣器內部形成微負壓，確保內部粉塵不外揚。

經實際測算，目前我公司鍋爐排渣量約為4t/h，為滿足鍋爐正常排渣的要求，改造后滾筒冷渣器設計出力為6t/h，每臺鍋爐配2臺冷渣器，確保在1臺冷渣器故障的情況，另外一臺冷渣器依然可以滿足鍋爐排渣的正常需求。

3.2 冷渣器進、出口增加事故排渣旁路

為保證冷渣器故障時鍋爐正常排渣的需求，在冷渣器進渣管上增加事故排渣旁路，當冷渣器故障時，由事故排渣管排放熱渣，同時，為保證冷渣器下游輸渣設備故障時不影響鍋爐正常排渣，在冷渣器出口增設事故排渣旁路，當下游設備故障時，可由冷渣器出口事故排渣旁路排冷渣。

3.3 原輸渣刮板機設計為鏈斗輸送機

由于生物質燃料收集過程中不可避免夾雜少量石塊及其他不可燃雜質，極易造成刮板機卡澀、卡死斷鏈等故障，根據已國內已投產生物質發電機組經驗，刮板機并不適合作為生物質電廠輸渣設備。

通過調研分析，同時針對我公司生物質燃料具體特性，改原刮板輸送機為鏈斗輸送機，鏈斗輸送機在輸送物料的過程中，物料與鏈斗不發生相對運動，不會造成鏈斗卡澀、卡死及斷鏈等故障。

3.4 將原刮板機基礎向下挖2m，作為鏈斗輸送機基礎

由于滾筒冷渣器體積較大，出渣口已基本位于0m，將原刮板機基礎向下挖2m，但鏈斗輸送機中心線與原刮板機中心相同，不發生改變。

3.5 更換落渣管插板門

更換原落渣管插板門，選擇耐熱鋼材質插板門，避免由于高溫造成門板變形卡澀，動作不靈活，同時，插板門采用外置密封形式，可是門板與框架留有充足熱膨脹間隙，確保插板門受熱后開關靈活。另外改插板門電動執行機構為氣動執行機構，通過加長連桿將氣動執行機構原理落渣管高溫環境，改善氣動執行機構的工作環境，確保設備安全穩定運行。

4、改造效果分析

4.1 滾筒式冷渣器其滾筒直徑為1.65m，內部空間大，大塊渣塊、石塊及其他不可燃雜質進入冷渣器后，不會造成冷渣器內部堵塞，在冷渣器進渣管采用特殊結構設計，避免由于大塊石塊在冷渣器進渣管造成卡澀，可實現最大允許入料粒度可達150mm。設計改造后滾筒冷渣器出力約為6t/h，每臺鍋爐配2臺冷渣器，約12t/h，滿足鍋爐排渣需求。

4.2 設計排渣溫度約為80℃：冷渣器內部采用分倉結構設計，大大增加了換熱面積，排渣溫度約為80℃。

4.3 鏈斗輸送機采用支撐滾輪與傳動鏈條分開的形式設計，減少阻力，同時在鏈斗機傾角處采用導軌形式，確保轉角順暢，增加設備運行的穩定性。鏈斗輸送機在輸送物料的過程中，物料與鏈斗不發生相對運動，不會發生由于石塊卡死鏈斗機等故障問題。同時，鏈斗輸送機實現全封閉設計，避免揚塵，徹底改變鍋爐0m衛生狀況，鏈斗輸送機出力約15t/h，滿足冷渣器排渣需求。

4.4 改造前#1、2爐排渣基本采用人工排高溫熱渣，再拉至渣場，噴水降溫后裝車拉至廠外，每臺爐排渣人員分4個班組，每個班組共9人，其中排渣、拉渣至渣場6人，捅渣人員3人，渣場熱渣淋水降溫4人，清渣拉至場外需2臺小型鏟車及4臺農用拖拉機，每月#1、2爐排渣人工費約35萬元。

4.5 改造后預計除渣系統電機總功率約30KW，每月電耗成本約22000元，加設備維護費用預計3萬元。除渣系統改造后，冷卻爐渣直接進入渣倉，由渣倉排放至汽車直接拉至廠外處理，拉渣不需費用，改造后預計除渣系統運營成本預計3萬元。

5、結語

發電機組鍋爐輸渣系統研究和應用實施后可實現冷渣器無堵塞，整個排渣、冷渣、輸渣過程無需任何人工干預，鍋爐排渣可以通過冷渣器、鏈斗機、提升機實現連續、間斷的穩定排渣，在整過排、輸過程均能把控制粉塵不外揚，能徹底解決了傳統生物質鍋爐輸渣系統存在的問題，突破生物質鍋爐排渣系統的技術難點，大大促進了生物質鍋爐排渣技術的發展。

參考文獻：

[1] 于謙；生物質發電廠鍋爐風冷干式排渣技術研究[D].華北電力大學.2012

[2] 楊華，柳正信.生物質鍋爐輸料系統存在的問題及解決方案[J]. 能源研究與利用. 2009（03）