生物質(zhì)鍋爐排渣系統(tǒng)存在問題及改造方案分析

【摘要】本文通過對循環(huán)流化床鍋爐及鍋爐已投產(chǎn)生物質(zhì)電廠除渣系統(tǒng)進行充分調(diào)研，同時對生物質(zhì)燃料特性進行充分分析，針對除渣系統(tǒng)的實際情況，制定本改造方案，以徹底解決除渣系統(tǒng)存在問題，改變鍋爐主機受制于輔機的現(xiàn)狀，確保機組安全、穩(wěn)定運行，提高鍋爐機組運行的經(jīng)濟性。

【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)電廠；鍋爐排渣；存在問題；改造方案；效果分析

1、原輸渣系統(tǒng)簡介

我公司鍋爐排渣采用固定式排渣，除渣系統(tǒng)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(shè)備，高溫爐渣由A、B兩側(cè)落渣管進入冷渣器，在落渣管進口與冷渣器之間設(shè)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(tǒng)存在問題

2.1 原輸渣系統(tǒng)存在問題

自我公司#1、2機組投運以來，由于除渣系統(tǒng)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(tǒng)存在主要問題如下：

2.1.1 冷渣器堵塞嚴(yán)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?zé)嵩蛇M渣口進入冷渣器，冷卻后的低溫渣由除渣口排出，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。其內(nèi)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(nèi)壁上焊接有加強換熱的肋片，由于爐渣內(nèi)含有較多大塊石塊，極易卡在管道內(nèi)造成冷渣器內(nèi)部堵塞，排渣量逐漸減小，我公司設(shè)計最大出力為4t/h，目前由于內(nèi)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，無檢修空間，僅在出渣口端設(shè)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?zé)嵩扇斯だ猎鼒觯ㄟ^噴水降溫，然后拉至場外，人工排放高溫?zé)嵩嬖趪?yán)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(jīng)濟運行。

2.1.2 冷渣器進渣口漏灰嚴(yán)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(huán)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(yán)重。

2.1.3 冷渣器冷卻水分配接頭漏水嚴(yán)重

冷渣器冷卻水分配接頭為動靜結(jié)合部，動靜結(jié)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(shè)計為4t/h，而兩臺冷渣器最大出力為8t/h，當(dāng)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(tǒng)無法正常運行。另外，爐渣經(jīng)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(jīng)常造成刮板機卡死，或造成刮板機斷鏈，故障率較高。

由現(xiàn)場實際運行情況分析，由于生物質(zhì)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(tǒng)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(shè)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(zhì)為Q235，高溫情況下易發(fā)生變形，造成閘板門卡死，開關(guān)極其困難，無法實現(xiàn)隔離高溫爐渣，檢修下游設(shè)備的目的。

3、輸渣系統(tǒng)技術(shù)改造設(shè)計方案

通過對凱迪電力生物質(zhì)電廠和燃煤電廠循環(huán)流化床鍋爐除渣系統(tǒng)進行充分調(diào)研，同時，針對我公司除渣系統(tǒng)存在問題，以及我公司燃料特性，制定除渣系統(tǒng)研究設(shè)計改造方案：

3.1 原多管式冷渣器設(shè)計采用滾筒式冷渣器

滾筒式冷渣器其滾筒直徑為1.65m，內(nèi)部空間大，大塊渣塊、石塊及其他不可燃雜質(zhì)進入冷渣器后，不會造成冷渣器內(nèi)部堵塞，在冷渣器進渣管采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免由于大塊石塊在冷渣器進渣管造成卡澀，可實現(xiàn)最大允許入料粒度可達(dá)150mm，由于生物質(zhì)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(zhì)，滾筒冷渣器可徹底解決由于大塊石塊及不可燃雜質(zhì)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(nèi)部采用分倉結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)部采用分倉結(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)壓風(fēng)吸塵管，負(fù)壓風(fēng)管接至鍋爐空氣預(yù)熱器與省煤器之間，使冷渣器內(nèi)部形成微負(fù)壓，確保內(nèi)部粉塵不外揚。

經(jīng)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(shè)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(dāng)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(shè)備故障時不影響鍋爐正常排渣，在冷渣器出口增設(shè)事故排渣旁路，當(dāng)下游設(shè)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(shè)計為鏈斗輸送機

由于生物質(zhì)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(zhì)，極易造成刮板機卡澀、卡死斷鏈等故障，根據(jù)已國內(nèi)已投產(chǎn)生物質(zhì)發(fā)電機組經(jīng)驗，刮板機并不適合作為生物質(zhì)電廠輸渣設(shè)備。

通過調(diào)研分析，同時針對我公司生物質(zhì)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(fā)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(chǔ)向下挖2m，作為鏈斗輸送機基礎(chǔ)

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(chǔ)向下挖2m，但鏈斗輸送機中心線與原刮板機中心相同，不發(fā)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(zhì)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(guān)靈活。另外改插板門電動執(zhí)行機構(gòu)為氣動執(zhí)行機構(gòu)，通過加長連桿將氣動執(zhí)行機構(gòu)原理落渣管高溫環(huán)境，改善氣動執(zhí)行機構(gòu)的工作環(huán)境，確保設(shè)備安全穩(wěn)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(nèi)部空間大，大塊渣塊、石塊及其他不可燃雜質(zhì)進入冷渣器后，不會造成冷渣器內(nèi)部堵塞，在冷渣器進渣管采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免由于大塊石塊在冷渣器進渣管造成卡澀，可實現(xiàn)最大允許入料粒度可達(dá)150mm。設(shè)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(shè)計排渣溫度約為80℃：冷渣器內(nèi)部采用分倉結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計，減少阻力，同時在鏈斗機傾角處采用導(dǎo)軌形式，確保轉(zhuǎn)角順暢，增加設(shè)備運行的穩(wěn)定性。鏈斗輸送機在輸送物料的過程中，物料與鏈斗不發(fā)生相對運動，不會發(fā)生由于石塊卡死鏈斗機等故障問題。同時，鏈斗輸送機實現(xiàn)全封閉設(shè)計，避免揚塵，徹底改變鍋爐0m衛(wèi)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?zé)嵩倮猎鼒觯瑖娝禍睾笱b車?yán)翉S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(nóng)用拖拉機，每月#1、2爐排渣人工費約35萬元。

4.5 改造后預(yù)計除渣系統(tǒng)電機總功率約30KW，每月電耗成本約22000元，加設(shè)備維護費用預(yù)計3萬元。除渣系統(tǒng)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(yù)計除渣系統(tǒng)運營成本預(yù)計3萬元。

5、結(jié)語

發(fā)電機組鍋爐輸渣系統(tǒng)研究和應(yīng)用實施后可實現(xiàn)冷渣器無堵塞，整個排渣、冷渣、輸渣過程無需任何人工干預(yù)，鍋爐排渣可以通過冷渣器、鏈斗機、提升機實現(xiàn)連續(xù)、間斷的穩(wěn)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(tǒng)生物質(zhì)鍋爐輸渣系統(tǒng)存在的問題，突破生物質(zhì)鍋爐排渣系統(tǒng)的技術(shù)難點，大大促進了生物質(zhì)鍋爐排渣技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻：

[1] 于謙；生物質(zhì)發(fā)電廠鍋爐風(fēng)冷干式排渣技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué).2012

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