電廠灰斗氣化風(fēng)的新型氣源方式研究

文_楊昕 淮浙煤電有限責(zé)任公司鳳臺發(fā)電分公司

1 技術(shù)背景

在大型燃煤火電廠中，為了解決燃煤燃燒后產(chǎn)生的飛灰，設(shè)置有除塵設(shè)備及相應(yīng)的灰斗。為了增加灰的流動性，在灰斗的椎體部位，設(shè)置有氣化風(fēng)板，將加熱后的熱空氣通過氣化風(fēng)板進(jìn)入到收集的灰中，使灰更松散，流動性更好，便于輸送。氣化風(fēng)系統(tǒng)是由氣化風(fēng)機、電加熱器、氣化風(fēng)板、氣化風(fēng)管道及閥門等組成。其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

現(xiàn)代大型燃煤電廠，一般除塵設(shè)備為4列或以上灰斗。每臺機組至少有32個灰斗。灰斗氣化風(fēng)機風(fēng)量小，一般設(shè)計有一根母管，這種情況下氣化風(fēng)的作用很小，特別在母管末端的氣化風(fēng)基本沒有，造成灰斗下灰困難。

目前，國內(nèi)電廠氣化風(fēng)均為氣化風(fēng)機帶加熱器，或者為氣化風(fēng)機帶蒸汽加熱，經(jīng)過加熱的氣化風(fēng)通至各個灰斗。

2 普通氣化風(fēng)工作原理及特點

2.1 常用氣化風(fēng)機原理及結(jié)構(gòu)

氣化風(fēng)工作原理：灰斗氣化風(fēng)安裝在電除塵灰斗底部，氣化風(fēng)通過氣化風(fēng)機及電加熱，將加熱為100～120℃空氣通過灰斗氣化風(fēng)板吹向貯存在灰斗內(nèi)的料層中，使料層氣化、松散，流動性好，從而能夠防止灰斗搭橋、結(jié)塊。

2.2 常用氣化風(fēng)的弊端

通常電廠用氣化風(fēng)存在很多的問題。

（1）風(fēng)量小。由于灰斗多，平均分配至灰斗的風(fēng)量小。

（2）風(fēng)溫低。由于風(fēng)量小，在支管末端其風(fēng)溫就低，達(dá)不到100～120℃的溫度要求。

（3）壓力低。由于風(fēng)量小，各支路管較多，在支部末端基本沒有壓力。

（4）風(fēng)量分配不均勻。由于管路較多，管徑一致，同時閥門較少，通向各灰斗的風(fēng)量不均勻。

（5）電耗高。由于氣化風(fēng)機及電加熱器24h運行，每臺機組每年電耗高達(dá)23.25萬元。

灰斗氣化風(fēng)長期作用不佳，會引起灰斗堵灰、電場短路等一系列嚴(yán)重問題。

3 原理及關(guān)鍵問題

基于目前灰斗氣化風(fēng)以上問題，是否可以用另外一種新的替代風(fēng)源，在節(jié)能的基礎(chǔ)上，達(dá)到氣化風(fēng)要求，降低電耗。

3.1 熱煙氣作為氣化風(fēng)的原理

（1）熱煙氣溫度。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，灰斗氣化風(fēng)在母管初段，溫度一般為70～90℃，末端風(fēng)溫基本為環(huán)境溫度。根據(jù)這一溫度要求，引風(fēng)機出口風(fēng)溫一般為100～130℃，完全滿足氣化風(fēng)對溫度的要求。

（2）熱煙氣壓力。氣化風(fēng)機出口壓力正常時，在母管末端壓力基本為零，電除塵灰斗內(nèi)為負(fù)壓，因此壓力不存在問題。考慮到堵灰的情況，增設(shè)一臺軸流風(fēng)機，克服灰斗堵灰時的壓差不足問題。

（3）熱煙氣量。風(fēng)量氣化風(fēng)機額定風(fēng)量為840m3/h，風(fēng)量基本不滿足要求，而引風(fēng)機出口風(fēng)量可以根據(jù)需求增加風(fēng)量，所以風(fēng)量完全不需要擔(dān)心。

（4）腐蝕問題。一般情況下電除塵出口煙溫為120℃左右，灰的溫度一般也在120℃，灰斗外部還有加熱裝置，作用是保持灰斗內(nèi)溫度一直在高溫度范圍，使物料的流動性保持在較好的狀態(tài)，也就是說整個的灰斗內(nèi)部溫度在100℃以上。而氣化板的材質(zhì)為碳化硅和碳鋼組成，最重要的部件為碳化硅，具有抗腐蝕性。 進(jìn)一步進(jìn)行分析，120℃的熱煙氣中含有一定的SO2和SO3氣體，沒有水凝結(jié)的情況下是以氣體的方式存在。灰斗內(nèi)的溫度是100℃以上，而且是在流動的狀態(tài)，源源不斷的吹出去之后，理論上SO2和SO3對氣化板殼體的腐蝕性沒有大的影響，如在熱煙氣進(jìn)入氣化板前的管道上加裝疏水器，也可以避免凝結(jié)水存在。

（5）電耗。通常情況下系統(tǒng)沒有電耗，在堵管時可以啟動軸流風(fēng)機，克服壓差，實際電耗基本為零。

從以上特點分析可以知道，熱煙氣完全滿足灰斗氣化風(fēng)的要求。

3.2 關(guān)鍵問題

雖然從原理上論證了熱煙氣可以作為灰斗氣化風(fēng)，但要想使該項目實現(xiàn)正常工作，還有幾個關(guān)鍵問題需要解決。

（1）熱煙氣取位的確定

熱煙氣作為灰斗氣化風(fēng)源，位置確定很關(guān)鍵 ，在某項目中現(xiàn)場引風(fēng)機出口至低溫省煤器煙道長度為8m，電除塵出口煙塵含量為30mg/Nm3，含有部分煙塵。為了氣化板更好的工作，進(jìn)入氣化板的煙氣煙塵含量應(yīng)越低越好。因此通過研究確定煙氣開孔位置在進(jìn)入低溫省煤器爬坡段的上部。這樣能夠更好的抽取煙氣，煙氣在爬坡時其中的一部分煙塵會沉積，這樣抽取的煙氣更干凈。

（2）氣化板對熱煙氣的適應(yīng)性

氣化風(fēng)板一般為陶瓷材質(zhì)，完全滿足運行環(huán)境，但由于運行周期長，會出現(xiàn)氣化板堵灰的情況，因此可在氣化風(fēng)進(jìn)入灰斗管道上升段底部開孔，定期疏放少量積灰（圖2）。

圖2 灰斗氣化風(fēng)

（3）灰斗堵灰時動力不足

灰斗內(nèi)如果出現(xiàn)堵灰，灰斗內(nèi)負(fù)壓環(huán)境就會發(fā)生變化，僅靠負(fù)壓會出現(xiàn)動力不足的問題。因此可以設(shè)計旁路離心風(fēng)機，以提高壓力，避免因灰斗堵灰時壓差過低，造成氣化風(fēng)作用不明顯。

（4）啟停機時氣化風(fēng)溫低的問題

機組啟動過程初期，煙氣溫度達(dá)不到要求，為了解決這一問題，應(yīng)保留原氣化風(fēng)機系統(tǒng)，以保證在啟動初期的氣化風(fēng)要求。

3.3 完成后技術(shù)路線

在引風(fēng)機出口煙道上升段引出一路管道，裝設(shè)調(diào)壓閥及隔離閥，并加裝旁路軸流風(fēng)機，將風(fēng)并入灰斗氣化風(fēng)母管，通過變徑的支管及閥門分配控制各個灰斗的風(fēng)量，從而實現(xiàn)氣化風(fēng)的作用，具體見圖3。

圖3 熱煙氣作為灰斗氣化風(fēng)系統(tǒng)流程圖

3.4 氣化風(fēng)機及電加熱與熱煙氣比較（表1）

表1 氣化風(fēng)機及電加熱與熱煙氣比較

4 結(jié)語

熱煙氣作為氣化風(fēng)，基本解決了氣化風(fēng)機加電加熱器的氣化風(fēng)系統(tǒng)溫度低、風(fēng)量小、壓力低、電耗高等各種問題，同時系統(tǒng)簡單、安裝方便。用熱煙氣代替氣化風(fēng)機及電加熱，在節(jié)能環(huán)保方面具有可行性和創(chuàng)新性。