熱電聯產煤粉爐電廠除灰渣系統方案分析

許保強（中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司熱電廠，新疆 烏魯木齊 830019）

除灰渣系統是電廠的關鍵部分，其經濟和技術的合理性，不僅影響鍋爐的正常使用和電廠的發電效率，還對周圍環境造成極大影響。因此，在設計除灰渣系統時，應圍繞安全、合理、可靠的原則，使除灰渣系統設計能夠保障鍋爐的正常運行，利用機械化代替人力勞動，保障除灰渣設備的經濟、安全工作。

1 熱電聯產鍋爐除灰渣運行原理概述

煤炭經過鍋爐燃燒之后，所產生的不可燃的固態殘余物便是灰渣，經過煤粉爐的冷灰斗或燃爐后方渣斗所排出的固體殘余物被稱為渣，被煙氣從爐膛中帶出的固態燃燒殘余物稱為灰。其中顆粒度大的灰粒子積累在煙道的受熱管或煙道其他位置，而除塵器中煙氣與灰粒子相互分離，剩余的灰粒子隨著煙氣排入大氣。由于灰渣是火電廠燃燒產生的廢棄物，應及時清理掉，并科學設計機械化的電廠除灰渣方案。

2 除灰渣系統的方案選擇

2.1 除渣系統

2.1.1 方案一

方案一的除渣流程為：鏈條式撈渣機、斗式提升機、碎渣機、除渣倉、裝車外運。除渣系統運作工藝為：在鍋爐的排渣口下放加設鏈條式撈渣機，將渣滓冷卻到低于150℃時排進碎渣機內，其中除渣過程分為三期，第一、二期利用撈渣機破碎底渣后經過水力噴嘴輸送到脫水倉完成脫水操作，再由此設備將其運送到渣倉中，并將渣倉安排在鍋爐房外部并裝車外運；在第三期使用鏈條式撈渣機將底渣輸送至碎渣機進行破碎，通過刮板輸渣機將碎渣運輸到干式渣倉中，最后將其裝車外運。該除渣系統采取連續運行模式，每臺鍋爐設置一臺斗式提升機與鏈條式撈渣機。為了提升除渣系統的安全性與可靠性，系統按照設計煤種的250%的排渣量進行方案制定，斗式提升機的最大出力值是22.5t/b，材質、結構形式均屬于耐磨耐熱的類型。其中每臺鍋爐中設置一臺渣倉在鍋爐的固定端，兩座渣倉在擴建端。渣倉是鋼制結構，容積為310m3,整個倉體之間是8m，可以滿足一臺鍋爐在校核煤質的前提下存儲24小時煤渣，并能保證渣滓可以有效排出渣倉，同時在渣倉的錐斗上方加設空氣炮的振打裝置，并加設連續料位計、布袋過濾器、高料位計等結構。在渣倉的下方設置2個卸渣裝置，假如干渣無法合理使用，將渣滓通過雙軸攪拌機進行加濕操作，將其變為含水量為20%的濕渣，定期通過汽車將其運送出灰場。為了防止二次污染，干式卸料頭應采取負壓吸塵的形式。

2.1.2 方案二

方案二的除渣流程為：鏈條式撈渣機、中間渣倉、一級碎渣機、二級碎渣機、輸渣管道、倉泵、除渣倉、汽車外運。具體施工工藝為：在鍋爐的排渣口加設鏈條式撈渣機，等待渣滓冷卻之后排進一級碎渣機中，將碎掉的底渣排入中間渣倉內，再經過二級碎渣機將底渣運輸進倉泵，經過管道將壓縮空氣灌輸到渣倉中，其中管道運輸的距離大約是300m，管道類型是耐磨的鑄鋼管道。渣倉是鋼制結構，容積為700m3,整個倉體之間是10m，倉體中可以容納兩臺鍋爐同時進行24小時排渣量的校核。渣倉的上方有連續料位計、布袋過濾器、高料位計、壓力真空釋放閥[1]。在渣倉的下方有兩個卸料口，裝有出力效率是150t/h的雙軸攪拌機和汽車散裝機，假如干渣無法合理使用時，將渣滓通過雙軸攪拌機進行加濕操作，將其變為含水量為20%的濕渣，定期利用汽車將其送到灰場。此工程中兩臺鍋爐通過汽車運送濕渣和脫硫石膏，并采取二班制，每班車運行6.5小時。

2.2 石子煤處理系統

由于中速磨煤機所排出的石子煤具有顆粒大、重度大、溫度高、硬度高的特點，在材料運輸方面難度較大。當前對于石子煤的運輸主要利用機械運輸與水力噴射器兩種方式，因為水力噴射器在輸送中耗費的水量大，對于輸送量和輸送距離的變化過程適應能力較低，因此投資量大。而使用翻斗車電動轉運系統操作簡單，同時方便保養和維護，減少工作人員的勞動強度，在此課題中對于石子煤的運輸可以利用電動式翻斗車運至載重自卸汽車上再運送到灰場中。

2.3 除灰系統

除灰系統選取正壓濃相氣力除灰系統，其工藝流程如下：除灰器的灰斗在排灰后經過灰斗下放的傳送器由管道中的壓縮空氣將其傳送到灰庫中。本課題中建立3 座直徑是12m，容積是1800m3的灰庫，此灰庫可以通過布袋除塵器儲存超過36小時的排灰量。在灰庫的上方有真空釋放閥、壓力、布袋除塵器等裝置，可以確保灰庫運行安全，使氣體排放符合標準。灰庫的下方設置氣化的裝置，通過空氣電加熱器、灰庫氣化風機等提供熱空氣，避免干灰出現板結問題，保證其具有一定流動性，方便裝卸干灰。在灰庫中配備兩臺雙軸攪拌機與一臺汽車散裝機，將150t/h的灰庫中干灰經過氣動圓頂閥、手動插板閥、干灰散裝機、電動給料機等排到灌式運灰車中，利用運灰車將干灰運送到綜合利用點中進行綜合應用，或者經過雙軸攪拌機進行加濕操作，將其變為含水量為20%加濕灰，利用自卸運輸汽車定期將其運送到灰場中進行碾壓。除灰系統中兩個鍋爐是一個設計單元，可以通過程序控制并定期運行。因此在整個運行系統中，應統一使用與壓縮空氣，如儀控用氣、運輸除灰用氣、主廠房的廠用壓縮空氣、脫硫儀控用氣、化學儀控用氣等，用到的氣源經過5臺螺桿空壓機和相關處理設備來提供，安置在除灰集控樓或者空壓機房中[2]。為了確保整個電廠中儀控氣源的穩定性，應在壓縮空氣母管上方加設1個止回閥，通過專門的空壓機為儀控儲氣罐進行供氣，其他的空壓機也可以為此儀控機儲氣罐運輸氣體。此工程中兩臺鍋爐使用5臺運灰汽車運輸，實行兩班制工作，每班車運行6.5小時。

2.4 系統用氣要求

具體的除灰渣系統供氣要求如下：除灰系統中壓縮空氣的用氣量為2×42.2Nm3·min-1，其中42.2Nm3·min-1是一臺鍋爐的用氣量。主廠房中儀控壓縮空氣的用氣量為25Nm3·min-1；主廠房中吹掃壓縮空氣為20Nm3·min-1，其中吹掃用氣屬于間斷用氣，按照50%運算；脫硫用儀控壓縮空氣6Nm3·min-1；化學壓縮空氣3Nm3·min-1，除灰設備壓縮空氣3Nm3·min-1；總計空氣量131Nm3·min-1，壓縮后的空氣量是150Nm3·min-1，是乘以系數后的用氣量。

3 方案和經濟技術比較

在除渣系統中，方案一和二都是利用干除渣的方法，而干除渣方案的最大優勢在于通過自然風使高溫爐渣迅速冷卻變為可以直接運輸或者存儲的冷渣，減少工作的排渣冷卻用水量以及相關澄清水系統和設備，節省大量水資源，減少設備的運行維護費用和電廠運行成本[3]。同時干渣中包含的氧化鈣沒有被破壞，因此可以直接應用在建筑材料方面，確保干渣的綜合利用效益。除渣系統中方案一與二的不同之處在于，撈渣機使用后方案一采取的是機械收集方式，而方案二是氣力收集方式，方案一系統運行環節較少、結構簡單、技術安全可靠，但是會對主廠房之外的環境造成污染；方案二系統布置靈活多樣、污染較小，但是系統運作流程十分繁瑣、生產過程較多、運行維護的費用高、投資金融高，還需要加大空壓機的系統出力。

兩種方案的技術及金額比較如下：方案一技術方面較適合大量的渣灰輸送，具有運行和維護的經驗、自動化程度高、維修費用低。經濟方面設備購置和安裝費用約在1100萬元左右，土建費約為25萬元。方案二，對于大量的渣灰輸送安全性和可靠性低、運行能耗大。同時對于鍋爐的排渣顆粒具有較高的要求，適應性不強，需要加設細碎機，且管道磨損速度較快，因此大多使用耐磨的彎頭和管道，經濟方面設備購置和安裝費用約在1300 萬元左右，土建費約為20 萬元。經過兩種方案的比較可以發現，從技術優勢上看，方案一的鏈條式撈渣機工作方案經濟投資少，技術可靠性強，人力要求不高，干渣利用率高。因此本課題推薦應用方案一。

4 結語

經過對比與研究得出，最終選擇的機械除灰渣方案系統運行流程少，結構簡單，技術安全可靠。以方案技術層面分析，干渣收集系統的投資低，系統運行安全性較高，運行成本低廉，管理人員需求少，材料的綜合利用率較高，十分適合推廣與應用，因此適合推廣采用。