鍋爐干式排渣系統改進技術應用分析

蘇帥東

（國電承德熱電有限公司，河北 承德 067000）

我國火力發電企業占有很大的比重，同時火力發電廠是水資消耗最大行業之一。隨著國家環保形式的日益嚴峻，火力發電業的節水、減排工作成為重中之重。鍋爐撈渣機如采用濕式除渣系統，耗水量為15t/h，年耗水量15t×6000h=90000t。隨著國家對城市環境保護標準不斷提高的要求，除渣改造工程是必要的，符合國家環保、節能、節水的發展政策，改造后環境效益、社會效益和經濟效益、另外如采用干式除渣系統，可有效避免或消除因鍋爐燃燒偏離設計工況的煤種而導致的頻繁結焦 、大量掉焦進入濕式排渣水封而引起的爐膛滅火事件。

一、熱電廠采用濕式除渣機與鍋爐穩定燃燒的原因分析

（一）某電廠由于燃用的煤種長期偏離設計值，導致爐膛結焦情況加劇。近兩年頻繁發生掉焦滅火事故。

（二）為防止鍋爐掉焦滅火，必須采取優化配煤措施，由于側重防結焦煤種摻配，直接影響經濟煤種摻燒，造成燃料成本升高。

（三）由于鍋爐結焦嚴重，大量的焦渣落入刮板撈渣機內，造成高溫渣水外溢，存在極高的人身安全隱患；同時渣水橫流造成鍋爐零米嚴重污染，影響安全文明生產。

（四）鍋爐結焦出現大焦塊和大量灰渣時，經常將撈渣機鏈條卡住或壓死。需降負荷或鍋爐停運處理，影響鍋爐安全穩定運行，此種現象每年均有發生。

（五）現階段各發電廠面臨靈活性調整問題，在超低負荷運行時，鍋爐燃燒穩定性極差，如果是濕式除渣，鍋爐掉一個較小焦塊，就可能造成滅火，干除渣可不受掉焦影響。

（六）如將現有濕式排渣系統改造成干式除渣系統，可提高鍋爐運行穩定性，同時還可以減少鍋爐運行水耗、簡化系統、減少維護工作量、改善現場環境。

二、鍋爐采用干式排渣機改造的可行性技術論證

（一）改造干式除渣運行原理

鍋爐排出的熱爐渣經過渡渣斗（或渣井）、液壓關斷門后落到風冷式排渣機輸送鋼帶上，并隨輸送鋼帶一起緩慢移動，干式排渣機兩側側壁和排渣機頭尾部設有進風口，利用爐膛負壓吸入冷空氣，含有部分未完全燃燒可燃物的爐渣在下落過程和輸送鋼帶上與吸入的冷空氣進行逆向熱交換，直接被冷空氣冷卻成冷渣，冷空氣被加熱到250-400℃，熱爐渣溫度由600-850℃降到200℃以下。吸風的同時也將爐渣的熱量回收帶入爐內。冷干渣經破碎后，由機械輸送至渣倉儲存

（二）干式除渣工藝系統

除渣系統擬采用風冷式干排渣機直接進渣倉的改造方案，配置一臺干式排渣機和2座渣倉，干排渣機出力為5～20t/h，每座渣倉直徑6m，容積90m3，可儲存設計煤種約14h渣量。每座渣倉頂部設1個真空釋放閥和1個脈沖式布袋除塵器，布袋除塵器保證灰塵顆粒排放符合國家標準的范圍內。為防止下渣不暢，渣倉側壁設振打裝置，渣倉底部還設2臺雙軸攪拌機。渣倉布置在鍋爐房外側，靠近鍋爐房處，下設運渣通道，可供運渣汽車直接裝渣，并運送至綜合利用點或事故周轉灰場碾壓存放。

（三）干式除渣的優點

1.干排渣機通過引入適量的自然風有效冷卻熾熱的爐底灰渣，冷卻用風直接和熱渣接觸，渣中未完全燃燒的碳在輸送裝置上繼續燃燒，燃燒后的熱量和熱渣中所含的熱量，由風帶入爐膛，減少爐膛熱量損失；由于干式排渣機排出的渣為干渣，干渣中的氧化鈣未被破壞，可直接用于建筑材料，干渣的綜合利用效益好；干渣機相對于刮板撈渣機系統更加簡潔，占地少等優點。

2.大的渣塊落在液壓破碎機隔格柵上，可繼續燃燒，并防止下部設備遭到破壞；

3.冷卻用風直接和熱渣接觸，渣中未完全燃燒的碳在輸送裝置上繼續燃燒，燃燒后的熱量和熱渣中所含的熱量，由風帶入爐膛，減少爐膛熱量損失；

4.干式排渣機排出的渣為干渣，干渣中的氧化鈣未被破壞，可直接用于建筑材料，干渣的綜合利用效益好；

5.底渣在風冷式干排渣機輸渣過程中連續額定出力工況下冷卻到100℃以下，連續最大出力工況下冷卻到150℃以下，干式排渣系統用風冷卻熱渣，不需要用水冷卻，節約了大量水資源，降低電廠運行成本；

6.干式排渣系統無廢水排放，不需要廢水處理系統，有利于環境保護；

7.干式排渣機排出的渣可直接儲存和運輸，不需要濕式排渣系統的后處理設備，節約投資，減少運行費用；

8.干式排渣機運行速度底，磨損小，使用壽命長；

9.干式排渣機系統簡潔，結構簡單，布置方便，節省大量空間。

10.鋼帶排渣機利用鍋爐爐膛的負壓吸入冷卻空氣將熱渣冷卻，冷卻空氣能最大限度地將底渣的熱量帶回爐膛，冷卻空氣量能根據鍋爐的排渣量自動調節，且不影響鍋爐的燃燒，在鍋爐運行的各種工況下，最大冷卻空氣量不超過鍋爐相應工況下燃燒空氣量的1%。

三、節能和環境保護意義

（一）節能減排的意義

近年來，我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境代價，經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳。目前，我國電力工業以燃煤火電為主，燃煤產生的底渣采用濕式排渣方式不僅耗費大量電能，而且濕渣系統也耗費了大量珍貴的水資源，因此采用干式排渣系統，是非常有必要的。

（二）節能減排效益

利用干式排渣系統，采用風冷的方式對渣進行自然冷卻，極大地降低了除渣系統的電耗，相比濕渣方案節約了大量能源，同時干渣比濕渣具有更高綜合利用價值、有利于渣的綜合利用，減少灰場占地。間接的使城市環境空氣質量得到改善，具有非常明顯的環境效益。

四、經濟效益分析

（一）經濟性分析

1.系統改造后，每年節約水量約9萬噸，年耗電量節約35萬度。若水費按每噸1元，年節約9萬元；每度電0.35元計，每年節約費用約69萬元/年；干爐渣每噸售價根據地區不同在30-100元/噸不等，按30元/噸，濕渣5元/噸；鍋爐按年運行時間6000h，按15t/h渣量計算，經濟效益每年約225萬/年。由此可見改造后經濟效益顯著。

2.年檢修維護費用：干式排渣系統平均20萬元/臺.年，水力除渣系統為80萬元/臺.年，年節約維護費用60萬元。

（二）安全效益分析

1.爐底選用可靠關斷門，使其不僅具有隔離爐膛和干渣系統的功能，而且有著篩選渣塊，對大渣進行預擠壓破碎的功能。在關斷門平面尾部和干渣機頭部下料口處均布置監視探頭，運行人員可以在控制室直接監視進料和下料情況。以解決爐膛中掉下的大渣焦塊，堵塞碎渣機無法破碎的問題。

2.在干渣機尾部安裝機械張緊裝置。在液壓(氣壓)泵中心無法正常工作時，直接采用機械張緊，不影響系統的正常運行。以解決液壓(氣壓)泵中心故障停止工作時，張緊裝置無法正常工作的問題。

3.在碎渣機出口處和干渣機傾斜上升段底部增加緊急排渣口。在后續設備有故障要檢修時，以不影響整體機組運行為原則，用緊急排渣口快速排渣，事故渣車拉走落渣。以解決緊急事故狀態的排渣問題。

從目前同行業已投產的干除渣系統運行實際情況看，設備運行安全可靠，干渣綜合利用發展前景良好。

五、評價結論

干式排渣系統目前在國內已經成為首選配置，新建機組幾乎全部采用干式排渣系統，大部分電廠原有濕式除渣系統也大部分進行了改造。干式排渣系統從根本上改變了原有的除渣運行方式，符合節能環保政策，具有提高鍋爐效率、節能降耗的顯著優點，特別是對于西北、華北、東北等缺水和寒冷地區具有廣泛的推廣價值和應用前景。

同時，干式排渣系統運行有效避免由于掉焦造成的爐膛負壓大幅波動，因此也減少了機組非停風險，在安全穩定發供電、供熱方面有重大意義。