周慧

（江西省電力設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330096）

為貫徹2000年示范電廠設(shè)計(jì)思路，提高廠內(nèi)灰渣處理系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠性和環(huán)保性能，進(jìn)一步節(jié)能、節(jié)水、減少占地、節(jié)省投資，本文針對大型機(jī)組爐底渣干排和濕排設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，并對其進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

干式排渣機(jī)系統(tǒng)

鍋爐干排渣技術(shù)是利用一種特制的鋼帶來輸送和冷卻熾熱底渣，該設(shè)備不需要水，從而改變了火電廠傳統(tǒng)的水力除渣方式，實(shí)現(xiàn)了無污水排放，同時保留了底渣優(yōu)良的活性，為底渣的綜合利用創(chuàng)造了條件。

工作原理

鍋爐正常運(yùn)行時，由爐膛下落的高溫?zé)嵩?50℃），經(jīng)儲渣斗、爐底排渣裝置進(jìn)入到緩慢移動的風(fēng)冷式鋼帶機(jī)輸送鋼帶上，風(fēng)冷式鋼帶機(jī)在高溫條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，將灰渣低速送出到碎渣機(jī)中。其中大于300mm 的渣塊被爐底排渣裝置攔截于輸送鋼帶的上部。通過攝像監(jiān)視系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)焦。啟動爐底排渣裝置擠壓機(jī)構(gòu)，將大渣塊破碎，從而提高大渣塊的冷卻效果。同時防止?fàn)t膛墜落的大渣塊沖擊毀壞輸送鋼帶。低速運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送鋼帶，將灰渣輸送到頭部卸料端，并由一級碎渣機(jī)破碎到25～75mm 以下粒徑；從輸渣機(jī)頭部進(jìn)入定量的冷卻空氣（由爐膛負(fù)壓吸入），與鋼帶上的渣層進(jìn)行熱交換，灰渣在輸送的同時繼續(xù)燃燒釋放熱量。冷空氣吸收灰渣的余熱而升溫到300～400℃（相當(dāng)于二次風(fēng)的溫度），灰渣放熱而冷卻到200℃左右。升溫后的熱空氣進(jìn)入爐膛，一般冷卻風(fēng)量控制在鍋爐許用空氣過剩系數(shù)之內(nèi)，不超過總風(fēng)量的1%。經(jīng)過冷卻、破碎后的灰渣暫時集中到中間渣倉，連續(xù)或間斷地集中輸送系統(tǒng)輸送到儲渣倉。后續(xù)機(jī)械設(shè)備一般采用斗式提升機(jī)將灰渣輸送到儲渣倉（進(jìn)入渣倉的溫度在50～60℃），定期由汽車運(yùn)出。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1）零用水量、無水資源的消耗，無廢水排放，無需廢水處理系統(tǒng)，有利于環(huán)境保護(hù)。底渣燃燒充分、未燃盡碳含量低，未經(jīng)水解而保持了活性，可提高底渣的綜合利用價值。

2）干式排渣系統(tǒng)對鍋爐經(jīng)濟(jì)性的主要影響因素是爐渣冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的溫度，存在一個影響鍋爐效率變化趨勢的爐渣冷卻風(fēng)溫轉(zhuǎn)折點(diǎn)，爐渣冷卻風(fēng)溫高于此轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度，鍋爐效率升高；爐渣冷卻風(fēng)溫低于此轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度，鍋爐效率降低。當(dāng)吸熱量一定時，爐渣冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的溫度則取決于進(jìn)入干式排渣系統(tǒng)的冷卻風(fēng)量，因此處理好干式排渣機(jī)的密封，控制進(jìn)入干式排渣機(jī)的冷卻風(fēng)風(fēng)量是影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。

3）干式排渣系統(tǒng)在回收爐渣可燃物的熱損失時，由于爐渣冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的溫度限制（在400℃左右），爐渣冷卻風(fēng)回收的熱量越多，所需的爐渣冷卻風(fēng)風(fēng)量就越大，相應(yīng)地空預(yù)器煙氣側(cè)和空氣側(cè)質(zhì)量流量的偏差越大，導(dǎo)致排煙溫度基本同步升高，因而鍋爐效率的增加有限。對于新機(jī)組配套選用干式排渣系統(tǒng)，可以在設(shè)計(jì)空預(yù)器時適當(dāng)增加受熱面，以保證排煙溫度不升高，這樣當(dāng)冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的風(fēng)溫在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以上時，鍋爐效率將有所提高。

4）干排渣系統(tǒng)使鍋爐排渣系統(tǒng)更加簡單，布置方便，占地面積小，節(jié)省了廠用地。

5）鋼帶輸渣機(jī)運(yùn)行速度低（10～40mm/s），磨損小，使用壽命長，運(yùn)行平穩(wěn)，降低了運(yùn)行和檢修費(fèi)用（由于渣的輸送在干式排渣機(jī)中是隨著鋼帶一起運(yùn)動，幾乎沒有相對運(yùn)動，它對排渣機(jī)鋼帶的磨損相對要比濕式撈渣機(jī)刮板與槽體有相對運(yùn)動小許多）。

6）鍋爐結(jié)焦時，由液壓破碎機(jī)攔截、待燃燒充分后完成初破碎，有效防止下部設(shè)備遭到破壞，且不會出現(xiàn)濕排渣系統(tǒng)的爆炸現(xiàn)象。

7）目前已安裝干式排渣系統(tǒng)的鍋爐主要燃燒褐煤，此時的冷卻風(fēng)量（小于1%的總風(fēng)量）對爐內(nèi)燃燒工況影響較小，因此對于其它煤種，干式排渣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是適用。

8）當(dāng)干式排渣系統(tǒng)應(yīng)用于爐渣量大或爐渣可燃物含量高的鍋爐時，會出現(xiàn)干式排渣系統(tǒng)超溫的情況，且影響后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行，此時需要大量的爐渣冷卻風(fēng)來冷卻爐渣，這將影響爐內(nèi)燃燒工況。

濕式排渣機(jī)系統(tǒng)

每臺爐配備1 臺刮板撈渣機(jī)，鍋爐爐膛排渣連續(xù)進(jìn)入刮板撈渣機(jī)上槽體，經(jīng)水冷卻和粒化后由刮板撈渣機(jī)撈出，在撈渣機(jī)傾斜段脫水后輸送至渣倉，由渣倉對濕渣進(jìn)一步脫水。每爐設(shè)2 個渣倉，運(yùn)行時，爐渣通過三通的一個出口進(jìn)入一個渣倉，該倉滿后靜置脫水，同時通過三通切換進(jìn)入另一個渣倉。渣倉設(shè)置有析水元件，使?jié)裨暮时M可能地降低，經(jīng)脫水后的濕渣由自卸汽車送往灰場或綜合利用用戶；刮板撈渣機(jī)溢流水及渣倉的析水均自流進(jìn)入設(shè)置于鍋爐房零米的集水池，由立式溢流水泵送至濃縮機(jī)進(jìn)行澄清處理，濃縮機(jī)底部的渣漿由立式排污泵送回?fù)圃鼨C(jī)，經(jīng)過澄清的清水通過除灰水泵送回除灰水系統(tǒng)重復(fù)使用。

兩爐設(shè)置直徑為12m 的高效濃縮機(jī)1 臺。從濃縮機(jī)上部的溢流槽排出的溢流澄清水進(jìn)入清水池（即除灰水泵前池），由除灰水泵加壓后送回除灰渣系統(tǒng)內(nèi)各用水點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)利用；兩爐設(shè)除灰水泵3 臺，2 臺運(yùn)行，1 臺備用。從濃縮機(jī)底部排出的經(jīng)濃縮機(jī)濃縮出來的高濃度底漿則由立式排污泵送回?fù)圃鼨C(jī)，排污泵設(shè)置2 臺，1 臺運(yùn)行，1 臺備用。

系統(tǒng)特點(diǎn)

1）由于冷卻水系統(tǒng)是閉式循環(huán)系統(tǒng)，需補(bǔ)充少量的蒸發(fā)水量。

2）沒有渣處理的后續(xù)系統(tǒng)，但有水處理系統(tǒng)。

3）系統(tǒng)總的運(yùn)行功耗較干渣系統(tǒng)多。

4）撈渣機(jī)運(yùn)行速度低（10～40mm/s），磨損小，使用壽命長，運(yùn)行平穩(wěn)，降低了運(yùn)行和檢修費(fèi)用（它的幾大易損件壽命都能滿足設(shè)計(jì)要求，其中鏈條、液壓馬達(dá)等關(guān)鍵部件采用原裝進(jìn)口產(chǎn)品，鏈輪材質(zhì)是合金鑄鋼，底板等采用鑄石或耐磨鋼板，刮板用型鋼）。

5）鍋爐結(jié)焦時，大渣落入撈渣機(jī)槽體冷卻水中?；嗔?，撈渣機(jī)槽體充分考慮了防沖擊、防爆能力，超過規(guī)定尺寸的大渣塊將在進(jìn)入撈渣機(jī)斜升段處人工清理。

6）目前濕式撈渣機(jī)處理的渣量一般較大，其設(shè)計(jì)最大出力可達(dá)80t/h 左右，這在鍋爐煤質(zhì)變差、結(jié)焦形成大渣以及調(diào)試期間渣量大增時的適應(yīng)性大大加強(qiáng)。

7）相對而言，濕式撈渣機(jī)的應(yīng)用在大容量機(jī)組和不同的鍋爐上的業(yè)績較多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相對成熟。

8）濕式撈渣機(jī)處理大焦不在渣井里進(jìn)行，使得從布置上講下聯(lián)箱水封標(biāo)高比較低，相應(yīng)節(jié)約了鍋爐本體投資。

方案比較

技術(shù)比較

1 運(yùn)行的可靠性 可靠 可靠2 主輸送部件的壽命網(wǎng)帶的壽命保證值50000h鏈條的壽命保證值30000h 3 系統(tǒng)布置 簡單 比較簡單4 維護(hù)檢修工作量需要維護(hù)檢修內(nèi)容是清掃鏈（輔件），檢修量少；可以在機(jī)體外檢修，不需要停運(yùn)輸送帶。維修及故障處理時間不超過2h。需要維護(hù)檢修內(nèi)容是鏈條、鏈輪、刮板、底板等，檢修量較大；渣水處理系統(tǒng)泵的檢修量較大。

投資比較

序號 項(xiàng) 目 干排渣 濕排渣1 爐底渣輸送系統(tǒng)渣井、關(guān)斷門、鋼帶輸渣機(jī)、斗式提升機(jī)渣倉1800 萬元；渣井、大傾角水浸式刮板撈渣機(jī)、渣倉960 萬元；2 渣水處理系統(tǒng) 無 100 萬元3 設(shè)備安裝費(fèi) 95 萬元 139 萬元4 建筑工程費(fèi) 29.0 無 74.85 萬元5 投資合計(jì) 1924 萬元 1273.85 萬元6 投資差 650.15 萬元 0

注：1.上表所列費(fèi)用僅作初步投資估算之參考依據(jù)，主要設(shè)備價格為詢價得到。

2.表內(nèi)數(shù)據(jù)按二臺鍋爐底渣處理系統(tǒng)計(jì)算。

節(jié)水效益

采用循環(huán)水排污水作為除渣系統(tǒng)的補(bǔ)充水，價格按0.5元/t 計(jì)。

項(xiàng) 目 干排渣 濕排渣每臺爐年補(bǔ)水量（萬t）0 20每臺爐節(jié)水效益（萬元/年）+10 0

鍋爐效率提高產(chǎn)生的收益

根據(jù)有關(guān)電廠的實(shí)際測試數(shù)據(jù)，經(jīng)與鋼帶除渣系統(tǒng)供貨商專題探討，對于新建機(jī)組，按提高鍋爐效率0.059%計(jì)算收益比較合適。標(biāo)煤價格按500 元/t 計(jì)。

項(xiàng) 目 干排渣 濕排渣每臺爐年節(jié)省標(biāo)煤（t）768 0每臺爐節(jié)煤收益（萬元/年）+38.4 0

大、中修及日常維修費(fèi)

針對除灰渣系統(tǒng)的綜合維修費(fèi)率目前尚無可靠的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)本項(xiàng)目除渣系統(tǒng)的特點(diǎn)和同類系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行維護(hù)情況，確定其綜合維修費(fèi)率和維修費(fèi)用如下：

項(xiàng) 目 干排渣 濕排渣綜合維修費(fèi)率（%）2.5 2.5每臺爐大、中修及日常維修費(fèi)（萬元/年）-45.3-31.83

收益和運(yùn)行費(fèi)用如下：

項(xiàng) 目 干排渣 濕排渣每臺爐收益和運(yùn)行費(fèi)用（萬元/年）-2.3-57.67

注：表中負(fù)值為負(fù)收益，正值為正收益。

綜上所述，干式排渣機(jī)方案比濕式排渣方案一次性投資多650.15 萬元，但年運(yùn)行費(fèi)比濕式方案低110.66 萬元。干式排渣的采用可使整個除渣系統(tǒng)更簡化，環(huán)節(jié)更少，控制更簡單。渣是被用作建材原料，采用干渣系統(tǒng)，可在綜合利用條件好的情況下提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。從環(huán)保角度來考慮，干式排渣機(jī)方案零用水量、無水資源的消耗，無廢水排放，無需廢水處理系統(tǒng)，有利于環(huán)境保護(hù)，每年節(jié)水約40 萬噸。因此大型火電廠在除渣方案選定時，干式排渣系統(tǒng)是一個不錯的選擇。