【摘 要】干式排渣系統(tǒng)簡單可靠、維護(hù)方便，在我國廣泛應(yīng)用，為電力企業(yè)在節(jié)能、環(huán)保等方面取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。干式排渣系統(tǒng)在工程應(yīng)用中，因工況變化、煤質(zhì)參差不齊會(huì)發(fā)生細(xì)灰堆積、出力下降等問題。根據(jù)多年工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)比多種輸送方案，挑選出的最經(jīng)濟(jì)、適用輸送方式。經(jīng)實(shí)際工程應(yīng)用，優(yōu)化的系統(tǒng)完全滿足國內(nèi)超大渣量機(jī)組和大角度的鋼帶輸渣機(jī)的實(shí)際需要。

【關(guān)鍵詞】干式排渣設(shè)備；輸渣機(jī)；灰渣獨(dú)立輸送；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引 言

干式排渣系統(tǒng)因節(jié)能、環(huán)保、廢渣循環(huán)利用率高、操作維護(hù)方便等優(yōu)勢被國內(nèi)外電廠廣泛應(yīng)用。因各電廠工況變化和燃煤偏離設(shè)計(jì)煤種較大、煤質(zhì)差在鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)結(jié)焦嚴(yán)重，灰渣量大等原因，在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)生細(xì)灰堆積，輸送不暢，設(shè)備出力下降等問題。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，在輸送渣量相同條件下，輸渣機(jī)爬升角度較?。?lt;32°）時(shí)，灰渣輸送出力效果比較理想，而在爬升角度較大（>32°）時(shí)，細(xì)灰容易在輸渣機(jī)底部堆積，輸送不暢。本文根據(jù)工程實(shí)際需要，優(yōu)化設(shè)計(jì)了大角度布置的輸渣機(jī)系統(tǒng)。

1 干式排渣設(shè)備的工作原理與結(jié)構(gòu)

輸渣機(jī)是干式排渣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，是冷卻和輸送高溫爐渣的系統(tǒng)核心設(shè)備。高溫爐渣從爐膛經(jīng)渣井、爐底破碎關(guān)斷裝置下落落到輸渣機(jī)鋼帶上，輸渣機(jī)在緩慢輸送爐渣的同時(shí)利用爐膛負(fù)壓吸入的冷空氣對(duì)爐渣進(jìn)行冷卻。

輸渣機(jī)是由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，利用驅(qū)動(dòng)滾筒與鋼網(wǎng)帶間的摩擦力傳動(dòng)使輸送鋼帶低速運(yùn)轉(zhuǎn)將高溫爐渣從尾部輸送到頭部的機(jī)械輸送設(shè)備?？刂撇糠植捎米冾l調(diào)速系統(tǒng)，依靠改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整鋼帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，調(diào)整輸送能力，適應(yīng)鍋爐排渣量的變化。在輸渣機(jī)尾部設(shè)置有張緊機(jī)構(gòu)，通過液壓系統(tǒng)給輸送鋼帶提供一個(gè)恒定的張力，使網(wǎng)帶與驅(qū)動(dòng)滾筒有足夠的接觸力，防止鋼帶與滾筒打滑，并能自動(dòng)適應(yīng)因溫度變化引起的輸送帶長度的改變。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高溫灰渣下落到低速運(yùn)轉(zhuǎn)的輸渣機(jī)上，灰渣被輸送的同時(shí)，與鍋爐負(fù)壓吸入的冷空氣進(jìn)行逆向流動(dòng)，進(jìn)行熱交換。輸渣機(jī)頭部設(shè)置有自動(dòng)控制的風(fēng)門，當(dāng)檢測到渣溫較高時(shí)，通過開大風(fēng)門，增加進(jìn)風(fēng)量來改善冷卻效果。干式排渣設(shè)備如圖1所示：

圖1 干式排渣設(shè)備圖

輸渣機(jī)按照組成可以將其分為尾部張緊段、標(biāo)準(zhǔn)段、過渡段、頭部動(dòng)力段。在尾部張緊段和頭部動(dòng)力段設(shè)置有張緊滾筒和驅(qū)動(dòng)滾筒，是整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)核心部件，在每段箱體上設(shè)置有托輥、托輪、限位輪等。

輸渣機(jī)設(shè)置有上下兩層輸送系統(tǒng)，上層鋼帶層是輸送較大顆粒灰渣的鋼帶輸送系統(tǒng)，下層清掃鏈層是輸送細(xì)小灰粒的清掃鏈刮板輸送系統(tǒng)，用于清掃和輸送落到箱體底部的細(xì)灰，均采用變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 輸渣機(jī)的選型原則

輸渣機(jī)的選型和性能指標(biāo)一般遵循如下原則：

1）輸渣機(jī)的輸送能力要分別滿足鍋爐正常渣量、最大渣量、卸載渣量的要求。輸送能力一般分：正常出力值、最大出力值、卸載出力值。

正常出力值取設(shè)計(jì)煤種或校核煤種在鍋爐最大出力工況下最大渣量；最大出力值，取正常出力值的2倍；卸載出力值，取儲(chǔ)渣斗卸載工況或吹灰工況排渣量。

2）輸渣機(jī)的鋼帶寬度、長度尺寸，以及行走速度等性能參數(shù)要滿足最大排渣量工況的爐渣冷卻要求。高度和角度等根據(jù)鍋爐和渣倉位置綜合布置確定輸渣機(jī)最終尺寸。

3）冷卻風(fēng)量要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以不改變鍋爐火焰中心高度、不降低鍋爐效率為標(biāo)準(zhǔn)來控制入爐的風(fēng)量。

4）輸渣機(jī)的核心技術(shù)是輸送鋼帶，要求有100%的可靠性。其材料的熱強(qiáng)性和抗蠕變性能要優(yōu)良；材料副間材質(zhì)匹配適當(dāng)、耐磨損性能好；有優(yōu)良的持久塑性和組織穩(wěn)定性；在高溫、高塵負(fù)載環(huán)境下保證安全、可靠、持久運(yùn)行。

3 輸渣機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

輸渣機(jī)是利用爐膛負(fù)壓從鋼帶機(jī)頭部吸入外界大氣，與熱爐渣進(jìn)行逆向流動(dòng)換熱，將灰渣充分冷卻和輸送的設(shè)備。由于電廠燃煤偏離設(shè)計(jì)煤種，燃燒工況不穩(wěn)，鍋爐結(jié)焦頻發(fā)，短時(shí)灰渣量暴增，使干渣輸送系統(tǒng)出力不足。在系統(tǒng)漏風(fēng)增大時(shí)，冷卻空氣與灰渣逆向流動(dòng)會(huì)帶動(dòng)細(xì)灰顆粒大量紊流，被吹至輸渣機(jī)的爬升段位置，長期積累，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。如果輸渣機(jī)角度超過32°，細(xì)灰的回流程度加劇，輸送的細(xì)灰量小于鍋爐產(chǎn)生細(xì)灰量，造成細(xì)灰在輸渣機(jī)過渡段底部大量堆積，導(dǎo)致鏈條磨損、脫鏈、斷鏈、甚至上下鏈條攪在一起的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。細(xì)灰堆積還壓迫著清掃鏈刮板，使刮板負(fù)荷增大導(dǎo)致彎曲變形，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞清掃鏈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因此，有效解決細(xì)灰輸送問題，是干排渣系統(tǒng)面臨的突出問題。

4 輸渣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案比選

經(jīng)多方調(diào)研和現(xiàn)場走訪，發(fā)現(xiàn)常規(guī)的干排渣設(shè)備受設(shè)備角度和鍋爐負(fù)壓作用，均存在底部細(xì)灰堆積問題，如果設(shè)備密封不好，堆積更嚴(yán)重。有個(gè)別電廠采取將將輸渣機(jī)箱體底部的觀察窗全部打開，靠鍋爐負(fù)壓將細(xì)灰吸進(jìn)爐膛，但在爬升段依然會(huì)因鍋爐負(fù)壓將風(fēng)反吹至箱體底部，且進(jìn)入爐膛漏風(fēng)系數(shù)大增，極大影響鍋爐效率，增加燃煤量和排渣量，干排渣機(jī)的負(fù)荷反而增加。

經(jīng)反復(fù)探討、多次攻關(guān)，選擇將輸渣機(jī)從爬升段將鋼帶箱體和清掃鏈箱體分開設(shè)計(jì)，分別加底板和蓋板密封。這樣，鋼帶上爐渣和底板細(xì)灰可以分別從單獨(dú)的箱體輸送。結(jié)合現(xiàn)有的輸送系統(tǒng)，研究了三種方案并一一加以討論和分析：

1）方案一：氣力輸送細(xì)灰至渣倉

清掃鏈箱體從爬升段起始點(diǎn)后小長度分出后，爬升到一定高度安裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在清掃鏈箱體底部設(shè)計(jì)一個(gè)灰罐（約1m3）?；夜薜撞拷託饬斔凸艿溃尜A的細(xì)灰通過氣力輸送管道輸送到渣倉倉頂。原理圖如圖2所示。

優(yōu)點(diǎn)：在過渡段爬升處裝灰罐，細(xì)灰直接進(jìn)灰罐，徹底避免了底部積灰。清掃鏈長度變短，節(jié)約清掃鏈系統(tǒng)的成本。

缺點(diǎn)：需要在灰罐位置向下挖坑放置灰罐及給料設(shè)備。同時(shí)增加了氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備及管路，而且氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備及管路存在檢修維護(hù)工作量。

圖2 氣力輸送細(xì)灰至渣倉

2）方案二：機(jī)械輸送至裝車系統(tǒng)

清掃鏈箱體從爬升段開始，以小的角度（≤20°）分離出來。清掃鏈系統(tǒng)輸送的細(xì)灰經(jīng)螺旋輸送機(jī)后用小灰斗收集起來直接輸送至裝車系統(tǒng)。原理圖如圖3所示。

優(yōu)點(diǎn)：在過渡段爬升段將清掃鏈分離出來，清掃部分角度小，爬升段短，細(xì)灰不易在箱體底部積灰。

缺點(diǎn)：增加了一臺(tái)螺旋輸送機(jī)，設(shè)備成本增加。同時(shí)，增加了故障點(diǎn)及檢修維護(hù)量。

圖3 機(jī)械輸送至裝車系統(tǒng)

3）方案三：清掃鏈直接輸送細(xì)灰至裝車系統(tǒng)

清掃鏈箱體從爬升段開始，以小的角度（≤20°）分離出來。清掃鏈系統(tǒng)直接輸送細(xì)灰到頭部后用小灰斗收集起來直接輸送至裝車系統(tǒng)。原理圖如圖4所示。

優(yōu)點(diǎn)：在過渡段爬升段將清掃鏈分離出來，清掃部分角度小，細(xì)灰不易在箱體底部積灰。沒有增加其他附加設(shè)備，輸送系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟(jì)合理。

另外，清掃鏈的長度相對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)前的長度（與鋼帶同樣長度），因清掃鏈的爬升角度降低及清掃鏈輸送出口位置的調(diào)整，優(yōu)化后的輸送底板細(xì)灰的清掃鏈系統(tǒng)的清掃鏈長度減少，減少的數(shù)量視清掃鏈系統(tǒng)的角度及輸送出口位置確定。

圖4 清掃鏈直接輸送細(xì)灰至裝車系統(tǒng)

4）方案評(píng)審結(jié)論

綜合對(duì)比以上三種輸送細(xì)灰方案中，各有優(yōu)缺點(diǎn)，但從輸送效果、設(shè)備成本、干渣系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)工作量幾個(gè)方面綜合考慮，最優(yōu)化的輸送方案為方案三清掃鏈直接輸送細(xì)灰至裝車系統(tǒng)的方案。

4.2 箱體優(yōu)化設(shè)計(jì)

底板細(xì)灰通過清掃鏈直接輸送至裝車系統(tǒng)采取將輸渣機(jī)細(xì)灰和大渣分箱體的輸送方式，即從爬升段起點(diǎn)將鋼帶、清掃鏈箱體分開，如圖4所示。輸渣機(jī)的上層輸送大渣系統(tǒng)直接進(jìn)渣倉，下部輸送細(xì)灰的刮板輸灰系統(tǒng)進(jìn)入小灰斗。優(yōu)化設(shè)計(jì)后，由于輸灰系統(tǒng)相對(duì)封閉嚴(yán)密，獨(dú)立輸送，輸灰順暢，有效避免了以往系統(tǒng)過渡段積灰引起的卡鏈、斷鏈，鏈條攪在一起的現(xiàn)象。而且灰渣分開輸送后，可以使輸灰系統(tǒng)傾角小，可以降至20°以下，完全保證了系統(tǒng)的輸送能力。但是過渡段分離時(shí)接口連接和密封問題要嚴(yán)密設(shè)計(jì)，保相關(guān)系統(tǒng)平穩(wěn)過渡。

該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，輸灰系統(tǒng)獨(dú)立，封閉嚴(yán)密，而且底板細(xì)灰的輸送角度較小，有效解決輸送底板細(xì)灰的問題。另外，將清掃鏈系統(tǒng)從鋼帶輸渣機(jī)爬升段引出后，延長至渣倉底部，直接進(jìn)入裝車系統(tǒng)。清掃鏈長度比常規(guī)系統(tǒng)縮短。

5 工業(yè)應(yīng)用情況

該項(xiàng)目研發(fā)的干式排渣系統(tǒng)的示范工程——華能黃臺(tái)電廠“上大壓小”熱電聯(lián)產(chǎn)2*350MW工程干式排渣系統(tǒng)，于2010年8月開工安裝，到2010年12月及2011年1月兩臺(tái)爐先后通過了168小時(shí)試運(yùn)。順利移交用戶投入商業(yè)運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行至今，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，干渣綜合利用好，業(yè)主反映很好。

隨后，又在山東淄博項(xiàng)目、安徽華塑項(xiàng)目、華能大連等項(xiàng)目中運(yùn)用了分體式箱體的輸渣機(jī)。通過調(diào)研目前在運(yùn)行的所有項(xiàng)目，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，未發(fā)生底部積灰現(xiàn)象。

6 結(jié)語

本優(yōu)化設(shè)計(jì)，從輸渣機(jī)爬升段開始，鋼帶輸渣與清掃鏈底板細(xì)灰的單獨(dú)箱體分別輸送，徹底解決底部細(xì)灰堆積問題，滿足連續(xù)接受和送出高溫灰渣，極大的提高了設(shè)備的可靠性和輸送力。特別是采用優(yōu)化設(shè)計(jì)后的設(shè)備完全可以滿足大角度輸渣機(jī)和燃燒劣質(zhì)煤的電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行，有效實(shí)現(xiàn)了超大渣量和大角度輸渣機(jī)的輸送，保證干渣系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

通過樣機(jī)試制工作，掌握了設(shè)備制造技術(shù)，全面提高干式排渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，為成果的推廣奠定了基礎(chǔ)。

通過工業(yè)應(yīng)用，驗(yàn)證了理論分析結(jié)論，對(duì)干排渣設(shè)備的優(yōu)化研究設(shè)計(jì)，有效解決了現(xiàn)場運(yùn)行存在的問題。應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的干式排渣系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，給運(yùn)行維護(hù)帶來許多方便，延長設(shè)備部件的使用壽命，減少設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，降低了售后維護(hù)的成本及管理成本。

該研究成果為國內(nèi)首創(chuàng)，已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，促進(jìn)了行業(yè)的進(jìn)步，可以在在干式排渣系統(tǒng)中大力推廣應(yīng)用。

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[責(zé)任編輯：劉帥]