王 智，張志銀，王 韜，朱建國(guó)

(湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430040)

0 引言

電廠除渣系統(tǒng)的選型與鍋爐型式相匹配[1]，直接影響鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性[2]和效率[3]。

某熱電廠位于和田市拉斯奎鎮(zhèn)，裝機(jī)容量為2×300 MW。鍋爐采用單爐膛超臨界自然循環(huán)汽包爐，固態(tài)排渣。熱電廠投運(yùn)后，由于鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)(見(jiàn)表1)偏離較大，導(dǎo)致干式除渣系統(tǒng)故障頻發(fā)。為提高除渣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和鍋爐的效率，需對(duì)除渣系統(tǒng)進(jìn)行改造。

表1 設(shè)計(jì)煤質(zhì)參數(shù)

1 原系統(tǒng)及存在的問(wèn)題

1.1 原除渣系統(tǒng)概述

現(xiàn)有除渣系統(tǒng)采用干式風(fēng)冷除渣系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配一臺(tái)風(fēng)冷式干渣機(jī)。鍋爐排渣通過(guò)渣井和液壓關(guān)斷門，進(jìn)入風(fēng)冷式干渣機(jī)冷卻至150 ℃以下，輸送至渣倉(cāng)頂部的碎渣機(jī)。冷卻后的爐渣破碎至10 mm以下后，排入渣倉(cāng)儲(chǔ)存。系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 除渣系統(tǒng)工藝流程圖

風(fēng)冷式干渣機(jī)設(shè)計(jì)出力為2.5 t/h, 最大出力為10 t/h，傾角為30.4°。碎渣機(jī)配變頻器，處理能力為2～10 t/h，與干渣機(jī)出力相匹配。每臺(tái)鍋爐設(shè)一座鋼渣倉(cāng)，渣倉(cāng)直徑6 m，有效容積120 m3，可貯存單臺(tái)爐額定負(fù)荷工況下48 h的排渣量。渣倉(cāng)頂部設(shè)布袋除塵器，采用耐高溫布袋(最高工作溫度不小于280 ℃)；渣倉(cāng)下部設(shè)一臺(tái)汽車散裝機(jī)和一臺(tái)加濕攪拌機(jī)，用于爐渣裝車外運(yùn)。

1.2 存在的問(wèn)題

由于煤炭市場(chǎng)的變化，電廠實(shí)際采購(gòu)的燃用煤質(zhì)灰份多在24%～37%之間，平均灰份達(dá)30%以上，與設(shè)計(jì)值偏離很大。而且新疆地區(qū)所產(chǎn)多為易結(jié)焦的褐煤[4]，當(dāng)鍋爐負(fù)荷較高時(shí)，爐膛結(jié)焦問(wèn)題尤為突出。鍋爐頻繁結(jié)焦，會(huì)導(dǎo)致鍋爐換熱效率降低[5]、水冷壁損壞以及排渣粒度過(guò)大[6]。機(jī)組投運(yùn)后，鍋爐帶負(fù)荷能力一直偏低，不足80%。

燃煤灰份增加，必然導(dǎo)致鍋爐耗煤量和排渣量均增加[7]。由于實(shí)際鍋爐排渣量增加，水冷壁結(jié)焦頻繁掉焦塊[8]等原因，不僅造成干渣機(jī)排渣溫度超標(biāo), 而且使得進(jìn)入的爐膛冷風(fēng)量增大。經(jīng)電科院檢測(cè)，鍋爐在140 t/h給煤量時(shí)，平均排渣溫度約為158 ℃；在170 t/h給煤量時(shí)，平均排渣溫度高達(dá)485 ℃。鍋爐總?cè)济毫?40 t/h及170 t/h兩個(gè)不同的工況下，完全關(guān)閉排渣系統(tǒng)液壓關(guān)斷門情況下測(cè)試，排煙溫度分別下降17.8 ℃和16 ℃；過(guò)熱器減溫水總量分別減少了15 t/h和7.11 t/h；一級(jí)減溫水前過(guò)熱器壁溫可下降約20 ℃。

同時(shí),除渣系統(tǒng)還存在碎渣機(jī)頻繁卡澀、干渣機(jī)鋼帶壓死、組合過(guò)濾器布袋頻繁燒損[9]、負(fù)壓風(fēng)機(jī)磨損、干渣機(jī)上部槽體變形[10]等問(wèn)題。此外，由于結(jié)焦底渣顆粒較大，在干渣機(jī)頭部上傾角為33.7°的條件下輸送，使得大量渣塊滑落后堆集在干渣機(jī)轉(zhuǎn)角處，不得不定期采用人工清除，大大增加了運(yùn)行和檢修維護(hù)工作量及費(fèi)用。

為徹底解決以上問(wèn)題，需對(duì)除渣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

2 改造方案及效果

2.1 改造方案

鑒于該工程煤質(zhì)變化較大，煤質(zhì)易結(jié)焦，經(jīng)常造成鍋爐及干式除渣系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，無(wú)法滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的要求。針對(duì)鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)布置情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定拆除原風(fēng)冷輸渣機(jī)干式除渣系統(tǒng)，改為采用水浸式刮板撈渣機(jī)直接上渣倉(cāng)濕式除渣系統(tǒng)。系統(tǒng)工藝流程為將爐底渣經(jīng)刮板撈渣機(jī)?；?、冷卻、撈出、脫水后直接送至儲(chǔ)渣倉(cāng)，撈渣機(jī)采用補(bǔ)水自平衡式。少量間斷溢流水經(jīng)排水溝，自流至鍋爐房?jī)?nèi)的渣水泵坑內(nèi)，經(jīng)冷卻、澄清后，通過(guò)渣水泵排回?fù)圃鼨C(jī)重復(fù)使用。改造后的除渣系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 改造除渣系統(tǒng)工藝流程圖

改造內(nèi)容包括：拆除原有的渣井、關(guān)斷門、干渣機(jī)、以及干渣輸送系統(tǒng)，在鍋爐下部重新設(shè)計(jì)渣井、關(guān)斷門、撈渣機(jī)及渣倉(cāng)等。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查可利用原有渣井支架，僅進(jìn)行局部改造，渣井本體重新制作，并配裝濕式除渣專用的關(guān)斷門，以承受大渣塊水爆時(shí)所造成的沖擊。

改造工程在總結(jié)近年來(lái)國(guó)內(nèi)工程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合工程運(yùn)行實(shí)際情況，確定更新設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)性能如下：

(1)充分調(diào)查和了解近幾年來(lái)燃用劣質(zhì)煤種的成份分析和幾率，確定撈渣機(jī)出力為8～32 t/h。

(2)為盡量減少撈渣機(jī)正常運(yùn)行工況下的補(bǔ)水量，增大了撈渣機(jī)冷卻水的儲(chǔ)水容積，確保結(jié)焦大渣塊能被充分?；?撈渣機(jī)上槽體水深1.80 m，最小內(nèi)寬1.65 m，有效容積為70 m3。

(3)撈渣機(jī)殼體以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水平段上槽體側(cè)板采用14 mm厚的鋼板焊制而成，外側(cè)采用#16工字鋼做肋；倒“鐘”型、開(kāi)闊式、防飛濺槽體，可引導(dǎo)沖濺飛起的冷卻水向內(nèi)側(cè)流動(dòng)，防止塌焦產(chǎn)生的過(guò)熱灰水濺出撈渣機(jī)槽外而造成人身傷害。

(4)撈渣機(jī)采用可調(diào)速的變頻雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)功率為2×7.5 kW，驅(qū)動(dòng)鏈條規(guī)格為φ34×126，保證撈渣機(jī)除渣量最大32 t/h時(shí)仍具有足夠的動(dòng)力。

(5)每臺(tái)爐設(shè)置1座渣倉(cāng)。由于渣倉(cāng)布置受現(xiàn)場(chǎng)條件所限，因此渣倉(cāng)最大容積僅為80 m3，可貯存鍋爐燃用平均灰份30%煤質(zhì)最大連續(xù)蒸發(fā)量工況下約10 h的排渣量。

2.2 改造效果

改造完成后，經(jīng)電科院檢測(cè)，確定爐底漏風(fēng)和空預(yù)器漏風(fēng)大幅降低，燃燒系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，排煙熱損失明顯降低，鍋爐熱效率大幅提升(約2%)。鍋爐蒸發(fā)量可以達(dá)到940 t/h，減溫水余量增大。技改工程前后運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比表

由上表可知：

(1)排煙溫度由改造前的157 ℃降低至改造后的128.8 ℃，排煙溫度降低了28.2 ℃，說(shuō)明鍋爐效率提高了。

(2)送風(fēng)量由改造前的997 t/h提升至1 094 t/h，這與改造前進(jìn)行的干渣機(jī)漏風(fēng)量約100 t/h的測(cè)試結(jié)果相吻合，說(shuō)明干式除渣系統(tǒng)改為濕式撈渣機(jī)系統(tǒng)后，爐底漏風(fēng)率幾乎為零。由于爐底漏風(fēng)量大幅減少，整個(gè)鍋爐運(yùn)行工況發(fā)生了顯著的變化。技改工程除塵器由原靜電除塵器改為電袋除塵器后系統(tǒng)阻力增大造成引風(fēng)機(jī)電耗上升較大，但除渣系統(tǒng)改造后引風(fēng)機(jī)電流反而大幅下降，說(shuō)明改造前鍋爐運(yùn)行總煙氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏大，這也是造成改造前排煙溫度高、鍋爐熱效率低的主要原因。

(3)風(fēng)機(jī)總電流由624.2 A下降至574.5 A，下降了49.7 A，風(fēng)機(jī)電耗大幅降低。這與改造前干渣機(jī)漏風(fēng)率試驗(yàn)結(jié)果(關(guān)閉液壓關(guān)斷門后，風(fēng)機(jī)總電流降低了約50 A)相吻合。

(4)改造前干式除渣系統(tǒng)包括干式除渣機(jī)、兩級(jí)碎渣機(jī)、負(fù)壓風(fēng)機(jī)、雙軸攪拌器、冷卻器等設(shè)備總用電145.76 kW·h，而改造后濕式除渣系統(tǒng)總用電僅15 kW·h，改造后的除渣系統(tǒng)較改造前節(jié)電130.76 kW·h。

除渣系統(tǒng)改造后，不僅滿足鍋爐各種工況下排渣的處理要求，而且運(yùn)行平穩(wěn)可靠，運(yùn)行及檢修維護(hù)費(fèi)用大幅降低。

3 結(jié)論

(1)干式風(fēng)冷除渣系統(tǒng)雖然有節(jié)能節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)煤種的適應(yīng)性較差。燃用強(qiáng)結(jié)焦型煤質(zhì)及排渣量大時(shí)，干式風(fēng)冷除渣系統(tǒng)對(duì)排渣溫度和鍋爐效率會(huì)有一定影響。

(2)濕式除渣系統(tǒng)對(duì)煤種的適應(yīng)性較強(qiáng)、運(yùn)行安全穩(wěn)定性高，但系統(tǒng)復(fù)雜，渣水處理設(shè)備需連續(xù)加藥，運(yùn)行費(fèi)用較高。

(3)除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)煤種和實(shí)際采購(gòu)煤種的差異，必要時(shí)可按最不利的工況設(shè)計(jì)。