大型火電廠鍋爐排渣方案比較

周慧

（江西省電力設計院，江西 南昌 330096）

為貫徹2000年示范電廠設計思路，提高廠內(nèi)灰渣處理系統(tǒng)的運行安全可靠性和環(huán)保性能，進一步節(jié)能、節(jié)水、減少占地、節(jié)省投資，本文針對大型機組爐底渣干排和濕排設計系統(tǒng)進行了研究分析，并對其進行了技術經(jīng)濟比較。

干式排渣機系統(tǒng)

鍋爐干排渣技術是利用一種特制的鋼帶來輸送和冷卻熾熱底渣，該設備不需要水，從而改變了火電廠傳統(tǒng)的水力除渣方式，實現(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

鍋爐正常運行時，由爐膛下落的高溫熱渣（850℃），經(jīng)儲渣斗、爐底排渣裝置進入到緩慢移動的風冷式鋼帶機輸送鋼帶上，風冷式鋼帶機在高溫條件下連續(xù)運轉，將灰渣低速送出到碎渣機中。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)結焦。啟動爐底排渣裝置擠壓機構，將大渣塊破碎，從而提高大渣塊的冷卻效果。同時防止爐膛墜落的大渣塊沖擊毀壞輸送鋼帶。低速運轉的輸送鋼帶，將灰渣輸送到頭部卸料端，并由一級碎渣機破碎到25～75mm 以下粒徑；從輸渣機頭部進入定量的冷卻空氣（由爐膛負壓吸入），與鋼帶上的渣層進行熱交換，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℃（相當于二次風的溫度），灰渣放熱而冷卻到200℃左右。升溫后的熱空氣進入爐膛，一般冷卻風量控制在鍋爐許用空氣過剩系數(shù)之內(nèi)，不超過總風量的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)機械設備一般采用斗式提升機將灰渣輸送到儲渣倉（進入渣倉的溫度在50～60℃），定期由汽車運出。

系統(tǒng)特點：

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。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)濟性的主要影響因素是爐渣冷卻風進入爐膛的溫度，存在一個影響鍋爐效率變化趨勢的爐渣冷卻風溫轉折點，爐渣冷卻風溫高于此轉折點溫度，鍋爐效率升高；爐渣冷卻風溫低于此轉折點溫度，鍋爐效率降低。當吸熱量一定時，爐渣冷卻風進入爐膛的溫度則取決于進入干式排渣系統(tǒng)的冷卻風量，因此處理好干式排渣機的密封，控制進入干式排渣機的冷卻風風量是影響鍋爐運行經(jīng)濟性的關鍵因素。

3）干式排渣系統(tǒng)在回收爐渣可燃物的熱損失時，由于爐渣冷卻風進入爐膛的溫度限制（在400℃左右），爐渣冷卻風回收的熱量越多，所需的爐渣冷卻風風量就越大，相應地空預器煙氣側和空氣側質量流量的偏差越大，導致排煙溫度基本同步升高，因而鍋爐效率的增加有限。對于新機組配套選用干式排渣系統(tǒng)，可以在設計空預器時適當增加受熱面，以保證排煙溫度不升高，這樣當冷卻風進入爐膛的風溫在轉折點以上時，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）鋼帶輸渣機運行速度低（10～40mm/s），磨損小，使用壽命長，運行平穩(wěn)，降低了運行和檢修費用（由于渣的輸送在干式排渣機中是隨著鋼帶一起運動，幾乎沒有相對運動，它對排渣機鋼帶的磨損相對要比濕式撈渣機刮板與槽體有相對運動小許多）。

6）鍋爐結焦時，由液壓破碎機攔截、待燃燒充分后完成初破碎，有效防止下部設備遭到破壞，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，此時的冷卻風量（小于1%的總風量）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)應當是適用。

8）當干式排渣系統(tǒng)應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)設備的安全運行，此時需要大量的爐渣冷卻風來冷卻爐渣，這將影響爐內(nèi)燃燒工況。

濕式排渣機系統(tǒng)

每臺爐配備1 臺刮板撈渣機，鍋爐爐膛排渣連續(xù)進入刮板撈渣機上槽體，經(jīng)水冷卻和?；笥晒伟鍝圃鼨C撈出，在撈渣機傾斜段脫水后輸送至渣倉，由渣倉對濕渣進一步脫水。每爐設2 個渣倉，運行時，爐渣通過三通的一個出口進入一個渣倉，該倉滿后靜置脫水，同時通過三通切換進入另一個渣倉。渣倉設置有析水元件，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；刮板撈渣機溢流水及渣倉的析水均自流進入設置于鍋爐房零米的集水池，由立式溢流水泵送至濃縮機進行澄清處理，濃縮機底部的渣漿由立式排污泵送回撈渣機，經(jīng)過澄清的清水通過除灰水泵送回除灰水系統(tǒng)重復使用。

兩爐設置直徑為12m 的高效濃縮機1 臺。從濃縮機上部的溢流槽排出的溢流澄清水進入清水池（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)各用水點進行重復利用；兩爐設除灰水泵3 臺，2 臺運行，1 臺備用。從濃縮機底部排出的經(jīng)濃縮機濃縮出來的高濃度底漿則由立式排污泵送回撈渣機，排污泵設置2 臺，1 臺運行，1 臺備用。

系統(tǒng)特點

1）由于冷卻水系統(tǒng)是閉式循環(huán)系統(tǒng)，需補充少量的蒸發(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)總的運行功耗較干渣系統(tǒng)多。

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

5）鍋爐結焦時，大渣落入撈渣機槽體冷卻水中?；嗔眩瑩圃鼨C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入撈渣機斜升段處人工清理。

6）目前濕式撈渣機處理的渣量一般較大，其設計最大出力可達80t/h 左右，這在鍋爐煤質變差、結焦形成大渣以及調(diào)試期間渣量大增時的適應性大大加強。

7）相對而言，濕式撈渣機的應用在大容量機組和不同的鍋爐上的業(yè)績較多，運行經(jīng)驗相對成熟。

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

方案比較

技術比較

1 運行的可靠性 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 維護檢修工作量需要維護檢修內(nèi)容是清掃鏈（輔件），檢修量少；可以在機體外檢修，不需要停運輸送帶。維修及故障處理時間不超過2h。需要維護檢修內(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 目 干排渣 濕排渣1 爐底渣輸送系統(tǒng)渣井、關斷門、鋼帶輸渣機、斗式提升機渣倉1800 萬元；渣井、大傾角水浸式刮板撈渣機、渣倉960 萬元；2 渣水處理系統(tǒng) 無 100 萬元3 設備安裝費 95 萬元 139 萬元4 建筑工程費 29.0 無 74.85 萬元5 投資合計 1924 萬元 1273.85 萬元6 投資差 650.15 萬元 0

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

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

節(jié)水效益

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

項 目 干排渣 濕排渣每臺爐年補水量（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)有關電廠的實際測試數(shù)據(jù)，經(jīng)與鋼帶除渣系統(tǒng)供貨商專題探討，對于新建機組，按提高鍋爐效率0.059%計算收益比較合適。標煤價格按500 元/t 計。

項 目 干排渣 濕排渣每臺爐年節(jié)省標煤（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

針對除灰渣系統(tǒng)的綜合維修費率目前尚無可靠的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)本項目除渣系統(tǒng)的特點和同類系統(tǒng)的實際運行維護情況，確定其綜合維修費率和維修費用如下：

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

收益和運行費用如下：

項 目 干排渣 濕排渣每臺爐收益和運行費用（萬元/年）-2.3-57.67

注：表中負值為負收益，正值為正收益。

綜上所述，干式排渣機方案比濕式排渣方案一次性投資多650.15 萬元，但年運行費比濕式方案低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)濟效益。從環(huán)保角度來考慮，干式排渣機方案零用水量、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，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。