熱電廠風冷除渣系統(tǒng)改造

王 智，張志銀，王 韜，朱建國

(湖北省電力勘測設計院有限公司，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。熱電廠投運后，由于鍋爐實際燃用煤質(zhì)與設計煤質(zhì)(見表1)偏離較大，導致干式除渣系統(tǒng)故障頻發(fā)。為提高除渣系統(tǒng)運行的可靠性和鍋爐的效率，需對除渣系統(tǒng)進行改造。

表1 設計煤質(zhì)參數(shù)

1 原系統(tǒng)及存在的問題

1.1 原除渣系統(tǒng)概述

現(xiàn)有除渣系統(tǒng)采用干式風冷除渣系統(tǒng)，每臺鍋爐配一臺風冷式干渣機。鍋爐排渣通過渣井和液壓關(guān)斷門，進入風冷式干渣機冷卻至150 ℃以下，輸送至渣倉頂部的碎渣機。冷卻后的爐渣破碎至10 mm以下后，排入渣倉儲存。系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 除渣系統(tǒng)工藝流程圖

風冷式干渣機設計出力為2.5 t/h, 最大出力為10 t/h，傾角為30.4°。碎渣機配變頻器，處理能力為2～10 t/h，與干渣機出力相匹配。每臺鍋爐設一座鋼渣倉，渣倉直徑6 m，有效容積120 m3，可貯存單臺爐額定負荷工況下48 h的排渣量。渣倉頂部設布袋除塵器，采用耐高溫布袋(最高工作溫度不小于280 ℃)；渣倉下部設一臺汽車散裝機和一臺加濕攪拌機，用于爐渣裝車外運。

1.2 存在的問題

由于煤炭市場的變化，電廠實際采購的燃用煤質(zhì)灰份多在24%～37%之間，平均灰份達30%以上，與設計值偏離很大。而且新疆地區(qū)所產(chǎn)多為易結(jié)焦的褐煤[4]，當鍋爐負荷較高時，爐膛結(jié)焦問題尤為突出。鍋爐頻繁結(jié)焦，會導致鍋爐換熱效率降低[5]、水冷壁損壞以及排渣粒度過大[6]。機組投運后，鍋爐帶負荷能力一直偏低，不足80%。

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

同時,除渣系統(tǒng)還存在碎渣機頻繁卡澀、干渣機鋼帶壓死、組合過濾器布袋頻繁燒損[9]、負壓風機磨損、干渣機上部槽體變形[10]等問題。此外，由于結(jié)焦底渣顆粒較大，在干渣機頭部上傾角為33.7°的條件下輸送，使得大量渣塊滑落后堆集在干渣機轉(zhuǎn)角處，不得不定期采用人工清除，大大增加了運行和檢修維護工作量及費用。

為徹底解決以上問題，需對除渣系統(tǒng)進行技術(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)運行不穩(wěn)定，無法滿足機組穩(wěn)定運行的要求。針對鍋爐實際燃用煤質(zhì)及現(xiàn)場布置情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，確定拆除原風冷輸渣機干式除渣系統(tǒng)，改為采用水浸式刮板撈渣機直接上渣倉濕式除渣系統(tǒng)。系統(tǒng)工藝流程為將爐底渣經(jīng)刮板撈渣機?；?、冷卻、撈出、脫水后直接送至儲渣倉，撈渣機采用補水自平衡式。少量間斷溢流水經(jīng)排水溝，自流至鍋爐房內(nèi)的渣水泵坑內(nèi)，經(jīng)冷卻、澄清后，通過渣水泵排回撈渣機重復使用。改造后的除渣系統(tǒng)工藝流程見圖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、以及干渣輸送系統(tǒng)，在鍋爐下部重新設計渣井、關(guān)斷門、撈渣機及渣倉等。經(jīng)現(xiàn)場勘查可利用原有渣井支架，僅進行局部改造，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所造成的沖擊。

改造工程在總結(jié)近年來國內(nèi)工程中發(fā)現(xiàn)的問題和先進經(jīng)驗的基礎上，并結(jié)合工程運行實際情況，確定更新設備的主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)性能如下：

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

(2)為盡量減少撈渣機正常運行工況下的補水量，增大了撈渣機冷卻水的儲水容積，確保結(jié)焦大渣塊能被充分粒化,撈渣機上槽體水深1.80 m，最小內(nèi)寬1.65 m，有效容積為70 m3。

(3)撈渣機殼體以加強結(jié)構(gòu)設計，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、開闊式、防飛濺槽體，可引導沖濺飛起的冷卻水向內(nèi)側(cè)流動，防止塌焦產(chǎn)生的過熱灰水濺出撈渣機槽外而造成人身傷害。

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

(5)每臺爐設置1座渣倉。由于渣倉布置受現(xiàn)場條件所限，因此渣倉最大容積僅為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，確定爐底漏風和空預器漏風大幅降低，燃燒系統(tǒng)運行狀況良好，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)量可以達到940 t/h，減溫水余量增大。技改工程前后運行數(shù)據(jù)見表2。

表2 運行數(shù)據(jù)對比表

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 ℃，說明鍋爐效率提高了。

(2)送風量由改造前的997 t/h提升至1 094 t/h，這與改造前進行的干渣機漏風量約100 t/h的測試結(jié)果相吻合，說明干式除渣系統(tǒng)改為濕式撈渣機系統(tǒng)后，爐底漏風率幾乎為零。由于爐底漏風量大幅減少，整個鍋爐運行工況發(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)阻力增大造成引風機電耗上升較大，但除渣系統(tǒng)改造后引風機電流反而大幅下降，說明改造前鍋爐運行總煙氣量遠遠偏大，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)風機總電流由624.2 A下降至574.5 A，下降了49.7 A，風機電耗大幅降低。這與改造前干渣機漏風率試驗結(jié)果(關(guān)閉液壓關(guān)斷門后，風機總電流降低了約50 A)相吻合。

(4)改造前干式除渣系統(tǒng)包括干式除渣機、兩級碎渣機、負壓風機、雙軸攪拌器、冷卻器等設備總用電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，而且運行平穩(wěn)可靠，運行及檢修維護費用大幅降低。

3 結(jié)論

(1)干式風冷除渣系統(tǒng)雖然有節(jié)能節(jié)水等優(yōu)點，但對煤種的適應性較差。燃用強結(jié)焦型煤質(zhì)及排渣量大時，干式風冷除渣系統(tǒng)對排渣溫度和鍋爐效率會有一定影響。

(2)濕式除渣系統(tǒng)對煤種的適應性較強、運行安全穩(wěn)定性高，但系統(tǒng)復雜，渣水處理設備需連續(xù)加藥，運行費用較高。

(3)除渣系統(tǒng)設計選型時，應充分考慮設計煤種和實際采購煤種的差異，必要時可按最不利的工況設計。