大型燃煤電站鍋爐干式與濕式排渣系統(tǒng)對比分析

岳新喜

(華電鄭州機械設(shè)計研究院有限公司，河南 鄭州 450015)

0 引言

目前，國內(nèi)大型機組排渣系統(tǒng)主要采用2種形式:風冷干式排系統(tǒng)和濕式刮板撈渣機排渣系統(tǒng)。干式排渣技術(shù)與水力排渣系統(tǒng)相比，具有系統(tǒng)維護簡單、節(jié)水環(huán)保、干渣活性好等優(yōu)點，為燃煤電站排渣系統(tǒng)在節(jié)水、節(jié)能及綜合利用方面開辟了新的途徑，在國外燃煤電站已有廣泛應(yīng)用［1－3］。本文以某電廠1000 MW機組為例，通過試驗說明干式排渣系統(tǒng)對鍋爐運行效率的影響。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 設(shè)備介紹

干式排渣系統(tǒng)主要由渣井、液壓關(guān)斷門、斗式提升機及貯渣倉等部分組成，設(shè)計參數(shù)見表1，布置情況如圖1所示。爐渣經(jīng)兩級鋼帶排渣機輸送到鍋爐房外，由斗式提升機輸送至貯渣倉貯存。額定出力工況下，爐渣在排渣機輸渣過程中冷卻到100℃以下，最大出力工況下冷卻到150℃以下。

1.2 工作原理

燃煤電廠固態(tài)排渣鍋爐排出的熱爐渣經(jīng)過渡渣斗、液壓關(guān)斷門后落到鋼帶式排渣機輸送鋼帶上，并隨緩慢移動的輸送鋼帶一起移動。鋼帶式排渣機兩側(cè)側(cè)壁和排渣機頭尾部設(shè)有進風口，利用爐膛負壓就地吸入冷空氣。含有部分未完全燃燒可燃物的爐渣在下落過程中和輸送鋼帶上進一步燃燒，并與吸入的冷空氣進行逆向熱交換，直接被冷空氣冷卻成為冷渣。冷空氣被加熱，熱爐渣溫度降到100℃以下，冷卻風將爐渣的熱量回收并帶入爐內(nèi)。冷卻后的干渣經(jīng)一級或二級破碎后，由機械或氣力輸送系統(tǒng)輸送至渣倉儲存。

表1 干排渣系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

1.3 結(jié)構(gòu)特點

為實現(xiàn)安全、可靠運行，鋼帶式排渣機除裝設(shè)必要的監(jiān)控裝置外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取如下主要措施。

(1)輸送鋼帶是鋼帶式排渣機的關(guān)鍵輸送部件和主要受力部件，其抗拉、抗壓和抗斷裂能力很強，其使用壽命可超過10萬h，甚至可達到30萬h。

(2)輸送鋼帶的尾部滾筒設(shè)有自動張緊裝置，可使輸送鋼帶各點受到同樣的張緊力。

(3)整臺鋼帶式排渣機安裝時只有1個固定點，可沿固定點向四周自由膨脹。

(4)輸送鋼帶為平帶，不會有卡死現(xiàn)象。

(5)高溫熱渣在輸送鋼帶上冷卻和輸送，不會直接與殼體接觸，不會對人身造成傷害。

(6)鋼帶式排渣機采用空氣冷卻熱渣，不會出現(xiàn)像水浸式刮板撈渣機那樣的汽爆現(xiàn)象，不會造成熄火、設(shè)備和人身事故。

(7)鋼帶式排渣機可適應(yīng)大塊渣輸送。針對國內(nèi)火電廠燃煤來源較雜、煤質(zhì)較差、易結(jié)焦等特點，為防止大渣進入鋼帶式排渣機直接沖擊輸送鋼帶，國內(nèi)自主研制開發(fā)的鋼帶式排渣機入口設(shè)計有液壓破碎、隔柵和監(jiān)視器等裝置，可對100 mm或200 mm以上的大渣攔截、預(yù)破碎，保護輸送鋼帶正常運行。

2 試驗方法及過程

2.1 模擬濕式排查系統(tǒng)

該試驗場所使用的鍋爐排渣系統(tǒng)是干式排渣系統(tǒng)，在干式排渣系統(tǒng)上模擬濕式排渣系統(tǒng)，即模擬濕渣時將爐底液壓關(guān)斷門全部關(guān)閉，此時的鍋爐環(huán)境相當于濕式排渣系統(tǒng)的工況。

2.2 排煙溫度的測量

在空氣預(yù)熱器出口按等截面網(wǎng)格法標定后，選取較多的代表點布置校驗合格的II級精度K型鎧裝熱電偶。最終熱電偶信號由校驗合格的K型補償導(dǎo)線接入分散式數(shù)據(jù)采集IMP(Isolated Measurement Pod)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采樣周期為2s，每20s系統(tǒng)自動記錄一次該時間段內(nèi)的平均值。

2.3 飛灰采樣

采用等速取樣槍在電除塵器入口煙道上進行連續(xù)等速取樣，每15 min取樣一次。試驗結(jié)束后，樣品混合均勻，縮分為2份，一份送電廠實驗室化驗，一份留底備用。

2.4 爐渣采樣

爐渣在干排渣機側(cè)面的觀察孔處收集取樣，每15 min取樣一次。試驗工況結(jié)束后，全部樣品混合均勻，縮分為2份，一份送電廠實驗室化驗，一份留底備用。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 排煙溫度對比

機組在1000 MW電負荷下運行，試驗期間燃用煤質(zhì)穩(wěn)定，鋼帶機轉(zhuǎn)速保持在35 Hz(2.8 m/min)，冷卻風占總風量的比例為0.92%，試驗結(jié)果見表2。由表2可見，由于不同工況下環(huán)境溫度不同，所以實測的排煙溫度需要對環(huán)境溫度進行修正，將環(huán)境溫度修正到20℃。干渣工況修正后排煙溫度為131.5℃。模擬濕渣時將爐底液壓關(guān)斷門全部關(guān)閉，對環(huán)境溫度修正后排煙溫度為128.3℃。在當前設(shè)備條件下，采用干式排渣比采用濕式排渣排煙溫度偏高3.2℃。

3.2 灰渣可燃物含量對比

當鍋爐采用干式排渣系統(tǒng)時，爐渣在鋼帶機上存在繼續(xù)燃燒現(xiàn)象。干式排渣與濕式排渣工況下灰渣可燃物含量對比試驗結(jié)果見表3。由表3可見，采用干式排渣系統(tǒng)比采用濕式排渣系統(tǒng)爐渣可燃物低0.17個百分點，飛灰可燃物含量略微偏高。由于試驗期間氧量充足，灰渣可燃物含量整體較低，因此變化不明顯。另外，灰渣可燃物含量受煤質(zhì)和鍋爐運行參數(shù)變化的影響可能比少量冷卻風變化帶來的影響要大些。

表2 干式與濕式排渣系統(tǒng)排煙溫度對比試驗結(jié)果

3.3 鍋爐效率對比

機組在1000 MW電負荷下運行，試驗期間燃用煤質(zhì)穩(wěn)定，將爐底液壓關(guān)斷門全部關(guān)閉。模擬濕渣時試驗結(jié)果見表4。

表3 干式與濕式排渣系統(tǒng)灰渣可燃物含量對比結(jié)果

渣斗蒸發(fā)率按照73.238 kg/(m2·h)計算，蒸發(fā)水量為3.48 t/h，蒸發(fā)的水蒸氣導(dǎo)致排煙損失增加約0.002個百分點。根據(jù)GB 10184—1988《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》，計算時排渣溫度取800℃。該工況下修正后鍋爐效率為94.17%，當干渣冷卻風比例為0.92%時，修正后鍋爐效率為94.00%。可見，在當前設(shè)備運行條件下，采用干式排渣與采用濕式排渣相比，鍋爐效率低0.17個百分點。

表4 干式與濕式排渣系統(tǒng)鍋爐效率對比試驗結(jié)果

4 結(jié)論

(1)在當前設(shè)備運行條件下，冷卻風占總風量的比例為0.92%，采用干式排渣與濕式排渣相比，鍋爐效率低0.17個百分點。調(diào)節(jié)通過干式排渣系統(tǒng)進入爐內(nèi)的風量可以提高鍋爐效率，但影響鍋爐效率升高或降低的還有臨界爐底進風溫度。合理地組織爐底進風，使爐底進風與爐底渣充分進行熱交換是干式排渣系統(tǒng)的關(guān)鍵，如果爐底進風組織不好，那么要吸收同樣的爐底渣的熱量，就需要大量的爐底冷卻風，最終會造成鍋爐效率的下降。

(2)在當前設(shè)備條件下，采用干式排渣比采用濕式排渣修正后排煙溫度偏高3.2℃。隨著干排渣系統(tǒng)冷卻風量的增加，排煙溫度會明顯升高，排煙熱損失增加，鍋爐效率降低。

(3)由于干式排渣系統(tǒng)爐渣在鋼帶機上存在繼續(xù)燃燒現(xiàn)象，采用干式排渣系統(tǒng)比采用濕式排渣系統(tǒng)爐渣可燃物低0.17個百分點，飛灰可燃物含量略微偏高。說明干式排渣系統(tǒng)會使機械不完全燃燒熱損失降低，爐渣含碳量的減少使機械不完全燃燒熱損失降低。

由此可見，干式排渣系統(tǒng)與濕式除渣系統(tǒng)相比，在某特定的工況下，從鍋爐熱效率來看，干式排渣系統(tǒng)并不一定比濕式排渣系統(tǒng)效率高。但干式排渣系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)進入干式排渣系統(tǒng)的冷卻風量使鍋爐排煙熱損失減少，灰渣可燃物降)低，達到提高鍋爐效率的目的。

［1］李秀國.火電廠大型機組除渣系統(tǒng)選擇研究［J］.鍋爐制造，2011，1(1):5 －10.

［2］桑斌修.火電廠干式排渣系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟性淺析［J］.電力技術(shù)經(jīng)濟，2008，20(3):44 －47.

［3］王軼鋒，高飛燕.發(fā)電廠干式排渣系統(tǒng)對鍋爐效率的影響試驗及分析［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2010，28(2):52－53.