刮板濕式除渣改造為干渣機后運行分析

張寶東

【摘 要】 傳統火電機組采用刮板濕式除渣系統，隨著電力科技的發展，刮板濕式除渣系統在實際運行中體現出諸多不足。華潤電力（常熟）有限公司2號機組大修中將刮板濕式撈渣機改造為鱗斗式干渣機，通過機組啟動后投入運行以來，改造完成后取得了良好的效果。本文主要嘗試對干渣機改造后對鍋爐運行的影響、經濟性和存在的問題進行探討和分析。

【關鍵詞】 干渣機 可靠性 鍋爐效率 NOX 用水 問題

1 概述

傳統火電機組采用刮板濕式除渣系統，不僅存在排放水量大、系統存在濕渣水泄漏污染環境的情況，同時由于運行中水封破壞對鍋爐的安全運行造成了嚴重威脅。因此，為滿足環保及文明生產和鍋爐安全運行的需要，提高設備可靠性，許多火電企業選擇了將濕式除渣系統升級改造為干除渣系統。

華潤電力（常熟）有限公司2號機組干渣機改造采用風冷式干除渣系統，鍋爐排渣經過底部三個渣井、渣井底部擠渣門落到鱗斗式干渣輸送系統，熱渣在干渣機輸送過程中被依靠鍋爐負壓吸取的冷卻空氣冷卻， 冷卻后的低于100℃的冷渣經過碎渣機粉碎后進入渣倉；被加熱的冷卻空氣將底渣的熱量帶回爐膛，冷卻風量根據鍋爐的排渣量自動調節，且不影響鍋爐的燃燒，在鍋爐運行的各種工況下，最大冷卻空氣量不超過鍋爐相應工況下燃燒空氣量的1.0%并不降低鍋爐的熱效率。

干渣機工作流程如圖1所示。

2 干渣機相對刮板濕式撈渣機運行可靠性有所提高

（1）干渣機采用鱗斗式干渣輸送系統，結構牢固，故障率低。經調研：華東某廠使用干渣機兩年時間，未發生過因干渣機輸送系統故障而在線維修的情況；而刮板濕式撈渣機，由于長期運行中，渣中帶水，負荷較大，且由于本身結構的原因容易發生鏈條松鏈、偏移、斷鏈等情況，在運行中需要在線進行截鏈、拉緊等維護工作，甚至必要時需要破壞爐底水封進行缺陷處理，對鍋爐安全運行造成了不利的影響。

（2）采用濕除渣系統，由于高溫的渣塊落入撈渣機水封中，造成水封汽化，水封瞬間破壞，爐膛負壓大幅度波動，使鍋爐燃燒惡化，嚴重時甚至發生鍋爐滅火事件。華潤常熟電廠在投產十年來，由于撈渣機水封汽爆和水封破壞發生過兩次非停事件，而干渣機由于沒有水封存在，不存在水封汽化的情況。

3 干渣機改造后對鍋爐效率的影響

干渣機運行中，利用爐膛負壓吸入冷卻空氣，冷卻風量根據鍋爐負荷可以自動調節，最大冷卻空氣量不超過相應負荷的1%。根據運行情況來看，這部分冷卻風對鍋爐的效率還是造成了一定的影響。

（1）正常運行中干渣機渣井熱風溫度約350～500℃，干渣機冷卻風經過渣井時被加熱后進入爐膛，提高了燃燒器及燃燒器以下區域的氧量，有助于較大顆粒煤粉的燃盡，降低了爐渣含碳量和飛灰含碳量，減少了鍋爐的機械不完全燃燒損失。

（2）原刮板濕式撈渣機運行時，高溫的爐渣進入撈渣機，被水冷卻后經撈渣機刮板輸送至渣倉，這部分的熱量被白白浪費掉，而采用干渣機的鍋爐，未燃盡的爐渣在渣井下部格柵上燃燒，釋放出熱量，靠鍋爐負壓抽吸的冷卻風冷卻爐渣至100℃以下，同時這部分冷卻風被加熱后送回爐膛，相當于一部分熱量被回收，降低了鍋爐排渣熱損失，實際上對鍋爐效率的提高是有利的。

（3）在進入爐膛的總燃燒空氣量不變的情況下，干渣機冷卻風進入爐膛后，經過空預器的風量是相應減少的，從而造成排煙溫度的升高，使鍋爐排煙熱損失增加；但是經過空預器進入爐膛的熱風溫度約330℃左右，而干渣機冷卻風經過渣井熱渣的加熱后溫度可達到350℃甚至更高，從而抵消了這一部分排煙熱損失對鍋爐效率的影響，甚至鍋爐效率會相對有所提高。

4 干渣機冷卻風對NOX的影響

干渣機冷卻風被渣井的爐渣加熱后提高了燃燒器區域的助燃風溫度，同時也增加了助燃風量，使煤粉著火燃盡時間提前，根據低NOX燃燒理論，這一過程對氮氧化物的生成是有促進作用的，造成了SCR入口氮氧化物的提高。通過技改前后對比，SCR入口氮氧化物含量提高了20～30mg/Nm3，造成了噴氨量的增加。

5 干渣機相對刮板濕式撈渣機節約用水分析

因刮板濕式撈渣機冷卻水采用循環復用，其用水量消耗主要在濕渣存儲和運輸中濕渣含水損失、撈渣機蒸發損失兩部分，分別計算如下：

單臺爐每天耗煤量約5000噸，灰分16.5%，濕渣含水量約30%，水封截面積：22.187m×1.8m，水封排渣槽蒸發量：73.238Kg/ （Nm3×h），鍋爐灰渣比為8：2。

濕渣含水損失：5000×16.5%×30%×20%/24=2.06t/h

水封蒸發損失：73.238×22.187×1.8/1000=2.92 t/h

合計損失量：2.06t/h+2.92 t/h=4.98 t/h

而干渣機若采用干卸渣時，爐渣中是不含水份的，因此相對刮板濕式撈渣機一年約節約用水2.49萬噸；若采用濕卸渣時，計入濕渣含水損失，可節約用水約1.46萬噸。

6 干渣機調試運行中存在的問題

干渣機改造后在調試、運行期間也也存在一些問題：

（1）碎渣機運行中跳閘頻繁。由于鍋爐大修吹管后受熱面割管檢查，爐膛內檢修后雜物比較多，在機組啟動及運行過程中碎渣機跳閘比較頻繁，多則一天跳閘十余次，每次碎渣機跳閘后，維護人員現場檢查均在碎渣機中檢查出角鐵、腳手架鐵絲等雜物，今后鍋爐有停爐檢修工作，干渣機打開擠渣門前需要對擠渣門上雜物進行清理方可啟動干渣機運行。

（2）鍋爐掉大焦塊需要擠渣時擠渣門操作無法程控。干渣機初設時未考慮擠渣時進行程控操作，當鍋爐掉大焦時需要啟動液壓油泵，依次操作對應的擠渣擋板進行擠渣，操作量較大，特別是鍋爐吹灰時，擠渣操作更加繁重，甚至需要連續擠渣兩個小時左右，對運行人員監盤和操作造成很大壓力。針對這種情況，發電部通過和廠家、熱控人員協商，做出擠渣程控操作端，需要擠渣時點擊“擠渣投入”按鈕，按照順序自動啟動液壓油泵、切換油泵出口切換閥、關閉對應擠渣門、延時40S后發擠渣門開指令，擠渣門開啟到位則一次擠渣操作完成，極大地節省了運行人員擠渣操作量。

（3）干渣機設置冷風擋板通流量偏小，鍋爐吹灰渣量大時，干渣機斜升段渣溫得不到充分冷卻，有時候達到100℃以上，為防止進入渣倉的渣溫過高在渣倉中形成板結，在干渣機斜升段尾部打開了4個觀察孔輔助進風，使斜升段爐渣得到充分冷卻，同時這部分冷卻風也通過爐渣加熱進入爐膛，起到回收熱量的作用。

（4）冷卻風由于阻力的影響，干渣機運行中離斜升段最近的渣井進入冷卻風量較大，渣井中熱風溫度相對遠端渣井溫度偏低80～100℃，對爐膛中溫度分布，以及由于三個渣井風量不均衡，對爐渣能否充分冷卻，熱量能否充分回收這些方面的影響需要進一步進行探討。

7 結語

綜上所述，刮板濕式撈渣機改造為干渣機后，雖然干渣機冷卻風增加燃燒器的助燃作用提高了SCR入口氮氧化物的含量，但總的來說對于鍋爐效率的提高是有著積極意義的，并且在目前鍋爐正常運行中渣量偏大的情況下，在減少鍋爐排渣熱損失和減少鍋爐機械不完全燃燒損失方面的作用更加明顯。由于干渣機本身用水量較少或不用水，且在負壓狀態下運行，基本上杜絕了現場由于跑冒滴漏污染環境的現象，同時也減少了運行中廢水排放，完全符合現階段社會發展經濟、環保的主題要求。

參考文獻：

[1]《華潤電力常熟有限公司3X650MW燃煤機組濕渣機改干渣機EPC項目技術協議》.

[2]《華潤電力常熟有限公司2X600MW燃煤機組刮板撈渣機技術規范》.