鍋爐干除渣系統變頻優化與節能分析

摘 要：目前熱電仍是電力的主要來源，隨著優質煤炭的減少及價格的上升，發電成本在不斷提高，為降低成本，大部分發電企業采用了經濟煤種摻燒策略，這將對燃煤設備及相關設備產生不良影響。鑒于此，結合協鑫濱海發電廠實際情況，分析了鍋爐干除渣系統的變頻優化與節能措施，以提高鍋爐效率。

關鍵詞：火力發電廠;鍋爐;干除渣系統

0 引言

熱電主要是燃燒煤炭進行發電，但隨著優質煤炭價格上漲，發電成本大大提高。為降低燃料成本，大部分電廠大量摻燒經濟煤種，因而灰分較高，易結焦，導致爐底干渣系統工作壓力大，間接影響發電系統安全。本文重點分析了摻燒經濟煤種對干除渣系統的影響，并提出措施，盡量提高鍋爐效率，保證爐底干除渣系統經濟、安全運行。

1 工藝概述

我公司鍋爐底渣處理采用北京國電富通設計的GPZS14風冷式干式除渣系統，利用自然風在爐膛負壓的作用下，通過干式除渣機由爐膛底喉部進入爐膛，冷空氣逆向與鋼帶機上的渣相混，將含有大量熱量的高溫渣（850 ℃左右）冷卻為可以直接貯存和運輸的冷渣，產生的熱風（300～400 ℃）進入爐膛，冷卻后的渣由一級、二級鋼帶機輸出至渣倉儲存。

爐底與干式除渣機通過渣井相連，采用機械密封，渣井獨立支撐，渣井容積可滿足鍋爐最大連續出力工況下4 h的排量，渣斗底部設有液壓關斷門，允許干式除渣機故障停運4 h而不影響鍋爐的安全運行，能有效攔截大渣塊并預破碎。工藝流程如下：鍋爐下聯箱—渣井—液壓關斷門—一級鋼帶機—碎渣機—二級鋼帶機—渣倉—卸渣裝置—外運綜合利用。

干式除渣系統設一座鋼結構渣倉，能在鍋爐最大連續出力工況下存一臺鍋爐燃用設計煤種時36 h的渣量，且有高低料位報警，渣倉頂部設置壓力釋放閥，以保證渣倉安全。渣倉頂部設一臺布袋除塵器，負責過濾進料時產生的乏氣，消除從渣倉排到大氣的空氣中的顆粒，渣倉底部設有兩個排出口，一路接至濕式攪拌機，一路接至干灰散裝機。渣倉裝設有電磁振打設施，以保證除渣順暢。干渣流程如圖1所示。

2 干式除渣系統的技術優勢及問題

2.1 ? ?干式除渣系統的技術優勢

相對于濕排渣，干排渣用水量為零，無水資源的消耗，無須廢水排放及處理系統，有利于環境保護。用少量（入爐總風量的1%以內）自然風直接和熱渣接觸，將未完全燃燒的炭燃盡并將熱量回收帶回爐膛，提高鍋爐效率?？筛鶕枰獙t底渣經破碎細化，與飛灰混合輸送、儲存運輸，系統設計更加靈活。鍋爐結焦時，由格柵攔截、擠壓頭進行擠壓使其破碎后落在鋼帶上，可有效防止鋼帶變形，且不會出現濕排渣系統因爐渣熱量過高而引起水汽混合爆炸現象傷人，威脅機組安全的問題。

2.2 ? ?干式除渣系統的問題

鋼帶輸渣機是干式排渣系統的核心設備，其安全性問題主要表現在輸送鋼帶和驅動裝置上。一般鋼帶輸渣機的選型是在鍋爐設計期間根據設計煤種進行的，但是隨著動力煤價格升高，電站用煤的品質嚴重偏離了設計煤種，摻燒煤種低位發熱量明顯低于設計煤種，而灰分往往較高，這就有可能使鍋爐的出渣量大于鋼帶輸渣機的設計出力，從而加快鋼帶的磨損，更有甚者，可能使鋼帶過載或變形造成鋼帶輸渣機跳閘。

3 爐底干渣系統對鍋爐燃燒的影響

從模擬計算可知爐底干渣系統對火焰中心高度的影響，爐底漏風溫度由100 ℃提高到260 ℃，爐膛漏風系數從0.01增加到0.04，對于爐內的理論燃燒溫度影響非常小。理論燃燒溫度的波動值不超過3 ℃，鍋爐內空氣燃燒動力場基本不受影響，說明少量漏風不會對鍋爐的熱負荷和安全運行造成影響，因此一般漏風系數控制在0.02以內，并合理調節、控制入爐的冷卻風量和溫度，可保證鍋爐火焰中心高度不受爐底進風的影響，保持一個穩定的燃燒狀態[1]。

4 干式排渣系統節能措施

在相同負荷下調整鋼帶頻率，分為3個工況進行試驗，煤種為2臺保德原煤、2臺褐煤，試驗過程中干排渣系統底部風門都未打開，具體過程如下：

工況1：負荷1 000 MW，運行磨煤機A、B、C、D、E、F，二次風箱差壓0.4～0.5 kPa，一次風母管壓力10.0 kPa，總風量3 200 t/h（出于安全考慮，高負荷階段只試驗到22.5 Hz），鍋爐工況如表1所示。

工況2：負荷500 MW，運行磨煤機B、C、D、E，二次風箱差壓0.35～0.4 kPa，一次風母管壓力8.5 kPa，總風量2 200 t/h（500 MW，負荷較低，試驗從30 Hz開始），鍋爐工況如表2所示。

工況3：負荷700 MW左右，運行磨煤機A、B、C、D、E，二次風箱差壓0.4～0.5 kPa，一次風母管壓力9 kPa，總風量2 600 t/h，鍋爐工況如表3所示。

試驗分析總結：試驗前后（鋼帶頻率由30 Hz降至15 Hz），爐底進風溫度平均增加20 ℃，排煙溫度平均增加3.5 ℃，一級鋼帶電流平均增加1.5 A。

（1）從機械不完全燃燒熱損失來看，爐底進風溫度增加20 ℃，進一步強化了燃燒，降低了大渣和飛灰含碳量，減少了機械不完全燃燒熱損失。

（2）空預器出口排煙溫度增加3.5 ℃，從排煙熱損失來看，鍋爐效率降低了。因為試驗中總風量不變，總煤量不變，鋼帶頻率降低將一部分灰渣熱損失重新帶入爐膛，導致氧量增加，主再熱汽溫減溫水增加，排煙溫度也增加。反過來，將排煙溫度維持在原狀態，在相同的工況下，由于爐膛整個熱量的提高，總風量與總煤量將會相應減少，提高鍋爐效率。

（3）一級鋼帶電流平均增加1.5 A，400 V電機電流變化較小，對廠用電影響可忽略不計。從灰渣物理熱損失來看，冷卻爐渣產生的熱風直接進入鍋爐爐膛，將爐渣從爐膛帶走的熱量再重新帶入爐膛中，提高了鍋爐效率。

5 結語

干除渣系統已引進我國多年，雖然其優勢很多，但因經濟煤種摻燒所以還需要進行細致的調整優化，使其能夠適應實際情況，才能既保證機組的安全運行，又達到節能效果。

[參考文獻]

[1] 王山彥，王彥領，夏汨羅.干除渣系統在超超臨界直流鍋爐運行中的應用[J].電力安全技術，2014，16（9）：13-15.

收稿日期：2021-09-01

作者簡介：代鵬（1987—），男，江蘇徐州人，助理工程師，從事火電機組集控運行運維工作。