提高风冷钢带机排渣系统运行特性的措施

丁岩峰，王浩志，孙奉昌

（北京国电富通科技发展有限责任公司，北京 100070）

1 概 述

某发电厂1号、2号锅炉为国外公司制造的500MW超临界直流炉，锅炉为单炉体、全悬吊、T型结构，燃料为伊敏露天矿生产的褐煤。锅炉采用风扇磨直吹式制粉系统、八角喷燃切圆燃烧、平衡通风。

原有的水力除渣系统庞大，系统内设备复杂，各联接环节多，常会引发各种设备故障。为简化除灰系统，实现节能降耗，将原水力除渣系统改造为以钢带式输渣机为主的干式除渣系统。1号、2号炉的除渣系统改造后，取得了不错的效果。经一段时间运行后，又对该系统的工艺流程和自动化控制作进一步的优化，提高了锅炉经济性和设备运行可靠性［1］。

2 干式排渣工作原理

在干式排渣系统中，锅炉的高温热炉渣经过炉底破碎机落到钢带机的输送带上，随输送钢带低速移动。在炉膛负压的作用下，从钢带输送机头部风门进入一定量的冷空气，使热炉渣在钢带上逐渐被冷却。冷空气吸收了炉渣显热与可燃物再次燃烧释放的热量，升温到400～500℃返送至炉膛。炉渣的热量被回收，从而减少锅炉的热量损失。在钢带机出口处，炉渣经碎渣机破碎后，进入中间渣斗，然后通过输送系统将炉渣送到渣库。

3 干除渣系统对锅炉效率的影响

设计原水力排渣系统时，按机组负荷500MW进行计算，排渣量为6t／h，炉渣可燃物含量约30%。改造后，炉渣可燃物的含量为7%左右。可燃物含量降低的原因是大部分可燃物在干式排渣机内进行了二次燃烧，所产生热量用于加热进入炉膛的冷却风。经测量，在排出炉渣中小于0.45mm粒径的灰粒，占炉渣总质量份额的43%。此粒径对应于最小带出速度，可小于1.46m／s。经实测，当关断门全开时，该电厂干排渣系统冷却风量约为26800Nm3／h，在冷灰斗断面上的实际平均流速为1.9m／s，能够托起粒径为0.5mm的灰粒，冷却风的最大速度为4m／s，足以托起直径为1.2mm的渣粒。灰斗出口处引入了三次风，三次风速约为20m／s，被托起的渣粒卷入三次风内，再次返回主燃烧区燃烧，燃后成为飞灰被烟气带走。根据计算，改造后炉渣部分的不完全燃烧损失降低了0.73%。提高了锅炉的运行效率。

影响锅炉运行效率的因素是多方面的。对锅炉效率的影响主要从两方面分析，其一：增加了未燃烬煤的二次燃烧，提高了煤的燃烧率；其二：相对于水力除渣，干式排渣系统炉膛的下部漏风量增大，炉膛燃烧火焰中心上移，使过热器的进汽汽温提高，排烟温度提高，排烟热的损失增大，导致锅炉效率下降。影响趋势见图1所示。

图1 干排渣冷却风量对锅炉效率的影响

从锅炉热量平衡的角度分析，存在着一个影响锅炉效率变化趋势的炉渣冷却风温转折点，如果冷却风进入炉膛的温度显著低于转折点温度，将会造成炉膛整体温度下降，需要多消耗一些燃料，降低了锅炉的运行效率；如果冷却风进入炉膛的温度高于转折点温度，会造成炉膛整体温度上升，在维持吸热量不变的前提下，燃料消耗量减少，锅炉的运行效率得到提高。

4 提高锅炉效率优化措施

由于锅炉的结构特点和煤灰特性、灰渣量及运行工况等因素的不确定性和随机性，在不同工况下提高锅炉效率，需要及时调整钢带机相关操作参数，经长期实践中不断总结，可在运行中采取某些措施。

4.1 减少无序风进入钢带机

钢带机罩体是由很多连接部件组成。无序风从钢带机罩体部件的连接处进入炉膛的，这些风对炉渣的冷却效率作用不明显，且其风量无法测量和控制。所以，在加工钢带机壳体连接部件时，应严格按工艺要求加工。安装钢带机时，每个部件的连接处要定位，要安装密封条，保证壳体的密封，减少壳体漏风量。

在钢带机灰斗顶部上方，安装可调节开度的风门，冷空气在炉膛负压作用下由此进入，冷空气逆钢带机输渣方向进入炉膛，并对热渣进行逐次冷却，随着钢带的不断运转，热渣逐渐被冷却至110～150℃，而冷空气本身被加热至300～400℃。

4.2 增加钢带机分渣装置

目前，电厂使用的煤种多变，当负荷高、煤质较差时渣量增大，钢带机的调速还不能及时反应，干渣在输送钢带上堆积。冷却风不能对成堆的热渣进行有效冷却，使炉渣的冷却效果变差。为此，在渣井前加装了可升降调节的分渣装置，靠炉渣和钢带之间的摩擦力，将炉渣摊平。调节分渣装置可控制炉渣堆在钢带机上的厚度，避免了热渣堆积在钢带机的输送带上，使炉渣在钢带上均匀分布，增加了炉渣的冷区面积，提高了炉渣的冷却效果。

4.3 实时监测渣量控制钢带机速度

落到钢带机钢带上的炉渣温度很高，且炉渣是随钢带运动的。要对钢带上炉渣量进行测量，使用现有的检测手段较难实现。针对钢带机上炉渣量随负荷、煤种变化情况，经反复试验，研制了适用于钢带机的炉渣量检测装置，该检测装置可实现对钢带机风门的自动控制，是提高锅炉运行效率的关键部件。

根据检测渣量大小，自动控制钢带机运转速度，使钢带上的炉渣厚度保持在100mm左右，此厚度有利于炉渣降温。也可避免因渣量小，钢带机运行速度过快，造成钢带的磨损。实现炉渣厚度自动控制既可保证炉渣冷却效果，又能延长钢带机的使用寿命。

4.4 设置测温点控制炉底进风温度

根据运行操作经验，在钢带机的特定位置加装测温热电偶。

（1）钢带机头部T1位置：碎渣机运行正常，此处温度在100℃以下。若碎渣机发生故障或发生堵渣时，此点温度＞100℃。

（2）钢带机过渡段T2位置：此段是钢带机倾斜段，炉渣运行的阻力增大。正常运行时，没有堆渣现象，此段的温度在150℃以下。当碎渣机、钢带机发生故障或钢带机运行速度过低时，钢带机过渡段会发生堆渣现象，此点温度在150℃以上；

（3）炉底T3位置：正常运行时，此点温度在180℃以下。当锅炉渣量突然增多，会发生堆渣现象，此点温度会在180℃以上。加装温度测点的位置，见图2所示。

图2 测点布置图

用T1、T2、T3及渣量Q的测量值作为控制参数，实现闭环智能控制。

当T1增加，T2、T3点温度不变时，可以判断发生堵渣，可能是碎渣机设备故障或有异物在碎渣机上方，造成物料结拱不下落现象，此时监控报警，提醒运行人员进行检查；

T2、渣量Q增加，可判断在T2处出现积渣，应提高钢带机运行速度，同时提醒运行人员检查设备运行情况。

当测得T3处的温度增加，可判断已发生积渣情况，应降低均匀分渣装置的高度。

具体操作参数为：当T1低于80℃，关断风门；当T1、T2、T3、渣量Q同时增加，增加风门开度。300s后再检测，如果这4个值还在增加，将风门再增加一个开度。采取逐次逼近的方法来调节风门开度，反之减小开度，控制渣温在80～120℃。

通过分析，用渣量的大小和温度变化来决定风门的开度，避免了渣量大而风门开度小。渣温过高，造成排渣热损失增加；也可避免渣量小，而风门开度大，降低了炉底的进风温度。实现对风门开度的自动化控制，减轻了运行人员的工作量。

5 结 语

干式排渣系统不同于水力除渣系统，其对锅炉运行效率的影响因素较为复杂，通过对干式排渣系统工作状态及对锅炉效率影响因素的分析，在实际运行中对系统工艺、自动控制、运行参数等进行了优化调整。在锅炉用煤多变、渣量增大等异常情况下，提高了钢带机干排渣系统的适应性。

［1］DL／T5142－2002.火力发电厂设计技术规程［S］.