大型火电厂锅炉排渣方案比较

周慧

（江西省电力设计院，江西 南昌 330096）

为贯彻2000年示范电厂设计思路，提高厂内灰渣处理系统的运行安全可靠性和环保性能，进一步节能、节水、减少占地、节省投资，本文针对大型机组炉底渣干排和湿排设计系统进行了研究分析，并对其进行了技术经济比较。

干式排渣机系统

锅炉干排渣技术是利用一种特制的钢带来输送和冷却炽热底渣，该设备不需要水，从而改变了火电厂传统的水力除渣方式，实现了无污水排放，同时保留了底渣优良的活性，为底渣的综合利用创造了条件。

工作原理

锅炉正常运行时，由炉膛下落的高温热渣（850℃），经储渣斗、炉底排渣装置进入到缓慢移动的风冷式钢带机输送钢带上，风冷式钢带机在高温条件下连续运转，将灰渣低速送出到碎渣机中。其中大于300mm 的渣块被炉底排渣装置拦截于输送钢带的上部。通过摄像监视系统，及时发现结焦。启动炉底排渣装置挤压机构，将大渣块破碎，从而提高大渣块的冷却效果。同时防止炉膛坠落的大渣块冲击毁坏输送钢带。低速运转的输送钢带，将灰渣输送到头部卸料端，并由一级碎渣机破碎到25～75mm 以下粒径；从输渣机头部进入定量的冷却空气（由炉膛负压吸入），与钢带上的渣层进行热交换，灰渣在输送的同时继续燃烧释放热量。冷空气吸收灰渣的余热而升温到300～400℃（相当于二次风的温度），灰渣放热而冷却到200℃左右。升温后的热空气进入炉膛，一般冷却风量控制在锅炉许用空气过剩系数之内，不超过总风量的1%。经过冷却、破碎后的灰渣暂时集中到中间渣仓，连续或间断地集中输送系统输送到储渣仓。后续机械设备一般采用斗式提升机将灰渣输送到储渣仓（进入渣仓的温度在50～60℃），定期由汽车运出。

系统特点：

1）零用水量、无水资源的消耗，无废水排放，无需废水处理系统，有利于环境保护。底渣燃烧充分、未燃尽碳含量低，未经水解而保持了活性，可提高底渣的综合利用价值。

2）干式排渣系统对锅炉经济性的主要影响因素是炉渣冷却风进入炉膛的温度，存在一个影响锅炉效率变化趋势的炉渣冷却风温转折点，炉渣冷却风温高于此转折点温度，锅炉效率升高；炉渣冷却风温低于此转折点温度，锅炉效率降低。当吸热量一定时，炉渣冷却风进入炉膛的温度则取决于进入干式排渣系统的冷却风量，因此处理好干式排渣机的密封，控制进入干式排渣机的冷却风风量是影响锅炉运行经济性的关键因素。

3）干式排渣系统在回收炉渣可燃物的热损失时，由于炉渣冷却风进入炉膛的温度限制（在400℃左右），炉渣冷却风回收的热量越多，所需的炉渣冷却风风量就越大，相应地空预器烟气侧和空气侧质量流量的偏差越大，导致排烟温度基本同步升高，因而锅炉效率的增加有限。对于新机组配套选用干式排渣系统，可以在设计空预器时适当增加受热面，以保证排烟温度不升高，这样当冷却风进入炉膛的风温在转折点以上时，锅炉效率将有所提高。

4）干排渣系统使锅炉排渣系统更加简单，布置方便，占地面积小，节省了厂用地。

5）钢带输渣机运行速度低（10～40mm/s），磨损小，使用寿命长，运行平稳，降低了运行和检修费用（由于渣的输送在干式排渣机中是随着钢带一起运动，几乎没有相对运动，它对排渣机钢带的磨损相对要比湿式捞渣机刮板与槽体有相对运动小许多）。

6）锅炉结焦时，由液压破碎机拦截、待燃烧充分后完成初破碎，有效防止下部设备遭到破坏，且不会出现湿排渣系统的爆炸现象。

7）目前已安装干式排渣系统的锅炉主要燃烧褐煤，此时的冷却风量（小于1%的总风量）对炉内燃烧工况影响较小，因此对于其它煤种，干式排渣系统应当是适用。

8）当干式排渣系统应用于炉渣量大或炉渣可燃物含量高的锅炉时，会出现干式排渣系统超温的情况，且影响后续设备的安全运行，此时需要大量的炉渣冷却风来冷却炉渣，这将影响炉内燃烧工况。

湿式排渣机系统

每台炉配备1 台刮板捞渣机，锅炉炉膛排渣连续进入刮板捞渣机上槽体，经水冷却和粒化后由刮板捞渣机捞出，在捞渣机倾斜段脱水后输送至渣仓，由渣仓对湿渣进一步脱水。每炉设2 个渣仓，运行时，炉渣通过三通的一个出口进入一个渣仓，该仓满后静置脱水，同时通过三通切换进入另一个渣仓。渣仓设置有析水元件，使湿渣的含水率尽可能地降低，经脱水后的湿渣由自卸汽车送往灰场或综合利用用户；刮板捞渣机溢流水及渣仓的析水均自流进入设置于锅炉房零米的集水池，由立式溢流水泵送至浓缩机进行澄清处理，浓缩机底部的渣浆由立式排污泵送回捞渣机，经过澄清的清水通过除灰水泵送回除灰水系统重复使用。

两炉设置直径为12m 的高效浓缩机1 台。从浓缩机上部的溢流槽排出的溢流澄清水进入清水池（即除灰水泵前池），由除灰水泵加压后送回除灰渣系统内各用水点进行重复利用；两炉设除灰水泵3 台，2 台运行，1 台备用。从浓缩机底部排出的经浓缩机浓缩出来的高浓度底浆则由立式排污泵送回捞渣机，排污泵设置2 台，1 台运行，1 台备用。

系统特点

1）由于冷却水系统是闭式循环系统，需补充少量的蒸发水量。

2）没有渣处理的后续系统，但有水处理系统。

3）系统总的运行功耗较干渣系统多。

4）捞渣机运行速度低（10～40mm/s），磨损小，使用寿命长，运行平稳，降低了运行和检修费用（它的几大易损件寿命都能满足设计要求，其中链条、液压马达等关键部件采用原装进口产品，链轮材质是合金铸钢，底板等采用铸石或耐磨钢板，刮板用型钢）。

5）锅炉结焦时，大渣落入捞渣机槽体冷却水中粒化脆裂，捞渣机槽体充分考虑了防冲击、防爆能力，超过规定尺寸的大渣块将在进入捞渣机斜升段处人工清理。

6）目前湿式捞渣机处理的渣量一般较大，其设计最大出力可达80t/h 左右，这在锅炉煤质变差、结焦形成大渣以及调试期间渣量大增时的适应性大大加强。

7）相对而言，湿式捞渣机的应用在大容量机组和不同的锅炉上的业绩较多，运行经验相对成熟。

8）湿式捞渣机处理大焦不在渣井里进行，使得从布置上讲下联箱水封标高比较低，相应节约了锅炉本体投资。

方案比较

技术比较

1 运行的可靠性 可靠 可靠2 主输送部件的寿命网带的寿命保证值50000h链条的寿命保证值30000h 3 系统布置 简单 比较简单4 维护检修工作量需要维护检修内容是清扫链（辅件），检修量少；可以在机体外检修，不需要停运输送带。维修及故障处理时间不超过2h。需要维护检修内容是链条、链轮、刮板、底板等，检修量较大；渣水处理系统泵的检修量较大。

投资比较

序号 项 目 干排渣 湿排渣1 炉底渣输送系统渣井、关断门、钢带输渣机、斗式提升机渣仓1800 万元；渣井、大倾角水浸式刮板捞渣机、渣仓960 万元；2 渣水处理系统 无 100 万元3 设备安装费 95 万元 139 万元4 建筑工程费 29.0 无 74.85 万元5 投资合计 1924 万元 1273.85 万元6 投资差 650.15 万元 0

注：1.上表所列费用仅作初步投资估算之参考依据，主要设备价格为询价得到。

2.表内数据按二台锅炉底渣处理系统计算。

节水效益

采用循环水排污水作为除渣系统的补充水，价格按0.5元/t 计。

项 目 干排渣 湿排渣每台炉年补水量（万t）0 20每台炉节水效益（万元/年）+10 0

锅炉效率提高产生的收益

根据有关电厂的实际测试数据，经与钢带除渣系统供货商专题探讨，对于新建机组，按提高锅炉效率0.059%计算收益比较合适。标煤价格按500 元/t 计。

项 目 干排渣 湿排渣每台炉年节省标煤（t）768 0每台炉节煤收益（万元/年）+38.4 0

大、中修及日常维修费

针对除灰渣系统的综合维修费率目前尚无可靠的参考数据，根据本项目除渣系统的特点和同类系统的实际运行维护情况，确定其综合维修费率和维修费用如下：

项 目 干排渣 湿排渣综合维修费率（%）2.5 2.5每台炉大、中修及日常维修费（万元/年）-45.3-31.83

收益和运行费用如下：

项 目 干排渣 湿排渣每台炉收益和运行费用（万元/年）-2.3-57.67

注：表中负值为负收益，正值为正收益。

综上所述，干式排渣机方案比湿式排渣方案一次性投资多650.15 万元，但年运行费比湿式方案低110.66 万元。干式排渣的采用可使整个除渣系统更简化，环节更少，控制更简单。渣是被用作建材原料，采用干渣系统，可在综合利用条件好的情况下提高系统的经济效益。从环保角度来考虑，干式排渣机方案零用水量、无水资源的消耗，无废水排放，无需废水处理系统，有利于环境保护，每年节水约40 万吨。因此大型火电厂在除渣方案选定时，干式排渣系统是一个不错的选择。