燃煤电厂除灰排渣系统的发展过程及现代化技术

杨永秀

摘 要：灰渣处理是燃煤电厂运行的重要内容，随着燃煤电厂规模的不断扩大和科技的进步，排灰出渣系统也发生了变革，传统的水力除灰排渣系统逐渐被干式气力除灰和脱水仓除渣方式所取代。现代化技术支持下的除灰排渣系统工作效率高且需要的水电能耗较小，通过灰渣的综合利用也改善了火电厂环境污染的问题。文章就燃煤电厂除灰排渣系统的发展和现代化技术应用进行探讨。

关键词：燃煤电厂 除灰排渣系统 现代化技术

中图分类号：TK227.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0041-02

1 除灰排渣系统发展过程

除灰排渣系统是燃煤电厂稳定运行的重要保证，燃煤电厂发电机组数量、水资源条件、灰渣场与燃煤电厂的距离、灰渣量、灰渣综合利用以及装机容量等都会对排灰除渣方式的选择和系统的设计产生影响。

1.1 早期排渣除灰系统

20世纪70年代前，我国电力行业刚刚发展，社会对于电力的需求较小，燃煤电厂运行产生的灰渣量也比较少，电厂大多采用低浓度水力输送灰渣的方式。由于灰渣场征地成本较低，因而当时在燃煤电厂的附近就有合适的灰渣存放场地。进入80年代，社会电力需求不断提高，燃煤电厂的规模随之扩大，灰渣量也随之增大，传统的水力除灰排渣方式逐渐不能满足燃煤电厂的运行需求，燃煤电厂的除灰和排渣工作分开进行。

1.2 除灰技术发展

在除灰技术方面，燃煤电厂开始成套引进300MW机组的负压气力除灰系统。但是负压气力除灰技术存在明显的缺陷，包括出力较小、输灰距离短以及灰库顶收尘设备磨损严重的问题，因而实际的除灰效果较差，无法满足燃煤电厂的除灰需求。到90年代末，一些燃煤电厂引进了英国的麦考伯微正压浓相气力除灰装置并取得了良好的应用效果。

1.3 排渣技术发展

水力输送冲渣技术应用的时间较久，由于耗水量较大，对水资源浪费严重，后来一些燃煤电厂对其进行了改进，将带水的湿渣利用水浸式捞渣机取出，湿渣经过脱水仓及其它水力设施之后进行装车，运输到统一的处理地点。上世纪80年代中期，意大利的发电站最先在2*35MW的燃煤機组上应用了无水输送的MAC排渣装置，减少了排渣的耗水量，炉渣处理方式也更为洁净。至90年代末，MAC排渣装置已经可以在单机容量130～500MW的燃煤机组中应用，其应用范围也越来越广泛。

2 除灰现代化技术

气力除灰技术的综合性能比较良好，应用广泛。文章就英国的麦考伯微正压浓相气力除灰系统进行分析。

2.1 麦考伯微正压浓相气力除灰技术

麦考伯微正压浓相气力除灰系统是由输灰管、PD泵、AV泵、出料切换、插板隔离阀、控制设备等组成的。工作过程如下，通过在电除尘器的集灰斗下安装该系统，以输灰管作为灰发送器，一般情况下，需要将4台或者6台的输灰罐连接到同一条除灰管道上，同时，在输灰罐上还应当配备出料切换阀作为工作状态的调整辅助设备。这一系统在运行过程中所使用的介质为压缩空气，具体的输灰过程主要有以下四个阶段。⑴空罐，也就是关闭输灰罐的阀门，不进灰；⑵装罐，打开输灰罐顶部的圆顶阀，同时关闭出料切换阀，此时输灰罐开始装灰作业；⑶卸放细灰，这一阶段一般在上一阶段运行8～10秒后，先打开出料切换阀，并打开空气阀向输灰罐内输送压缩空气，此时输灰罐开始进行卸放细灰作业；⑷输送细灰，当第三阶段的卸放细灰作业完成后，停止向输灰罐内输送压缩空气，降低罐内压力，关闭出料切换阀，同时打开圆顶阀门开始进灰，开始下一阶段的作业。

2.2 系统特点

在实际运行中，麦考伯微正压浓相气力除灰技术表现出了以下优势。首先，该系统组成较为简单，运行过程较为可靠。该系统的集灰斗主要是在无灰状态下运行，因此在系统中不需要设置气化风机装置。同时，在该系统中设置圆顶阀门，能够有效提高该系统的运行可靠性。圆顶阀门主要由橡胶密封圈与球面阀体组成而成。这两个部件一方面，能够有效保证阀门封闭的严密性，另一方面，应用橡胶密封圈也能够有效降低磨损，延长设备使用寿命。其次，该系统的流速较低，设备运行过程中的磨损较轻。在正常状态下，该气力除灰系统的流速可以控制在2至12m/s之间，在这一流速范围内，气力对于除灰管道的磨损较小，因此可以用普通碳钢管作为设备管道的主体部分，从而降低设备的生产成本。最后，该系统表现出了浓度高，出力大以及输送距离远的优势。根据实际运行过程中的数据监控计算，该系统灰气比可以达到100：1，系统最高出力可以达到200t/h，输送距离可以达到1.5km。

3 排渣现代化技术

MAC排渣装置是目前燃煤电厂排渣现代化技术的典型代表，工作原理如下：通过安装排渣设备，使炉底渣能够直接排落到排渣机钢带上，利用燃烧炉负压状态而吸入的空气对炉底渣进行冷却，待炉底渣初步冷却后将其排入碎渣机，进行破碎处理后利用气力输送系统将炉底渣排入贮渣库。

3.1 MAC排渣（MAC风冷干式排渣机）装置

MAC排渣装置主要由两部分组成。首先是炉底渣的输送装置、冷却装置以及破碎装置；另一部分是炉底渣完成破碎处理以后的冷却装置与将炉底渣输送至贮渣库的气力输送装置。

因此，MAC排渣机的主体为一条闭合的金属输送带，一般情况下材质为不锈钢，主要由金属丝网覆盖不锈钢板组成，同时在该金属输送带的边缘配备有一定高度的挡板，以避免排渣过程中炉底渣脱落，从结构上看，该输送装置被放置在支撑托辊上。由于MAC排渣机的金属输送带采用板网式结构，因此在实际运行过程中，该金属输送带具备较强的抗高温能力以及抗撞击性能。此外，燃烧炉与排渣机之间主要依靠渣斗进行联系，并利用水封槽和密封板进行严密的密封处理，以满足锅炉水冷壁膨胀的要求。

3.2 MAC风冷干式排渣机的优点

首先，MAC排渣机能够实现无水排放。由于该排渣机主要依靠风冷进行炉底渣的降温，并且在炉底渣输送过程中也不需要采用水力树洞的性质。因此，在MAC排渣系统中就不需要配备传统的水力除渣设备，整个系统中只需要少量的水作为排渣槽的密封即可。这就使得该系统的设备投入较少，同时也更加环保。其次，利用MAC排渣机能够有效提高炉效。利用炉内负压就地吸风，能够起到提高炉效的作用，从而提高燃烧炉的整体工作效率。再则，在该排渣机运行过程中，炉底渣始终保持干燥状态，这就使得炉底渣更容易破碎，同时也易与细灰输送系统混合，不需额外设备。最后，MAC排渣装置的安装更加简单，能够针对不同的燃煤电厂情况进行改造，应用范围广。

4 结语

综上所述，炉渣和粉煤灰的处理质量会对燃煤电厂的稳定运行和长远发展产生重要的影响，以负压气力除灰技术和无水输送MAC排渣装置为代表的现代化技术的应用改变了传统除灰排渣系统高能耗、高污染的问题，在确保除灰排渣效果的同时提高了燃煤电厂的经济效益和社会效益，为实现燃煤电厂的可持续发展奠定了基础。

参考文献

[1] 章勇，朱天柱.火电厂运煤除灰系统中变频调节的应用与节能分析[J].能源与环境，2016（3）：98-100.

[2] 郑全梅，胥广福，李秀国.神华国能哈密电厂4660MW机组工程除灰渣系统设计运行总结[J].能源研究与管理，2017（1）：87-89.

[3] 尹洪波，宋占彬，张太山，等.燃煤锅炉排渣系统技术改造[J]水利电力机械，2004（3）：5-8.