电厂灰斗气化风的新型气源方式研究

文_杨昕 淮浙煤电有限责任公司凤台发电分公司

1 技术背景

在大型燃煤火电厂中，为了解决燃煤燃烧后产生的飞灰，设置有除尘设备及相应的灰斗。为了增加灰的流动性，在灰斗的椎体部位，设置有气化风板，将加热后的热空气通过气化风板进入到收集的灰中，使灰更松散，流动性更好，便于输送。气化风系统是由气化风机、电加热器、气化风板、气化风管道及阀门等组成。其工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

现代大型燃煤电厂，一般除尘设备为4列或以上灰斗。每台机组至少有32个灰斗。灰斗气化风机风量小，一般设计有一根母管，这种情况下气化风的作用很小，特别在母管末端的气化风基本没有，造成灰斗下灰困难。

目前，国内电厂气化风均为气化风机带加热器，或者为气化风机带蒸汽加热，经过加热的气化风通至各个灰斗。

2 普通气化风工作原理及特点

2.1 常用气化风机原理及结构

气化风工作原理：灰斗气化风安装在电除尘灰斗底部，气化风通过气化风机及电加热，将加热为100～120℃空气通过灰斗气化风板吹向贮存在灰斗内的料层中，使料层气化、松散，流动性好，从而能够防止灰斗搭桥、结块。

2.2 常用气化风的弊端

通常电厂用气化风存在很多的问题。

（1）风量小。由于灰斗多，平均分配至灰斗的风量小。

（2）风温低。由于风量小，在支管末端其风温就低，达不到100～120℃的温度要求。

（3）压力低。由于风量小，各支路管较多，在支部末端基本没有压力。

（4）风量分配不均匀。由于管路较多，管径一致，同时阀门较少，通向各灰斗的风量不均匀。

（5）电耗高。由于气化风机及电加热器24h运行，每台机组每年电耗高达23.25万元。

灰斗气化风长期作用不佳，会引起灰斗堵灰、电场短路等一系列严重问题。

3 原理及关键问题

基于目前灰斗气化风以上问题，是否可以用另外一种新的替代风源，在节能的基础上，达到气化风要求，降低电耗。

3.1 热烟气作为气化风的原理

（1）热烟气温度。经过研究发现，灰斗气化风在母管初段，温度一般为70～90℃，末端风温基本为环境温度。根据这一温度要求，引风机出口风温一般为100～130℃，完全满足气化风对温度的要求。

（2）热烟气压力。气化风机出口压力正常时，在母管末端压力基本为零，电除尘灰斗内为负压，因此压力不存在问题。考虑到堵灰的情况，增设一台轴流风机，克服灰斗堵灰时的压差不足问题。

（3）热烟气量。风量气化风机额定风量为840m3/h，风量基本不满足要求，而引风机出口风量可以根据需求增加风量，所以风量完全不需要担心。

（4）腐蚀问题。一般情况下电除尘出口烟温为120℃左右，灰的温度一般也在120℃，灰斗外部还有加热装置，作用是保持灰斗内温度一直在高温度范围，使物料的流动性保持在较好的状态，也就是说整个的灰斗内部温度在100℃以上。而气化板的材质为碳化硅和碳钢组成，最重要的部件为碳化硅，具有抗腐蚀性。 进一步进行分析，120℃的热烟气中含有一定的SO2和SO3气体，没有水凝结的情况下是以气体的方式存在。灰斗内的温度是100℃以上，而且是在流动的状态，源源不断的吹出去之后，理论上SO2和SO3对气化板壳体的腐蚀性没有大的影响，如在热烟气进入气化板前的管道上加装疏水器，也可以避免凝结水存在。

（5）电耗。通常情况下系统没有电耗，在堵管时可以启动轴流风机，克服压差，实际电耗基本为零。

从以上特点分析可以知道，热烟气完全满足灰斗气化风的要求。

3.2 关键问题

虽然从原理上论证了热烟气可以作为灰斗气化风，但要想使该项目实现正常工作，还有几个关键问题需要解决。

（1）热烟气取位的确定

热烟气作为灰斗气化风源，位置确定很关键 ，在某项目中现场引风机出口至低温省煤器烟道长度为8m，电除尘出口烟尘含量为30mg/Nm3，含有部分烟尘。为了气化板更好的工作，进入气化板的烟气烟尘含量应越低越好。因此通过研究确定烟气开孔位置在进入低温省煤器爬坡段的上部。这样能够更好的抽取烟气，烟气在爬坡时其中的一部分烟尘会沉积，这样抽取的烟气更干净。

（2）气化板对热烟气的适应性

气化风板一般为陶瓷材质，完全满足运行环境，但由于运行周期长，会出现气化板堵灰的情况，因此可在气化风进入灰斗管道上升段底部开孔，定期疏放少量积灰（图2）。

图2 灰斗气化风

（3）灰斗堵灰时动力不足

灰斗内如果出现堵灰，灰斗内负压环境就会发生变化，仅靠负压会出现动力不足的问题。因此可以设计旁路离心风机，以提高压力，避免因灰斗堵灰时压差过低，造成气化风作用不明显。

（4）启停机时气化风温低的问题

机组启动过程初期，烟气温度达不到要求，为了解决这一问题，应保留原气化风机系统，以保证在启动初期的气化风要求。

3.3 完成后技术路线

在引风机出口烟道上升段引出一路管道，装设调压阀及隔离阀，并加装旁路轴流风机，将风并入灰斗气化风母管，通过变径的支管及阀门分配控制各个灰斗的风量，从而实现气化风的作用，具体见图3。

图3 热烟气作为灰斗气化风系统流程图

3.4 气化风机及电加热与热烟气比较（表1）

表1 气化风机及电加热与热烟气比较

4 结语

热烟气作为气化风，基本解决了气化风机加电加热器的气化风系统温度低、风量小、压力低、电耗高等各种问题，同时系统简单、安装方便。用热烟气代替气化风机及电加热，在节能环保方面具有可行性和创新性。