锅炉干式排渣系统改进技术应用分析

苏帅东

（国电承德热电有限公司，河北 承德 067000）

我国火力发电企业占有很大的比重，同时火力发电厂是水资消耗最大行业之一。随着国家环保形式的日益严峻，火力发电业的节水、减排工作成为重中之重。锅炉捞渣机如采用湿式除渣系统，耗水量为15t/h，年耗水量15t×6000h=90000t。随着国家对城市环境保护标准不断提高的要求，除渣改造工程是必要的，符合国家环保、节能、节水的发展政策，改造后环境效益、社会效益和经济效益、另外如采用干式除渣系统，可有效避免或消除因锅炉燃烧偏离设计工况的煤种而导致的频繁结焦 、大量掉焦进入湿式排渣水封而引起的炉膛灭火事件。

一、热电厂采用湿式除渣机与锅炉稳定燃烧的原因分析

（一）某电厂由于燃用的煤种长期偏离设计值，导致炉膛结焦情况加剧。近两年频繁发生掉焦灭火事故。

（二）为防止锅炉掉焦灭火，必须采取优化配煤措施，由于侧重防结焦煤种掺配，直接影响经济煤种掺烧，造成燃料成本升高。

（三）由于锅炉结焦严重，大量的焦渣落入刮板捞渣机内，造成高温渣水外溢，存在极高的人身安全隐患；同时渣水横流造成锅炉零米严重污染，影响安全文明生产。

（四）锅炉结焦出现大焦块和大量灰渣时，经常将捞渣机链条卡住或压死。需降负荷或锅炉停运处理，影响锅炉安全稳定运行，此种现象每年均有发生。

（五）现阶段各发电厂面临灵活性调整问题，在超低负荷运行时，锅炉燃烧稳定性极差，如果是湿式除渣，锅炉掉一个较小焦块，就可能造成灭火，干除渣可不受掉焦影响。

（六）如将现有湿式排渣系统改造成干式除渣系统，可提高锅炉运行稳定性，同时还可以减少锅炉运行水耗、简化系统、减少维护工作量、改善现场环境。

二、锅炉采用干式排渣机改造的可行性技术论证

（一）改造干式除渣运行原理

锅炉排出的热炉渣经过渡渣斗（或渣井）、液压关断门后落到风冷式排渣机输送钢带上，并随输送钢带一起缓慢移动，干式排渣机两侧侧壁和排渣机头尾部设有进风口，利用炉膛负压吸入冷空气，含有部分未完全燃烧可燃物的炉渣在下落过程和输送钢带上与吸入的冷空气进行逆向热交换，直接被冷空气冷却成冷渣，冷空气被加热到250-400℃，热炉渣温度由600-850℃降到200℃以下。吸风的同时也将炉渣的热量回收带入炉内。冷干渣经破碎后，由机械输送至渣仓储存

（二）干式除渣工艺系统

除渣系统拟采用风冷式干排渣机直接进渣仓的改造方案，配置一台干式排渣机和2座渣仓，干排渣机出力为5～20t/h，每座渣仓直径6m，容积90m3，可储存设计煤种约14h渣量。每座渣仓顶部设1个真空释放阀和1个脉冲式布袋除尘器，布袋除尘器保证灰尘颗粒排放符合国家标准的范围内。为防止下渣不畅，渣仓侧壁设振打装置，渣仓底部还设2台双轴搅拌机。渣仓布置在锅炉房外侧，靠近锅炉房处，下设运渣通道，可供运渣汽车直接装渣，并运送至综合利用点或事故周转灰场碾压存放。

（三）干式除渣的优点

1.干排渣机通过引入适量的自然风有效冷却炽热的炉底灰渣，冷却用风直接和热渣接触，渣中未完全燃烧的碳在输送装置上继续燃烧，燃烧后的热量和热渣中所含的热量，由风带入炉膛，减少炉膛热量损失；由于干式排渣机排出的渣为干渣，干渣中的氧化钙未被破坏，可直接用于建筑材料，干渣的综合利用效益好；干渣机相对于刮板捞渣机系统更加简洁，占地少等优点。

2.大的渣块落在液压破碎机隔格栅上，可继续燃烧，并防止下部设备遭到破坏；

3.冷却用风直接和热渣接触，渣中未完全燃烧的碳在输送装置上继续燃烧，燃烧后的热量和热渣中所含的热量，由风带入炉膛，减少炉膛热量损失；

4.干式排渣机排出的渣为干渣，干渣中的氧化钙未被破坏，可直接用于建筑材料，干渣的综合利用效益好；

5.底渣在风冷式干排渣机输渣过程中连续额定出力工况下冷却到100℃以下，连续最大出力工况下冷却到150℃以下，干式排渣系统用风冷却热渣，不需要用水冷却，节约了大量水资源，降低电厂运行成本；

6.干式排渣系统无废水排放，不需要废水处理系统，有利于环境保护；

7.干式排渣机排出的渣可直接储存和运输，不需要湿式排渣系统的后处理设备，节约投资，减少运行费用；

8.干式排渣机运行速度底，磨损小，使用寿命长；

9.干式排渣机系统简洁，结构简单，布置方便，节省大量空间。

10.钢带排渣机利用锅炉炉膛的负压吸入冷却空气将热渣冷却，冷却空气能最大限度地将底渣的热量带回炉膛，冷却空气量能根据锅炉的排渣量自动调节，且不影响锅炉的燃烧，在锅炉运行的各种工况下，最大冷却空气量不超过锅炉相应工况下燃烧空气量的1%。

三、节能和环境保护意义

（一）节能减排的意义

近年来，我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。目前，我国电力工业以燃煤火电为主，燃煤产生的底渣采用湿式排渣方式不仅耗费大量电能，而且湿渣系统也耗费了大量珍贵的水资源，因此采用干式排渣系统，是非常有必要的。

（二）节能减排效益

利用干式排渣系统，采用风冷的方式对渣进行自然冷却，极大地降低了除渣系统的电耗，相比湿渣方案节约了大量能源，同时干渣比湿渣具有更高综合利用价值、有利于渣的综合利用，减少灰场占地。间接的使城市环境空气质量得到改善，具有非常明显的环境效益。

四、经济效益分析

（一）经济性分析

1.系统改造后，每年节约水量约9万吨，年耗电量节约35万度。若水费按每吨1元，年节约9万元；每度电0.35元计，每年节约费用约69万元/年；干炉渣每吨售价根据地区不同在30-100元/吨不等，按30元/吨，湿渣5元/吨；锅炉按年运行时间6000h，按15t/h渣量计算，经济效益每年约225万/年。由此可见改造后经济效益显著。

2.年检修维护费用：干式排渣系统平均20万元/台.年，水力除渣系统为80万元/台.年，年节约维护费用60万元。

（二）安全效益分析

1.炉底选用可靠关断门，使其不仅具有隔离炉膛和干渣系统的功能，而且有着筛选渣块，对大渣进行预挤压破碎的功能。在关断门平面尾部和干渣机头部下料口处均布置监视探头，运行人员可以在控制室直接监视进料和下料情况。以解决炉膛中掉下的大渣焦块，堵塞碎渣机无法破碎的问题。

2.在干渣机尾部安装机械张紧装置。在液压(气压)泵中心无法正常工作时，直接采用机械张紧，不影响系统的正常运行。以解决液压(气压)泵中心故障停止工作时，张紧装置无法正常工作的问题。

3.在碎渣机出口处和干渣机倾斜上升段底部增加紧急排渣口。在后续设备有故障要检修时，以不影响整体机组运行为原则，用紧急排渣口快速排渣，事故渣车拉走落渣。以解决紧急事故状态的排渣问题。

从目前同行业已投产的干除渣系统运行实际情况看，设备运行安全可靠，干渣综合利用发展前景良好。

五、评价结论

干式排渣系统目前在国内已经成为首选配置，新建机组几乎全部采用干式排渣系统，大部分电厂原有湿式除渣系统也大部分进行了改造。干式排渣系统从根本上改变了原有的除渣运行方式，符合节能环保政策，具有提高锅炉效率、节能降耗的显著优点，特别是对于西北、华北、东北等缺水和寒冷地区具有广泛的推广价值和应用前景。

同时，干式排渣系统运行有效避免由于掉焦造成的炉膛负压大幅波动，因此也减少了机组非停风险，在安全稳定发供电、供热方面有重大意义。