锅炉干除渣系统变频优化与节能分析

摘 要：目前热电仍是电力的主要来源，随着优质煤炭的减少及价格的上升，发电成本在不断提高，为降低成本，大部分发电企业采用了经济煤种掺烧策略，这将对燃煤设备及相关设备产生不良影响。鉴于此，结合协鑫滨海发电厂实际情况，分析了锅炉干除渣系统的变频优化与节能措施，以提高锅炉效率。

关键词：火力发电厂;锅炉;干除渣系统

0 引言

热电主要是燃烧煤炭进行发电，但随着优质煤炭价格上涨，发电成本大大提高。为降低燃料成本，大部分电厂大量掺烧经济煤种，因而灰分较高，易结焦，导致炉底干渣系统工作压力大，间接影响发电系统安全。本文重点分析了掺烧经济煤种对干除渣系统的影响，并提出措施，尽量提高锅炉效率，保证炉底干除渣系统经济、安全运行。

1 工艺概述

我公司锅炉底渣处理采用北京国电富通设计的GPZS14风冷式干式除渣系统，利用自然风在炉膛负压的作用下，通过干式除渣机由炉膛底喉部进入炉膛，冷空气逆向与钢带机上的渣相混，将含有大量热量的高温渣（850 ℃左右）冷却为可以直接贮存和运输的冷渣，产生的热风（300～400 ℃）进入炉膛，冷却后的渣由一级、二级钢带机输出至渣仓储存。

炉底与干式除渣机通过渣井相连，采用机械密封，渣井独立支撑，渣井容积可满足锅炉最大连续出力工况下4 h的排量，渣斗底部设有液压关断门，允许干式除渣机故障停运4 h而不影响锅炉的安全运行，能有效拦截大渣块并预破碎。工艺流程如下：锅炉下联箱—渣井—液压关断门—一级钢带机—碎渣机—二级钢带机—渣仓—卸渣装置—外运综合利用。

干式除渣系统设一座钢结构渣仓，能在锅炉最大连续出力工况下存一台锅炉燃用设计煤种时36 h的渣量，且有高低料位报警，渣仓顶部设置压力释放阀，以保证渣仓安全。渣仓顶部设一台布袋除尘器，负责过滤进料时产生的乏气，消除从渣仓排到大气的空气中的颗粒，渣仓底部设有两个排出口，一路接至湿式搅拌机，一路接至干灰散装机。渣仓装设有电磁振打设施，以保证除渣顺畅。干渣流程如图1所示。

2 干式除渣系统的技术优势及问题

2.1    干式除渣系统的技术优势

相对于湿排渣，干排渣用水量为零，无水资源的消耗，无须废水排放及处理系统，有利于环境保护。用少量（入炉总风量的1%以内）自然风直接和热渣接触，将未完全燃烧的炭燃尽并将热量回收带回炉膛，提高锅炉效率。可根据需要将炉底渣经破碎细化，与飞灰混合输送、储存运输，系统设计更加灵活。锅炉结焦时，由格栅拦截、挤压头进行挤压使其破碎后落在钢带上，可有效防止钢带变形，且不会出现湿排渣系统因炉渣热量过高而引起水汽混合爆炸现象伤人，威胁机组安全的问题。

2.2    干式除渣系统的问题

钢带输渣机是干式排渣系统的核心设备，其安全性问题主要表现在输送钢带和驱动装置上。一般钢带输渣机的选型是在锅炉设计期间根据设计煤种进行的，但是随着动力煤价格升高，电站用煤的品质严重偏离了设计煤种，掺烧煤种低位发热量明显低于设计煤种，而灰分往往较高，这就有可能使锅炉的出渣量大于钢带输渣机的设计出力，从而加快钢带的磨损，更有甚者，可能使钢带过载或变形造成钢带输渣机跳闸。

3 炉底干渣系统对锅炉燃烧的影响

从模拟计算可知炉底干渣系统对火焰中心高度的影响，炉底漏风温度由100 ℃提高到260 ℃，炉膛漏风系数从0.01增加到0.04，对于炉内的理论燃烧温度影响非常小。理论燃烧温度的波动值不超过3 ℃，锅炉内空气燃烧动力场基本不受影响，说明少量漏风不会对锅炉的热负荷和安全运行造成影响，因此一般漏风系数控制在0.02以内，并合理调节、控制入炉的冷却风量和温度，可保证锅炉火焰中心高度不受炉底进风的影响，保持一个稳定的燃烧状态[1]。

4 干式排渣系统节能措施

在相同负荷下调整钢带频率，分为3个工况进行试验，煤种为2台保德原煤、2台褐煤，试验过程中干排渣系统底部风门都未打开，具体过程如下：

工况1：负荷1 000 MW，运行磨煤机A、B、C、D、E、F，二次风箱差压0.4～0.5 kPa，一次风母管压力10.0 kPa，总风量3 200 t/h（出于安全考慮，高负荷阶段只试验到22.5 Hz），锅炉工况如表1所示。

工况2：负荷500 MW，运行磨煤机B、C、D、E，二次风箱差压0.35～0.4 kPa，一次风母管压力8.5 kPa，总风量2 200 t/h（500 MW，负荷较低，试验从30 Hz开始），锅炉工况如表2所示。

工况3：负荷700 MW左右，运行磨煤机A、B、C、D、E，二次风箱差压0.4～0.5 kPa，一次风母管压力9 kPa，总风量2 600 t/h，锅炉工况如表3所示。

试验分析总结：试验前后（钢带频率由30 Hz降至15 Hz），炉底进风温度平均增加20 ℃，排烟温度平均增加3.5 ℃，一级钢带电流平均增加1.5 A。

（1）从机械不完全燃烧热损失来看，炉底进风温度增加20 ℃，进一步强化了燃烧，降低了大渣和飞灰含碳量，减少了机械不完全燃烧热损失。

（2）空预器出口排烟温度增加3.5 ℃，从排烟热损失来看，锅炉效率降低了。因为试验中总风量不变，总煤量不变，钢带频率降低将一部分灰渣热损失重新带入炉膛，导致氧量增加，主再热汽温减温水增加，排烟温度也增加。反过来，将排烟温度维持在原状态，在相同的工况下，由于炉膛整个热量的提高，总风量与总煤量将会相应减少，提高锅炉效率。

（3）一级钢带电流平均增加1.5 A，400 V电机电流变化较小，对厂用电影响可忽略不计。从灰渣物理热损失来看，冷却炉渣产生的热风直接进入锅炉炉膛，将炉渣从炉膛带走的热量再重新带入炉膛中，提高了锅炉效率。

5 结语

干除渣系统已引进我国多年，虽然其优势很多，但因经济煤种掺烧所以还需要进行细致的调整优化，使其能够适应实际情况，才能既保证机组的安全运行，又达到节能效果。

[参考文献]

[1] 王山彦，王彦领，夏汨罗.干除渣系统在超超临界直流锅炉运行中的应用[J].电力安全技术，2014，16（9）：13-15.

收稿日期：2021-09-01

作者简介：代鹏（1987—），男，江苏徐州人，助理工程师，从事火电机组集控运行运维工作。