关于干式排渣设备优化设计的探究

关于干式排渣设备优化设计的探究

居久尹

居久尹

江苏绿源工程设计研究有限公司

【摘要】本文通过对干式排渣系统的工作原理与设备结构以及输渣机的选型原则的论述，进而对输渣机的优化设计尤其是对下层清扫系统进行了研究分析。

【关键词】干式排渣设备；输渣机；物料输送；优化设计

干式排渣系统简单可靠、维护方便，近年来在我国广泛应用。因各电厂工况变化和燃煤质量偏离设计煤种较大、煤质差在锅炉运行中出现结焦严重、灰渣量大等原因，在系统运行中发生细灰堆积、输送不畅、设备出力下降等问题。根据相关研究分析，在输送渣量相同的条件下，输渣机爬升角度较小（<32°）时，灰渣输送出力效果比较理想，而在爬升角度较大（>32°）时，细灰容易在输渣机底部堆积，输送不畅。以下就干式排渣设备优化设计进行研究分析。

一、干式排渣设备的结构与工作原理

输渣机是干式排渣系统的关键设备，是冷却和输送高温炉渣的系统核心设备。输渣机按照组成可以将其分为尾部张紧段、标准段、过渡段、头部动力段。在尾部张紧段和头部动力段设置有张紧滚筒和驱动滚筒，是整个动力系统核心部件，在每段箱体上设置有托辊、托轮、限位轮等。输渣机设置有上下两层输送系统，上层钢带层是输送较大颗粒灰渣的钢带输送系统，下层清扫链层是输送细小灰粒的清扫链刮板输送系统，用于清扫和输送落到箱体底部的细灰，均采用变频电动机驱动低速运转。

高温炉渣从炉膛经渣井、炉底破碎关断装置下落落到输渣机钢带上，输渣机在缓慢输送炉渣的同时利用炉膛负压吸入的冷空气对炉渣进行冷却。

输渣机是由电动机提供动力，利用驱动滚筒与钢网带间的摩擦力传动使输送钢带低速运转将高温炉渣从尾部输送到头部的机械输送设备。控制部分采用变频调速系统，依靠改变电动机的转速来调整钢带的运转速度，调整输送能力，适应锅炉排渣量的变化。在输渣机尾部设置有张紧机构，通过液压系统给输送钢带提供一个恒定的张力，使网带与驱动滚筒有足够的接触力，防止钢带与滚筒打滑，并能自动适应因温度变化引起的输送带长度的改变。

系统运行时，高温灰渣下落到低速运转的输渣机上，灰渣被输送的同时，与锅炉负压吸入的冷空气进行逆向流动，进行热交换。输渣机头部设置有自动控制的风门，当检测到渣温较高时，通过开大风门，增加进风量来改善冷却效果。

二、输渣机的选型原则

输渣机的选型和性能指标一般遵循如下原则：

1、输渣机的输送能力要分别满足锅炉正常渣量、最大渣量、卸载渣量的要求。输送能力一般分：正常出力值、最大出力值、卸载出力值。正常出力值取设计煤种或校核煤种在锅炉最大出力工况下的最大出渣量；最大出力值取正常出力值的2倍；卸载出力值，取储渣斗卸载工况排渣量。

2、输渣机的钢带宽度、长度等尺寸以及运行速度等参数要满足最大排渣量工况的炉渣冷却要求。高度和角度等根据锅炉和渣仓位置综合布置确定输渣机最终尺寸。

3、冷却风量要能实现自动调节，以不改变锅炉火焰中心高度、不降低锅炉效率为标准来控制入炉的风量。

4、输渣机的核心技术是输送钢带，要求有100%的可靠性。其材料的热强性和抗蠕变性能要优良；材料副间材质匹配要适当、耐磨损性能好；有优良的持久塑性和组织稳定性；在高温、高尘负载环境下保证安全、可靠、持久运行。

三、输渣机优化设计的研究分析

1、优化设计方案比选。常规的干排渣设备受设备角度和锅炉负压作用，均存在底部细灰堆积问题，如果设备密封不好，堆积更严重。有个别电厂采取将输渣机箱体底部的观察窗全部打开，靠锅炉负压将细灰吸进炉膛，但在爬升段依然会因锅炉负压将风反吹至箱体底部，且进入炉膛漏风系数大增、易造成锅炉中心火焰高度不稳、极大影响锅炉效率以及增加燃煤量和排渣量，使干式排渣机的负荷增加。选择将输渣机从爬升段将钢带箱体和清扫链箱体分开设计，分别加底板和盖板密封。这样，钢带上炉渣和底板细灰可以分别从单独的箱体输送。结合现有的输送系统，研究了三种方案并一一加以讨论和分析：

（1）方案一：气力输送细灰至渣仓。清扫链箱体从爬升段起始点后小长度分出后，爬升到一定高度安装驱动系统在清扫链箱体底部设计一个灰罐。灰罐底部接气力输送管道，存贮的细灰通过气力输送管道输送到渣仓仓顶。优点：在过渡段爬升处装灰罐，细灰直接进灰罐，彻底避免了底部积灰；清扫链长度变短，节约清扫链系统的成本。缺点：需要在灰罐位置向下挖坑放置灰罐及给料设备。同时增加了气力输送系统设备及管路，而且气力输送系统设备及管路存在检修维护工作量。

（2）方案二：机械输送至装车系统。清扫链箱体从爬升段开始，以小的角度（≤20°）分离出来。清扫链系统输送的细灰经螺旋输送机后用小灰斗收集起来直接输送至装车系统。

优点：在过渡爬升段将清扫链分离出来，清扫部分角度小，爬升段短，细灰不易在箱体底部积灰。缺点：增加了一台螺旋输送机，设备成本增加。同时，增加了故障点及检修维护量。

（3）方案三：清扫链直接输送细灰至装车系统。清扫链箱体从爬升段开始，以小的角度（≤20°）分离出来。清扫链系统直接输送细灰到头部后用小灰斗收集起来直接输送至装车系统。优点：在过渡段爬升段将清扫链分离出来，清扫部分角度小，细灰不易在箱体底部积灰。没有增加其他附加设备，输送系统简单，经济合理。另外，清扫链的长度相对优化设计前的长度（与钢带同样长度）因清扫链的爬升角度降低及清扫链输送出口位置的调整而减少，减少的数量视清扫链系统的角度及输送出口位置确定。

（4）方案评审结论。综合对比以上三种输送细灰方案中，各有优缺点，但从输送效果、设备成本、干渣系统运行维护工作量几个方面综合考虑，最优化的输送方案为方案三：清扫链直接输送细灰至装车系统的方案。

2、箱体优化设计。底板细灰通过清扫链直接输送至装车系统采取将输渣机细灰和大渣分箱体的输送方式，即从爬升段起点将钢带、清扫链箱体分开。输渣机的上层输送大渣系统直接进渣仓，下部输送细灰的刮板输灰系统进入小灰斗。优化设计后，由于细灰输送系统相对封闭严密，独立输送，输灰顺畅，有效避免了以往系统过渡段积灰引起的卡链、断链，链条搅在一起的现象。而且灰渣分开输送后，可以使输灰系统倾角减小，可降至20°以下，完全保证了系统的输送能力。但是过渡段分离时接口连接和密封问题要严密设计，确保相关系统平稳过渡。该设计的优点是，输灰系统独立、封闭严密，而且底板细灰的输送角度较小，有效地解决了输送底板细灰的问题。另外，将清扫链系统从钢带输渣机爬升段引出后，延长至渣仓底部，直接进入装车系统。清扫链长度比常规系统缩短。

结束语

本优化设计从输渣机爬升段开始，大颗粒炉渣与清扫链底板细灰的单独箱体分别输送，彻底解决了底部细灰的堆积问题，满足连续接受和送出高温灰渣的要求，极大的提高了设备的可靠性和输送能力。特别是采用优化设计后的设备完全可以满足大角度输渣机和燃烧劣质煤的电厂安全稳定运行，有效实现了大渣量工况下大角度输渣机的运行要求，保证了干式排渣系统关键设备的安全可靠运行。

【参考文献】

[1]《运输机械设计选用手册》编辑委员会编.运输机械设计选用手册[M].化学工业出版社，1999.

[2]《煤炭工业标汇编》编辑委员会编.煤炭工业标汇编.煤矿专用设备卷[M].中国标准出版社，2000.

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].机械工业出版社.

[4]张华兰.干式排渣系统的应用优势[J].中国科技信息.2007（10）.