火电厂1000MW机组锅炉除渣方案浅析

火电厂 1000MW机组锅炉除渣方案浅析

董俊萍

江西大唐国际抚州发电有限责任公司 344100

【摘要】 目前用于国内超超临界机组的排渣系统主要有风冷干式排渣机和湿式刮板捞渣机两种，结合1000MW超超临界百万机组形式，排渣系统的优选本着安全、可靠、简单，力求技术进步、经济合理、施工运行方便，节约能源。

【Abstract】At present, there are mainly two kinds of slag discharging systems for domestic ultra-supercritical units: air-cooled dry slag discharging machine and wet scraper slag discharging machine. Combining with the form of ultra-supercritical millions units in our plant, the optimization of slag discharging system is based on safety, reliability and simplicity, striving for technological progress, economic rationality, convenient construction and operation, and saving energy.

【关键词】超超临界、排渣、安全、经济、可靠、合理

【Key words】Ultra-supercritical, slag discharge, safety, economy, reliability and rationality

1.概述

目前600MW及以上机组的炉底渣处理系统一般有两种：湿式刮板捞渣机方案和干式排渣机方案。湿式刮板捞渣机方案是前几年国内大部分600MW及以上机组所采用的炉底渣处理系统，是较成熟的系统。近年来，由于干式排渣机方案系统简单，占地面积小，运行费用低，干渣综合利用价值高，其在600MW及以上机组的应用呈上升趋势，目前已有多台600MW等级及以上机组的投运业绩。

结合我厂超超临界百万机组设计形式，使用煤中情况，排渣系统的优选本着安全、可靠、简单，力求技术进步、经济合理、施工运行方便，节约能源的原则进行优先选用。

2.干式排渣机方案的基本情况

在1999年12月河北三河电厂1号机组的风冷式钢带机系统成功投入运行，开创了我国火电行业采用节水型排渣设备的新时代。至今为止的10年多时间里，我国600MW及以上的也已有100多台套投入商业运行或即将投入运行。国产化的排渣设备本体和相应配套的后续设备不断改进完善。已被国家经贸委、国家税务总局列入第一批“当前国家鼓励发展的节水设备（产品）目录”。

2.1 干式排渣机运行情况

从已投运的部分电厂运行情况来看，电厂干式排渣机的总体运行较为可靠，但在运行中曾发生过一些问题，部分问题是干式排渣机本身的机械故障，一部分问题是配套系统设计不完善，另一部分问题是因锅炉燃用煤质变动引起的：

（1）碎渣机入口渣温高。由于煤种变化、特殊运行工况等原因造成短时或长时间炉渣量大，炉渣在进入碎渣机之前没有被冷却到安全温度，碎渣机在破碎较硬渣块时，容易渣块卡涩，破碎系统故障率高。

（2）锅炉排渣口下部渣斗关断门，开度不能控制，故障处理后打开关断门时造成瞬间下渣量过大，使得钢带输渣机的排渣超温，险些烫伤运行人员。

（3）钢带输渣机两侧进风口的进风量不能调节，故而也不能对锅炉底部进风量的有效控制。当渣量超过设计值时，底渣不能完全冷却，造成排渣温度过高，后续除渣设备不能安全运行；当渣量小于设计值时且偏差较大时，进入锅炉的冷却风温低于锅炉效率拐点温度，将影响锅炉效率。

（4）一级钢带输渣机后续设备斗式提升机或链斗输送机在运行过程中磨损十分严重，检修维护工作强度大。

随着运行电厂的不断增加，系统运行中的缺陷得到重视，干渣系统设计的在不断完善，最近生产投运的干式排渣机系统已经基本符合电厂运行要求。

3.湿式刮板捞渣机除渣方案的基本情况

前几年的国内600MW级机组炉底渣处理系统大部分采用“锅炉渣井＋刮板捞渣机+埋刮板输送机＋渣仓”连续排渣方式，如珠海电厂、后石电厂、嘉兴电厂二期、国华宁海电厂等，1000MW等级的有华能玉环电厂、华电邹县电厂、泰州电厂、国华宁海二期等，运行过程中发现，由于捞渣机斜升段较短，脱水效果欠佳，二级转运设备析水较多，尾部积水和磨损都较严重。

经过多年的实践，加上关键部件进口，水浸式刮板捞渣机本体已成熟完善。随着环保的要求提高，捞渣机的溢水一般都要求回收循环使用，因此渣水的处理成了捞渣机除渣系统不可缺少的环节。目前国内渣水处理系统主要有三种形式：

a）渣水经高效浓缩机、缓冲水仓沉淀，回水经自然冷却后循环使用；

b）渣水经沉淀池、自清洗过滤器、换热器，然后回用；

c）渣水经加药絮凝、换热器，然后回用。

三种形式相比，第二种处理形式系统相对简单、投资和占地也较小，第三种处理形式效果相对较好。第一种处理形式，高效浓缩机澄清效果不好、系统排污量较大，造成系统补水量较多，渣水回用率较低；浓缩机表面覆盖的大量飘珠严重影响散热效果，尤其到了夏天高温季节，自然冷却效果更差，回水温度偏高，捞渣机上槽体的水温经常超过60C、自动补水阀经常动作，大大增加了渣水系统的循环水量，由此引发高效浓缩机负荷加大、沉淀效果降低、底部排污加大等恶性循环。对于第二种处理形式，由于渣水中悬浮物含量较高，低位布置的沉淀池沉淀效果较差，过滤器和换热器堵塞现象频发且程度严重，清洗过滤器和换热板的工作量大，影响渣水回用系统正常运行。第三种处理形式，将高效污水净化装置作为渣水处理系统的核心设备，并配以换热器，在占地面积和投资均介于第一和第二种方式之间。

4.两种除渣方式的比较

4. 1 风冷式钢带排渣机除渣方案

（1）工艺流程

炉底渣经渣井及排渣装置落在风冷干式排渣机上，在输送过程中通过自然冷风将含有大量热量的热渣冷却成可以直接储存和运输的冷渣，冷却后的炉底渣进入碎渣机，破碎后经二级排渣机输送至渣库，装车外运供综合利用，当渣暂时不能外运时，则运至灰场堆放。除渣系统连续运行，工艺流程如下：

（2）每台锅炉下方设置一个渣井，其容积可满足锅炉MCR工况下8小时排渣量。渣井设4个出口，每个出口设一套排渣装置。排渣装置由隔栅、挤压头、箱体、驱动液压缸等组成，能起到关断门及破碎大渣块的作用。挤压头在合拢状态，即起开闭渣斗的作用。排渣装置允许干式排渣机故障停运8小时而不影响锅炉的安全运行。

（3）排渣装置下布置风冷干式排渣机，本工程每台炉配置一台风冷式钢带排渣机，排渣机连续额定输送能力均为10t/h，最大输送能力40t/h。

（4）炉底渣通过锅炉渣井落到排渣机，经输送钢带送出，送出过程中850℃的炉渣在传送中冷却，温度降到100℃左右。风冷式钢带排渣机关键部件采用进口品牌产品，钢带采用进口材料加工。

（5）冷却后的炉底渣经二级排渣机转运进入碎渣机，破碎后至渣仓，贮存在渣仓中的干渣经干式卸料机或双轴加水搅拌机加湿搅拌后装入自卸汽车送至综合利用用户。

每台炉设渣仓一台，渣仓直径约8m，有效容积为150m³。

（6）系统特点

干式排渣系统用风冷却热渣，不需要用水冷却，节约了水资源，降低电厂运行成本；其次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。锅炉结焦时，由液压破碎机拦截、待燃烧充分后完成初破碎，有效防止下部设备遭到破坏。

4.2 湿式刮板捞渣机直接上渣仓方案

（1）工艺流程

该方案采用“锅炉渣井＋刮板捞渣机+渣仓”连续排渣方式。

工艺流程如下：

（2）在每台炉下配置一台（35°）水浸式刮板捞渣机连续将渣排出，转运至中转渣仓内缓冲贮存，在中转渣仓内部设置析水元件，可以将渣进一步析水滤干，使锅炉底渣的粒化、冷却、脱水、储运连续完成，滤干后的渣，含水率在25%～30%，定期用自卸汽车运至综合利用用户或贮灰场。

（3）刮板捞渣机出力可在正常10～60t/h范围内无级调节，以适应锅炉排渣量变化的需要和延长刮板捞渣机的使用寿命，并可满足刮板捞渣机故障时不停炉设备检修的需要。捞渣机水平长度约64m，提升高度16.30m，驱动方式为液压马达，驱动功率55kW。刮板捞渣机关键部件（链条、液压马达、拉紧装置等）采用进口品牌产品。

（4）捞渣机的溢流水装置设有锯齿形溢流堰和平行斜板澄清器。

（5）在每台炉的炉侧各布置渣仓一台，运渣汽车可直接在渣仓下装车。渣仓直径8m，有效容积150m³，可贮存一台锅炉在MCR工况下设计煤种约24h的渣量。

（6）刮板捞渣机的溢流水和渣仓的析出水先引入锅炉房附近的溢流水池，然后经溢流水泵、化学加药系统、高效净水器、板式换热器，将渣水絮凝、沉淀、冷却，以达到重复作为炉底熄火水的要求。高效净水器的排污则用排污泵将其打回捞渣机，通过底渣吸附带出。板式换热器的冷却介质为汽机闭冷水，由汽机专业提供。该系统渣带走、排渣口蒸发损失的水，由水工回用水补充。

每台炉设置2套高效净水器和板式换热器，一用一备。每套装置处理量约100m³/h，经处理后净水器的出水悬浮物含量控制在100mg/l以下，保证渣水冷却系统正常运行，板式换热器的换热面积约150m²。

处理量在100m³/h的高效净水器处理渣水系统在国内有成功运行经验，它可避免沉淀效果不佳、换热器易堵塞、磨损严重等现象。

（7）为保证锅炉房区域的环境卫生，在渣仓下部、刮板捞渣机下部设有排水沟通往澄清水池。

（8）系统特点

有成熟的运行管理经验，系统简洁，布置紧凑、除渣转运设备少，从捞渣机捞出后的渣含水率较低，减少了渣的转运环节和系统的用水量。

4.3 方案经济比较

4.3.1 投资比较

风冷式钢带排渣机主要设备配置

湿式刮板捞渣机主要设备配置

投资估算

按单台机组年度运行5000h，湿式刮板捞渣机年度耗电约100万KW·h，湿式捞渣机每台炉耗水按20t/h计，两台炉每年共耗水20万吨/年，水价按1元/吨计，每年的水费为20万元；风冷干渣机年度耗电约62万KW·h。

4.3.2 经济比较

根据年利用小时节约的运行费用来看，干式排渣机方案每年可节约20万元水费和38万KW·h。

比较数据来看，两个方案初投资基本相当，但干除渣方案运行费用低，节水、节能以及优越的综合利用性优势比较明显，在大中型火力发电机组中已有成熟运行业绩，但本工程燃用的满世煤的灰渣CaO、MgO含量约8.2%，而伊泰酸刺沟的煤灰渣CaO、MgO含量约3.86%，冷渣水易结垢，需要设置冷渣水处理和化学加药系统，系统复杂，运行费用高，节水、节能性也较差，容易造成设备管道结垢。同时，运湿渣车厢底易结板，应采用带刮板的自卸汽车，为了便于管理和维修车辆，运输同类物料的车型不宜多。

5、结论

因此，结合本工程的特点，1000MW超超临界机组锅炉除渣系统优选采用系统简单可靠、年费用低的风冷干式排渣方案。

参考文献

[1]谭振云.1000MW超超临界机组除渣系统的选择；《电力建设》；2009年10月。

[2]高琳婕. 某2×600MW机组电厂除渣系统优化选择；《江苏电机工程》；2016年05月。

[3] 凌海明.干排渣技术在火电厂锅炉中的应用效果分析；《科技创业家》，2013年06月。

[4] 周丽 唐畅 王智.湿式除渣系统和干式除渣系统对比研究；水电与新能源；2015年09月。

[5] 唐权利 马润生. 干式排渣系统在火电厂应用中的问题及处理；《青海电力》；2018年06月。

[6] 冯军涛. 浅谈火电厂干排渣系统故障分析; 山东工业技术 2017-11期。

[7] 冀长坤. 火力发电厂除渣系统技术及应用；科技与创新；2017-12。

[8]《大中型火力发电厂设计规范》； GB 50660-2011。