鍋爐干除渣系統(tǒng)變頻優(yōu)化與節(jié)能分析

引言

熱電主要是燃燒煤炭進(jìn)行發(fā)電,但隨著優(yōu)質(zhì)煤炭?jī)r(jià)格上漲,發(fā)電成本大大提高。為降低燃料成本,大部分電廠大量摻燒經(jīng)濟(jì)煤種,因而灰分較高,易結(jié)焦,導(dǎo)致?tīng)t底干渣系統(tǒng)工作壓力大,間接影響發(fā)電系統(tǒng)安全。本文重點(diǎn)分析了摻燒經(jīng)濟(jì)煤種對(duì)干除渣系統(tǒng)的影響,并提出措施,盡量提高鍋爐效率,保證爐底干除渣系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

1工藝概述

我公司鍋爐底渣處理采用北京國(guó)電富通設(shè)計(jì)的GPZs14風(fēng)冷式干式除渣系統(tǒng),利用自然風(fēng)在爐膛負(fù)壓的作用下,通過(guò)干式除渣機(jī)由爐膛底喉部進(jìn)入爐膛,冷空氣逆向與鋼帶機(jī)上的渣相混,將含有大量熱量的高溫渣(850℃左右）冷卻為可以直接貯存和運(yùn)輸?shù)睦湓?產(chǎn)生的熱風(fēng)（300～400℃）進(jìn)入爐膛,冷卻后的渣由一級(jí)、二級(jí)鋼帶機(jī)輸出至渣倉(cāng)儲(chǔ)存。

爐底與干式除渣機(jī)通過(guò)渣井相連,采用機(jī)械密封,渣井獨(dú)立支撐,渣井容積可滿足鍋爐最大連續(xù)出力工況下4h的排量,渣斗底部設(shè)有液壓關(guān)斷門(mén),允許干式除渣機(jī)故障停運(yùn)4h而不影響鍋爐的安全運(yùn)行,能有效攔截大渣塊并預(yù)破碎。工藝流程如下:鍋爐下聯(lián)箱一渣井一液壓關(guān)斷門(mén)一一級(jí)鋼帶機(jī)一碎渣機(jī)一二級(jí)鋼帶機(jī)一渣倉(cāng)一卸渣裝置一外運(yùn)綜合利用。

干式除渣系統(tǒng)設(shè)一座鋼結(jié)構(gòu)渣倉(cāng),能在鍋爐最大連續(xù)出力工況下存一臺(tái)鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)36h的渣量,且有高低料位報(bào)警,渣倉(cāng)頂部設(shè)置壓力釋放閥,以保證渣倉(cāng)安全。渣倉(cāng)頂部設(shè)一臺(tái)布袋除塵器,負(fù)責(zé)過(guò)濾進(jìn)料時(shí)產(chǎn)生的乏氣,消除從渣倉(cāng)排到大氣的空氣中的顆粒,渣倉(cāng)底部設(shè)有兩個(gè)排出口,一路接至濕式攪拌機(jī),一路接至干灰散裝機(jī)。渣倉(cāng)裝設(shè)有電磁振打設(shè)施,以保證除渣順暢。干渣流程如圖1所示。

圖1干渣流程

2干式除渣系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及問(wèn)題

2.1干式除渣系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于濕排渣,干排渣用水量為零,無(wú)水資源的消耗,無(wú)須廢水排放及處理系統(tǒng),有利于環(huán)境保護(hù)。用少量（入爐總風(fēng)量的1%以內(nèi)）自然風(fēng)直接和熱渣接觸,將未完全燃燒的炭燃盡并將熱量回收帶回爐膛,提高鍋爐效率?？筛鶕?jù)需要將爐底渣經(jīng)破碎細(xì)化,與飛灰混合輸送、儲(chǔ)存運(yùn)輸,系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活。鍋爐結(jié)焦時(shí),由格柵攔截、擠壓頭進(jìn)行擠壓使其破碎后落在鋼帶上,可有效防止鋼帶變形,且不會(huì)出現(xiàn)濕排渣系統(tǒng)因爐渣熱量過(guò)高而引起水汽混合爆炸現(xiàn)象傷人,威脅機(jī)組安全的問(wèn)題。

2.2干式除渣系統(tǒng)的問(wèn)題

鋼帶輸渣機(jī)是干式排渣系統(tǒng)的核心設(shè)備,其安全性問(wèn)題主要表現(xiàn)在輸送鋼帶和驅(qū)動(dòng)裝置上。一般鋼帶輸渣機(jī)的選型是在鍋爐設(shè)計(jì)期間根據(jù)設(shè)計(jì)煤種進(jìn)行的,但是隨著動(dòng)力煤價(jià)格升高,電站用煤的品質(zhì)嚴(yán)重偏離了設(shè)計(jì)煤種,摻燒煤種低位發(fā)熱量明顯低于設(shè)計(jì)煤種,而灰分往往較高,這就有可能使鍋爐的出渣量大于鋼帶輸渣機(jī)的設(shè)計(jì)出力,從而加快鋼帶的磨損,更有甚者,可能使鋼帶過(guò)載或變形造成鋼帶輸渣機(jī)跳閘。

3爐底干渣系統(tǒng)對(duì)鍋爐燃燒的影響

從模擬計(jì)算可知爐底干渣系統(tǒng)對(duì)火焰中心高度的影響,爐底漏風(fēng)溫度由100℃提高到260℃,爐膛漏風(fēng)系數(shù)從0.01增加到0.04,對(duì)于爐內(nèi)的理論燃燒溫度影響非常小。理論燃燒溫度的波動(dòng)值不超過(guò)3℃,鍋爐內(nèi)空氣燃燒動(dòng)力場(chǎng)基本不受影響,說(shuō)明少量漏風(fēng)不會(huì)對(duì)鍋爐的熱負(fù)荷和安全運(yùn)行造成影響,因此一般漏風(fēng)系數(shù)控制在0.02以內(nèi),并合理調(diào)節(jié)、控制入爐的冷卻風(fēng)量和溫度,可保證鍋爐火焰中心高度不受爐底進(jìn)風(fēng)的影響,保持一個(gè)穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)。

4干式排渣系統(tǒng)節(jié)能措施

在相同負(fù)荷下調(diào)整鋼帶頻率,分為3個(gè)工況進(jìn)行試驗(yàn),煤種為2臺(tái)保德原煤、2臺(tái)褐煤,試驗(yàn)過(guò)程中干排渣系統(tǒng)底部風(fēng)門(mén)都未打開(kāi),具體過(guò)程如下:

工況1:負(fù)荷1000Mw,運(yùn)行磨煤機(jī)A、B、C、D、E、F,二次風(fēng)箱差壓0.4～0.5kPa,一次風(fēng)母管壓力10.0kPa,總風(fēng)量3200t/h(出于安全考慮,高負(fù)荷階段只試驗(yàn)到22.5Hz）,鍋爐工況如表1所示。

工況2:負(fù)荷500Mw,運(yùn)行磨煤機(jī)B、C、D、E,二次風(fēng)箱差壓0.35～0.4kPa,一次風(fēng)母管壓力8.5kPa,總風(fēng)量2200t/h(500Mw,負(fù)荷較低,試驗(yàn)從30Hz開(kāi)始）,鍋爐工況如表2所示。

工況3:負(fù)荷700Mw左右,運(yùn)行磨煤機(jī)A、B、C、D、E,二次風(fēng)箱差壓0.4～0.5kPa,一次風(fēng)母管壓力9kPa,總風(fēng)量2600t/h,鍋爐工況如表3所示。

試驗(yàn)分析總結(jié):試驗(yàn)前后(鋼帶頻率由30Hz降至15Hz）,爐底進(jìn)風(fēng)溫度平均增加20℃,排煙溫度平均增加3.5℃,一級(jí)鋼帶電流平均增加1.5A。

(1）從機(jī)械不完全燃燒熱損失來(lái)看,爐底進(jìn)風(fēng)溫度增加20℃,進(jìn)一步強(qiáng)化了燃燒,降低了大渣和飛灰含碳量,減少了機(jī)械不完全燃燒熱損失。

(2）空預(yù)器出口排煙溫度增加3.5℃,從排煙熱損失來(lái)看,鍋爐效率降低了。因?yàn)樵囼?yàn)中總風(fēng)量不變,總煤量不變,鋼帶頻率降低將一部分灰渣熱損失重新帶入爐膛,導(dǎo)致氧量增加,主再熱汽溫減溫水增加,排煙溫度也增加。反過(guò)來(lái),將排煙溫度維持在原狀態(tài),在相同的工況下,由于爐膛整個(gè)熱量的提高,總風(fēng)量與總煤量將會(huì)相應(yīng)減少,提高鍋爐效率。

(3）一級(jí)鋼帶電流平均增加1.5A,400v電機(jī)電流變化較小,對(duì)廠用電影響可忽略不計(jì)。從灰渣物理熱損失來(lái)看,冷卻爐渣產(chǎn)生的熱風(fēng)直接進(jìn)入鍋爐爐膛,將爐渣從爐膛帶走的熱量再重新帶入爐膛中,提高了鍋爐效率。

5結(jié)語(yǔ)

干除渣系統(tǒng)已引進(jìn)我國(guó)多年,雖然其優(yōu)勢(shì)很多,但因經(jīng)濟(jì)煤種摻燒所以還需要進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整優(yōu)化,使其能夠適應(yīng)實(shí)際情況,才能既保證機(jī)組的安全運(yùn)行,又達(dá)到節(jié)能效果。