1、火电厂湿式排渣系统优化改造的技术经济性浅析摘要：由于资源短缺和环境保护的双重压力,火力发电厂正在积极推进技术改造以实现节能减排。火电厂除渣方式大部分为水力除渣，存在着耗费水资源、系统复杂、设备运行维护费用较高等弊端。本文以大唐国际盘山发电有限责任公司除渣系统为例，从除渣系统的工作原理和目前的应用情况入手，对不同的除渣方式进行分析、比较，提出一种更为经济、简化的湿式除渣系统。 关键词：湿式排渣;对比分析;经济分析 中图分类号：TM6 文献标识码：A 0 引言 随着社会的发展,资源匾乏和环境污染越来越受到关注, 火力发电厂作为资源消耗和环境污染的重点企业, 正在不断地采用新技术、新工艺进行技术改造
2、以实现节能减排, 湿式排渣系统的设备改造就是其中一例。火力发电厂的传统除渣方式为湿式除渣, 因其系统运行需耗费大量的水资源, 系统复杂、设备运行维护费用较高而急需改造。 本文以大唐国际盘山发电有限责任公司除渣系统为例，从除渣系统的工作原理和目前的应用情况入手，对不同的除渣方式进行分析、比较，说明盘山电厂在应用新式排渣系统后，其技术经济性将优于原先的除渣方式。 1 湿式除渣系统 火力发电厂的除渣系统一直采用水力除渣方式, 此种方式自从建火电厂开始就采用了水力除渣方式, 水力除渣系统的选择是在综合考虑当时技术水平, 经济水平, 环保要求等各方面因素后的首选方案, 到目前为止, 系统运行稳定、成熟,
3、 但也存在很多不足之处。目前国内最典型的湿式排渣系统是水浸式刮板捞渣机加脱水仓系统。水浸式刮板捞渣机加脱水仓系统包括渣井、关断门、水浸式刮板捞渣机、渣浆泵、水仓、澄清水箱、低压水泵、高压水泵、轴封水泵、排污水泵等。每台炉配一台带液压关断门的水浸式刮板捞渣机，炉底渣穿过渣井由刮板捞渣机连续捞入碎渣机，破碎后的渣排入渣沟，通过渣沟自流进入渣浆泵前池，由渣浆泵送入脱水仓脱水，脱水后的渣可用汽车送至贮灰场，也可送至综合利用用户。脱水仓排水自流到澄清水箱，在水箱中澄清后由低压水泵送回水浸式刮板捞渣机中冷却热渣。冲渣水由高压水泵提供，渣浆泵轴封水由轴封水泵提供，高压水和轴封水采用工业水。泵坑内和澄清水池下
4、设排污水池和排污水泵，泵坑内排污水排至渣浆泵前池，澄清水箱下排污水排至脱水仓。湿式排渣系统流程图如图 1 所示。 图 1 湿式排渣系统流程图 此种系统配置在国内多个火电厂长期使用, 运行基本成熟、可靠, 但仍存在以下不足之处: 水力除渣系统用水冷却炉底热渣，耗费大量水资源，水蒸气进入锅炉炉膛内，对炉膛燃烧不利； （2）底渣蓄热、化学热、锅炉排渣口的辐射热散入冷却水中，被水带走，不能回收，浪费大量余热； （3）水力除渣系统有部分废水排放，对环境有一定的污染； （4）水力除渣系统的底渣由水冷却，渣中氧化钙等活性物质被水破坏，综合利用价值不高； （5）水力除渣系统需设渣沟、渣池，系统的土建投资费用较
5、大； （6）水力除渣系统磨损较大，输送管道易结垢，运行费用较高，使用寿命较短。 随着科技技术的发展, 节能环保政策的推出, 火电厂除渣系统的运行方式改变已经是必然的了。由此出现了一种新的排渣技术干式排渣。 2 干式排渣系统 干式排渣技术是在 2O 世纪 8O 年代中期由意大利 MAGALDI 公司吸收水泥行业蓖式冷却机的优点而发展起来，它利用一种特制的钢带来输送和冷却炽热的炉渣，从而改变了火电厂传统的水力除渣方式，实现了无污水、废水排放，避免了因水除渣而引发的许多问题。 干式排渣系统的核心是干式排渣机， 自然冷风在煤粉锅炉炉膛负压作用下，从干式排渣机外部进入干式排渣机内，将高温的热渣冷却成可以
6、直接贮存和运输的冷渣。从冷却渣产生的热风直接进入锅炉炉膛，将渣从炉膛带走的热量再带回炉膛中，从而减少了锅炉的热量损失，提高了锅炉效率。高温渣在干渣机上完成了冷却和输送，其原理如图 2 所示。图 2 干式排渣系统原理 干式排渣系统流程:风冷式干式排渣机连续运行,高温炉渣连续落在除渣机的输送带(或链板)上,高温炉渣在输送带(或链板)上低速运动,在负压(对燃煤锅炉而言,其正常运行状态炉膛为负压)作用下,受控的少量环境冷空气逆向进入风冷干式排渣机内部,与干式排渣机输送钢带(或链板)的炉渣逆流接触换热(正压锅炉采用风机冷却装置) ,高温炉渣逐渐被风冷却并逐渐完成燃烧。冷空气与高温灰渣进行充分的热交换,空
7、气将锅炉辐射热和灰渣显热吸收,空气温度升高到 300400 (相当于锅炉二次送风温度)进入炉膛,渣的冷却温度则降至 100左右。冷却空气量对锅炉进风量的影响一般控制在许用空气过剩系数之内,所以,升温后的热空气可输送到炉膛,并对锅炉的正常运行不产生负面影响。但若锅炉空气过剩系数要求严格,热空气也可以输送到锅炉送风系统进行再利用。 干式排渣系统主要由底渣冷却系统、二级输送系统、贮渣系统、卸渣系统、仪表及电气控制系统组成,其中底渣冷却系统包括密封装置、过渡渣斗、液压关断门或大渣预破碎装置、风冷干式排渣机、碎渣机和中间渣仓等。常规的干式排渣系统流程如图 3 所示。 图 3 常规的干式排渣系统流程 此系
8、统的配置有以下优点: (1)干式排渣系统采用空气冷却热渣,不会发生大渣和水粒化产生的爆炸现象,渣中未完全燃烧的炭在干式排渣机中再燃烧,燃烧后的热量和热渣中所含的热量由冷却风带入炉膛,减少热量损失,提高了锅炉的热效率。 (2)干式排渣系统用自然风冷却热渣,不需要水冷却热渣,只是在水密封和灰渣调湿时需要少量的水,节约了大量的水资源。 (3)无废水排放,不需设置水处理系统,可以节省占地面积和投资,同时利于环保。 (4)干渣中的氧化钙等物质未被破坏,可直接用作建筑材料,综合利用性较好,可为电厂增加经济效益。 (5)系统简单,布置方便,可节约大量的空间和减少维护工作量。 (6)系统密封性较好并并在微负压
9、下运行,无灰尘外泄,有利于文明生产。 尽管干式排渣技术具有提高锅炉效率、节能降耗的显著优点，但此技术并不适于运行多年电厂的设备改造，仅以改造成最简单的的干式除渣系统为例，系统包括排渣设备（渣井及关断门、干式排渣机） ；碎渣设备（一级碎渣机、二级碎渣机） ；后处理设备（输送空压机、输送压力容器、渣仓、真空压力释放阀、布袋过滤器、干灰卸料器、湿式搅拌机） ，工艺设备费用约为 500 万，土建费用约为 40 万，安装费用约 110 万，初步投资过高，并且原系统设备的拆除，新设备的布置等问题都成为制约湿式排渣系统设备改造的关键。故此，以大唐国际盘山发电有限责任公司的除渣系统为例，提出一种更为经济、简化
10、的湿式除渣系统。 3 简化的湿式除渣系统 大唐国际盘山发电有限责任公司采用水力排渣方式。从锅炉排出的炉渣，进入两台刮板捞渣机的水槽，经水冷却裂碎后，由刮板捞渣机连续排出，再经两台碎渣机破碎后排至渣沟，由冲灰水冲流至渣浆池。在渣浆池内，经电动搅拌机搅拌后的渣浆用渣浆泵打至渣浆分配箱，然后经渣浆分配箱分配到脱水仓。渣浆池内电动搅拌机有两台，三台渣浆泵，两条排渣管。 灰库脱渣系统设有两台脱水仓，按设计能存储每台炉 60 个小时的渣量。当一台脱水仓储满渣时，切换至另一台运行，脱水仓充满渣后须 6至 8 小时的析水时间。渣脱水后用自卸汽车运送至灰场。 从脱水仓溢流或析出的冲渣水，连续流入高效浓缩机进行浓
11、缩，浓缩池的溢流水流入缓冲水箱。浓缩后的灰浆由泥浆泵排至脱水仓进行再次脱水。缓冲水箱底部的灰浆由泥浆泵排至脱水仓进行二次脱水，最后集中在缓冲水箱的清水由回水泵打回炉底进行重复使用。 高效浓缩机和缓冲水箱各有一台，底部各有两台泥浆泵。回水泵两台。 通过分析其设备运行方式，结合该厂除渣系统的实际情况，提出一个更为简化的除渣系统运行方式：从锅炉排出的炉渣，进入两台刮板捞渣机的水槽，经水冷却裂碎后，由刮板捞渣机连续排出，不经碎渣机及以后的设备，从捞渣机直接进入收集箱中，通过自制电瓶车（和收集箱配套使用）拉至指定地点（渣场） ，再通过汽车拉走销售。 该系统需一套维持锅炉水封及捞渣机冷却用水的设备，为此设
12、计一套渣水处理系统，其工艺流程及原理如下： 捞渣机溢流水流入渣池，渣池渣水经渣水提升泵，进入混凝混合器，在混凝混合器前后管路分别投加助凝剂、混凝剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入净化器中，经离心分离、重力分离、动态把关过滤及污泥浓缩等过程，从净化器顶部排出经处理后的清水自流进入冷却塔，经冷却后流入清水池，再用清水泵打入捞渣机水封母管及水封槽，做锅炉水封及捞渣机冷却用。其工艺流程如图 4 所示。 图 4 渣水处理系统工艺流程 4 相关经济指标计算 上述设备改造后，不但使原有设备大大优化，而且带来了可观的经济效益：以一台炉为例粗略计算，改造后，碎渣机不再使用，节约电能7.6*2=15.2 KW
13、，渣浆泵及搅拌机不再使用，节约电能 110+22*2=154KW，高效浓缩机不再使用，节约电能 5.5KW，泥浆泵不再使用，节约电能30*2=60KW，回水泵不再使用，节约电能 250KW，改造所增加的设备（包括渣水提升泵、清水泵、污泥池提升泵）耗电为 55+45+15=115KW。仅节约电能一项，每天可节约约（15.2+154+5.5+60+250-115）*24=8872.8kWh，按照 0.41 元/kWh 的上网电价计算，日节约电费约8872.8*0.41=3637.8 元。以年运行小时数 6500 小时计，年节约电费约（15.2+154+5.5+60+250-115）*6500*0.
14、41=98.5 万元。系统改造后，由于设备简化相应的水损耗，检修维护费用都会大幅降低。 5 结论 简化后的湿式排渣系统，并没有过多增加新设备，而是在保留原有除渣系统的基础上，精简设备，优化运行，将传统的湿式除渣系统大大简化，较适合于老电厂的设备改造，不但可以降低系统改造，土建投资，占地及设备的维护、运行费用，而且该系统管道短，在管道结垢，防止磨损及冬季防冻方面有优势，延长了设备的使用寿命。 参考文献： 1 DL/T 5142-2002,火力发电厂除灰设计规程 S . 北京: 中国电力出版社,2002. 2 赫向辉,陈创社 .干式排渣系统在燃煤电厂的应用 J . 华电技术,2009,6(31):6264. 3 王启杰,杨宇春.干式排渣机在电厂除渣系统中的应用J.科技情报开发与经济,2006,16(18):267268. 4 桑斌修.火电厂干式排渣系统的技术经济性浅析J.电力技术经济,2008,3(20):4447. 5 郭仁运，王桂峰,火电厂干式、湿式排渣比较J.科技资讯,2009（17）:121122
