干排渣冷却风对锅炉效率影响的分析及处理

董智峰

（河北省电力勘测设计研究院 河北石家庄 050031）

1 干排渣系统工作原理

风冷钢带和风冷链板除渣系统，通称为风冷干式排渣系统(简称为干排渣系统)，干式排渣机为风冷钢带机连续运行，高温炉渣连续落在输送带上，高温底渣在输送带上低速运动，在负压（对煤粉锅炉而言，其正常运行状态炉膛为负压）作用下，受控的环境冷空气逆向进入风冷干式钢带除渣机内部，使底渣在输送钢带除渣机上逐渐被风冷却，未燃尽部分可能进一步燃烧。在输送过程中冷空气与高温底渣进行充分的热交换，冷却空气将锅炉辐射热和底渣显热吸收，温度升高到300～400℃左右（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[2]。

2 冷却风对锅炉效率的影响分析

干除渣系统由于冷渣后的热空气借助负压吸入炉膛，对锅炉效率的影响成为关注焦点。关于此问题已有多家电厂进行了测试，多数试验支持下列说法：从锅炉吸热量平衡的角度分析，炉渣冷却风进入炉膛的温度存在着一个影响锅炉效率变化趋势的转折点，如果冷却风进入炉膛的温度低于转折点温度，将会造成锅炉排烟温度上升，锅炉效率降低；如果冷却风进入炉膛的温度高于转折点温度，锅炉排烟温度下降，在维持吸热量不变的前提下，燃料消耗量减少，锅炉效率升高。以上的关系可以表示为图1所示的曲线。其中，ΔQ为锅炉损失的热量，T为炉渣冷却风进入炉膛的温度，该关系在炉底冷却风量一定的条件下成立，也就是说在不同冷却风门开度下，对应不同的影响锅炉效率转折点的温度点[1]。

图1 锅炉热平衡示意图

当吸热量一定时，炉渣冷却风进入炉膛的温度则取决于进入干式排渣系统的冷却风量。钢带输渣机壳体设计为全密封结构，各接合面采用非石棉高温密封垫密封。在排渣机的两侧设有一定数量的进风口，且每个进风口都可手动调节其开度的大小，这些进风口用来对干渣机的进风量进行粗调，使其进风量＜锅炉进风量的1%。另外在干式排渣机的头部还设有由智能型电动头驱动的自动调节风门，它可以根据锅炉的进风温度及出渣温度进行自动调节，以适应由于锅炉负荷的变化，所需要的进风量的要求。从工程实用角度分析，冷却空气温度升高到300～400℃左右（相当于锅炉二次送风温度），进入炉膛，冷却风量约占入炉总风量1%以内时，对锅炉效率无影响或效率略有增加，冷却风量越小，对锅炉性能越有利。

在煤质优良且比较稳的电厂中，锅炉底渣量都比较小，在设定的钢带机运行速度下，落在钢带机上的渣量基本上能够均匀地铺落在运行的钢带上，落在钢带上的干渣在钢带上与进入干排渣机壳体内的冷空气进行充分的热交换并进行二次燃烧，冷却空气被加热到300～400℃左右（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。进入炉膛的热空气风量＜锅炉进风量的1%，对锅炉效率无影响或效率略有增加。但是在一些煤质较差且极不稳定的电厂中，锅炉底渣量偏大，为避免锅炉底渣在钢带机某一局部地区内的堆积，必须加快钢带机的运行速度，这样就减少了热渣与冷却空气的接触时间，为保证落在钢带机上的干渣得以充分冷却，在运行过程中必须加大干排渣机头部进风门和排渣机的两侧的进风口，这样就造成了进入干排渣机壳体内的冷却空气量加大，而且冷却空气的温升不能达到预想的要求，温度未 达 到 300～400℃的大量冷却空气由于锅炉负压进入炉膛，从而影响到了锅炉的运行效率。

3 多余冷却风量的处理措施

图2 冷却风处理系统示意图

为了避免大量的低温冷却空气进入炉膛影响锅炉运行效率，本文提出了如下解决措施，以减少进入炉膛的进风量：

通过在干排渣机的水平段安装管道，管道另一端与除尘器进口烟道连接，利用引风机在除尘器中产生的负压，将干排渣机中的多余冷却风抽送至除尘器进口烟道，同时在抽气管道上安装管式换热器，将低温段锅炉给水引入换热器与热风进行热交换后，再输送至给水管道，该方法不但将干排渣机中的多余空气抽出，减少了进入炉膛的空气，保证锅炉效率不受影响，为电厂运行带来直接的经济效益，而且还将热空气与锅炉给水进行换热，做到了余热回收利用。冷却风处理系统示意图如图2。

4 结语

本文在干排渣及原理及效率影响分析的基础上提出了一种冷却风处理方案，该方案通过在干排渣机的水平段的尾部设置抽热风管道，实现了原有干排渣系统的热空气的分流，在保证将日益增长的炉渣可靠冷却的基础上，减少了进入锅炉炉膛的冷却空气量，避免了大量冷却空气进入炉膛造成的锅炉运行效率降低。在抽热风管道中设置的与锅炉给水回路连接的管式换热器，能够将热空气与锅炉给水进行热交换，实现热量的回收，进一步有效利用热空气中的热量。该系统布置简单、安装方便、易于实现，不需要增加大型动力设备，检修维护方便，成本较低，在保证正常冷却炉渣的前提下，合理分流了冷却空气，减少了冷却空气对锅炉效率的影响。

干排渣系统目前在我国的火力发电厂中广泛应用，随着煤质的变化渣量的加大，冷却风的影响以越来越得到电厂的重视，如何正确地进行冷却风的处理已成为亟待研究的课题。由于工作时间较短，知识储备不够丰富，本文提出的观点难免有不妥之处，还望业内专家指正赐教，以求得出更好更高效的冷却风处理方式。

[1]樊泉桂,等主编.锅炉原理.北京:中国电力出版社，2004.

[2]张晶,等主编.风冷式钢带输渣机标准.北京:中国电力出版社，2009.