1 000MW超超临界机组两级输送干式除渣系统

杨柏森

（北京国电富通科技发展有限责任公司，北京 102401）

0 概 述

国内某1 000MW超超临界机组采用一次中间再热、变压运行的直流炉，是一种单炉膛、采用切圆燃烧方式，平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的塔式锅炉。该锅炉的最大连续蒸发量为3 099t／h，MCR工况下的锅炉效率为93.5%，制粉系统采用中速磨煤机正压直吹送粉。该机组除渣系统为两级输送的干式除渣系统，对炉渣进行输送与冷却。为保证系统安全稳定地运行，除渣系统的设计出力应不小于锅炉最大连续蒸发量时的排渣量，且需留有足够的排渣裕量。

两级输送的干式除渣系统具有三个显著特点：第一，适用的机组容量大，是国内大机组中较早采用的除渣方式之一；第二，干式除渣系统的排渣量大，排渣的设计出力为25～32t／h，最大出力为50t／h；第三，采用两级输送，通过二级大倾角钢带输渣机，直接将炉渣送至渣仓，是国内1 000 MW超超临界机组中较早采用的输渣系统。

1 工程设计参数

1.1 设计煤种及耗煤量

工程设计煤种的收到基低位发热量Qnet.ar＝20.97MJ／kg，收到基灰分Aar＝27.32%；校核1号煤种的收到基低位发热量Qnet.ar＝21.03MJ／kg，收到基灰分Aar＝22.06%；校核2号煤种的收到基低位发热量Qnet.ar＝20.23MJ／kg，收到基灰分Aar＝29.43%。

在MCR工况下，当锅炉燃用设计煤种时，耗煤量为417.0t／h；燃用1号校核煤种时，耗煤量为414.4t／h；燃用2号校核煤种时，耗煤量为431.7 t／h。

1.2 锅炉排渣量及炉渣参数

（1）排渣量：每台锅炉在 MCR工况下，燃用设计煤种时，排渣量为24t／h；燃用1号校核煤种时，排渣量为20t／h；燃用2号校核煤种时，排渣量为32 t／h。

（2）炉渣温度：锅炉排渣出口的炉渣温度为850℃。

（3）炉渣密度：干渣堆积密度约为0.9t／m3，湿渣堆积密度约为1.3t／m3，渣的真实密度为2.3 t／m3。

2 两级输送干式除渣系统的设计及布置

2.1 系统组成

根据该1000MW超超临界机组锅炉及炉房布置的实际情况，两级输送干式除渣系统采用的工艺流程为：锅炉排渣→机械密封→渣井→炉底排渣装置→一级钢带输渣机→碎渣机→过渡渣斗→二级大倾角钢带输渣机→渣仓→卸料机构→灰罐车或运输车。干式除渣系统的布置，如图1所示。

图1 两级输送干式除渣系统

锅炉的排渣经渣井、炉底排渣装置落到一级钢带输渣机内的输送钢带上，炉渣在一级钢带输渣机输送过程中被冷却风冷却。炉渣温度降低后被送至碎渣机，破碎成细渣，然后由二级大倾角钢带输渣机直接输送至渣仓，在输送过程中对炉渣进一步冷却。最后，由渣仓的卸料机构完成装车过程，采用灰罐车或运输车将炉渣运走。

2.2 排渣系统的设备及特性

2.2.1 渣井

渣井是指从锅炉水冷壁下联箱档板至炉底排渣装置上槽体之间的钢结构部分。渣井采用独立支撑方式，渣井与锅炉下联箱的档板之间设有机械密封装置，机械密封装置能吸收锅炉各方位上的膨胀变形。渣井与炉底排渣装置间采用波纹板连接，波纹板也能承受渣井和系统各设备的热膨胀变形。

渣井为钢结构件，内衬耐火材料，能承受大块炉渣的直接冲击，具有较大的有效容积。当锅炉燃用设计煤种时，渣井能承接锅炉在MCR工况下连续4h的最大排渣量；渣井被偏心布置于锅炉排渣口中心线的位置，并设置了观察孔与除焦孔，便于处理井壁上的结焦。

2.2.2 炉底排渣装置

系统在渣井与一级钢带输渣机之间设置炉底排渣装置，排渣装置主要由隔栅、挤压头、箱体、液压系统和摄像监视系统等部分组成。

炉底排渣装置采用了防护隔栅结构，能够有效阻挡大块炉渣下落时的冲击，防止渣块对钢带输渣机的损坏。排渣的挤压头采用液压驱动，起到关断保护的作用，如果钢带输渣机及后续输送系统发生故障，在检修期间，可允许输送系统停运4h，不会影响锅炉的安全运行。同时，该装置有效地实现大渣块的预冷却、预破碎，对直径大于200mm以上的大渣块，渣块将首先落到设备的隔栅上，并被预冷却，再通过水平移动的齿形挤压头将大渣块破碎，然后由钢带输渣机运出。

在炉渣下落及破碎过程中，均有摄像系统进行监视，并提供两路视频接口，一路送至干渣监视系统，另一路送至主控制室。通过视频监控，可清楚地了解排渣系统的工作状态，以便随时对系统进行相应的控制和调整。

2.2.3 一级钢带输渣机

一级钢带输渣机是两级输送干式除渣系统的前置设备，该设备主要由钢带输送组件、清扫链组件和箱体组件等部分构成，通常安装在炉底排渣装置的出口。一级钢带输渣机可连续接受和输送高温锅炉底渣，在输送过程中使锅炉底渣进一步冷却。钢带输渣机的出力不小于锅炉MCR工况下的最大排渣量，且需有足够裕量（设计出力为25～32t／h，最大出力为50t／h）。钢带输渣机的出力是可调的，并能适应锅炉非正常运行时的排渣要求。

输渣机的钢带是关键部件，钢带运转部分主要由耐高温的高强度输送网带、托轮、托辊、侧向限位轮及尾部张紧机构、头部动力机构等部分组成。清扫链组件主要由链条、刮板、托链轮、驱动机构与张紧机构等部分组成。钢带输渣机的箱体采用了封闭式结构，其侧面布置有可调进风口。在钢带输渣机头部箱体的顶部设置2个主冷却风进风口，根据锅炉排渣量的变化，调节主进风口和侧进风口的开合度，可以达到控制冷却风量的目的。为便于检修，在钢带输渣机头部和尾部箱体均设有检修人孔门，用于对钢带输送组件和清扫链组件的维护及检修。

输送网带及清扫链张紧系统采用液压自动张紧方式，与炉底排渣装置共用1套液压系统，配有储能器及自动控制系统，可自动调节输送网带及清扫链的张紧度。

一级钢带输渣机的水平段的长度将近27m，总长达52m，钢带的行走速度为0.4～4m／min，清扫链的行走速度为0.17～1.7m／min，该系统运行至今，性能稳定，输渣效果良好。

2.2.4 碎渣机

碎渣机为双腔、单辊结构，主要由驱动电机、减速机、液力耦合器、碎渣机本体等部分组成，各磨损部件均采用耐磨合金材料制造。为了有效防止灰渣的泄漏，本体机壳采用了密封结构。辊齿板件采用了互换性设计，连接螺栓为耐高温的高强螺栓。

炉渣经碎渣机破碎后的渣颗粒小于25×25 mm，碎渣的大小可以调节，碎渣机的出力与系统的最大出力相匹配，同时具有对结焦渣块的破碎能力。

2.2.5 二级大倾角钢带输渣机

二级大倾角钢带输渣机的结构与一级钢带输渣机类似，其主要功能是进一步冷却已被破碎的炉渣，然后直接将炉渣输送至渣仓。输渣机的出力可调，能够满足锅炉各种设计工况的排渣要求。该设备的最大特点是将炉渣直接输送到渣仓，取代了以往干式除渣系统中运行故障率较高的链斗机、斗提机等设备，降低了系统的故障率与维修费用，增加了系统运行的安全性和可靠性，有利于大容量燃煤机组的稳定运行。

由于该机组的发电容量较大，锅炉的渣量较多，所以，将渣仓的有效容积设计为500m3，渣仓顶部标高为20.5m，根据系统的总体布置，设计二级大倾角钢带输渣机倾角为33.5°，爬坡段长度达30m，考虑到炉渣安息角及输渣时炉渣的稳定性，经实验研究，在二级大倾角钢带输渣机的输送网带上增加挡板结构，防止输送时炉渣的回流，满足系统大倾角、大输送量的要求，提高了排渣系统的输送效率与运行的稳定性。

2.2.6 渣仓

排渣系统设计有1座渣仓，直径为10m，有效容积为500m3。渣仓本体和支架采用钢结构形式，整个渣仓设有防雨顶棚与控制室。渣仓的钢结构具有足够的强度，能在长时间振动等各种工况下可靠运行。渣仓设有固定料位指示器和连续料位指示器，当料位过高可发出报警信号。顶部设有事故真空压力释放阀，以保护设备的安全。布袋除尘器被设置在渣仓顶部，可使排尘浓度不大于50mg／m3。仓下部的出渣具有双出口结构，一个出渣口连接着双轴加湿搅拌机，另一个出渣口与干灰散装机相连，双出口结构便于炉渣运输方式的选择和炉渣的后续使用。

3 两级输送干式除渣系统的运行

3.1 节能运行

两级输送干式除渣系统的运行较为平稳，尤其是一、二级钢带输渣机配合使用的效果良好，大大降低了干渣输送系统的故障率，满足了各种工况下锅炉的排渣要求。与同类机组湿式除渣系统相比，该干式除渣系统的用水量为零，其灰渣输送时采用可控风冷却，改变了以往直接用水冷却炉渣的方法，保持了干渣的使用活性，降低了系统的运行成本，具有很大的节能和环保价值。

3.2 干式除渣系统的调试

两级输送干式除渣系统经调试后，各设备的运行状态良好。锅炉检修后，在炉渣中易混杂一些铁质物品，容易使碎渣机卡堵，需加强设备运行状态的调整，减少铁质杂物。

锅炉运行一段时间后，有时会形成大块焦渣，此时，炉底排渣装置发挥了作用，由于机组的渣量较大，结焦大渣块也很坚硬，通过调整除渣系统的运行参数，加大了炉底排渣装置挤压头的推力，取得了很好的效果。

由于二级大倾角钢带输渣机的爬升角度较大，在爬坡段内，常发生细渣倒流的问题，为此，采用了新型阻燃耐磨的皮带刮板。经调试后，解决了细渣倒流等问题。

目前，两级输送干式除渣系统尚存在冷却风入炉风温较低，排渣系统风量超过设计值等问题，需要在运行中逐步调整设备运行状态，摸索和收集该锅炉最佳运行工况时的各项运行参数。

4 结 语

通过系统设备的合理配置，两级输送干式除渣系统完全适应于1 000MW超超临界机组。采用二级大倾角钢带输渣机直接进渣仓的输送方式，可以满足大容量机组较大排渣量的要求。实践证明，该种干式除渣系统不但对电厂的节能、环保意义重大，更能够较大程度提高大容量机组的安全性与稳定性，对超超临界燃煤机组除渣系统的设计与优化具有较大的参考价值，是值得推荐使用的一种除渣系统。