热电联产煤粉炉电厂除灰渣系统方案分析

2020-01-13许保强中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司热电厂新疆乌鲁木齐830019

化工管理 2020年11期

许保强（中国石油天然气股份有限公司乌鲁木齐石化分公司热电厂，新疆乌鲁木齐 830019）

除灰渣系统是电厂的关键部分，其经济和技术的合理性，不仅影响锅炉的正常使用和电厂的发电效率，还对周围环境造成极大影响。因此，在设计除灰渣系统时，应围绕安全、合理、可靠的原则，使除灰渣系统设计能够保障锅炉的正常运行，利用机械化代替人力劳动，保障除灰渣设备的经济、安全工作。

1 热电联产锅炉除灰渣运行原理概述

煤炭经过锅炉燃烧之后，所产生的不可燃的固态残余物便是灰渣，经过煤粉炉的冷灰斗或燃炉后方渣斗所排出的固体残余物被称为渣，被烟气从炉膛中带出的固态燃烧残余物称为灰。其中颗粒度大的灰粒子积累在烟道的受热管或烟道其他位置，而除尘器中烟气与灰粒子相互分离，剩余的灰粒子随着烟气排入大气。由于灰渣是火电厂燃烧产生的废弃物，应及时清理掉，并科学设计机械化的电厂除灰渣方案。

2 除灰渣系统的方案选择

2.1 除渣系统

2.1.1 方案一

方案一的除渣流程为：链条式捞渣机、斗式提升机、碎渣机、除渣仓、装车外运。除渣系统运作工艺为：在锅炉的排渣口下放加设链条式捞渣机，将渣滓冷却到低于150℃时排进碎渣机内，其中除渣过程分为三期，第一、二期利用捞渣机破碎底渣后经过水力喷嘴输送到脱水仓完成脱水操作，再由此设备将其运送到渣仓中，并将渣仓安排在锅炉房外部并装车外运；在第三期使用链条式捞渣机将底渣输送至碎渣机进行破碎，通过刮板输渣机将碎渣运输到干式渣仓中，最后将其装车外运。该除渣系统采取连续运行模式，每台锅炉设置一台斗式提升机与链条式捞渣机。为了提升除渣系统的安全性与可靠性，系统按照设计煤种的250%的排渣量进行方案制定，斗式提升机的最大出力值是22.5t/b，材质、结构形式均属于耐磨耐热的类型。其中每台锅炉中设置一台渣仓在锅炉的固定端，两座渣仓在扩建端。渣仓是钢制结构，容积为310m3,整个仓体之间是8m，可以满足一台锅炉在校核煤质的前提下存储24小时煤渣，并能保证渣滓可以有效排出渣仓，同时在渣仓的锥斗上方加设空气炮的振打装置，并加设连续料位计、布袋过滤器、高料位计等结构。在渣仓的下方设置2个卸渣装置，假如干渣无法合理使用，将渣滓通过双轴搅拌机进行加湿操作，将其变为含水量为20%的湿渣，定期通过汽车将其运送出灰场。为了防止二次污染，干式卸料头应采取负压吸尘的形式。

2.1.2 方案二

方案二的除渣流程为：链条式捞渣机、中间渣仓、一级碎渣机、二级碎渣机、输渣管道、仓泵、除渣仓、汽车外运。具体施工工艺为：在锅炉的排渣口加设链条式捞渣机，等待渣滓冷却之后排进一级碎渣机中，将碎掉的底渣排入中间渣仓内，再经过二级碎渣机将底渣运输进仓泵，经过管道将压缩空气灌输到渣仓中，其中管道运输的距离大约是300m，管道类型是耐磨的铸钢管道。渣仓是钢制结构，容积为700m3,整个仓体之间是10m，仓体中可以容纳两台锅炉同时进行24小时排渣量的校核。渣仓的上方有连续料位计、布袋过滤器、高料位计、压力真空释放阀[1]。在渣仓的下方有两个卸料口，装有出力效率是150t/h的双轴搅拌机和汽车散装机，假如干渣无法合理使用时，将渣滓通过双轴搅拌机进行加湿操作，将其变为含水量为20%的湿渣，定期利用汽车将其送到灰场。此工程中两台锅炉通过汽车运送湿渣和脱硫石膏，并采取二班制，每班车运行6.5小时。

2.2 石子煤处理系统

由于中速磨煤机所排出的石子煤具有颗粒大、重度大、温度高、硬度高的特点，在材料运输方面难度较大。当前对于石子煤的运输主要利用机械运输与水力喷射器两种方式，因为水力喷射器在输送中耗费的水量大，对于输送量和输送距离的变化过程适应能力较低，因此投资量大。而使用翻斗车电动转运系统操作简单，同时方便保养和维护，减少工作人员的劳动强度，在此课题中对于石子煤的运输可以利用电动式翻斗车运至载重自卸汽车上再运送到灰场中。

2.3 除灰系统

除灰系统选取正压浓相气力除灰系统，其工艺流程如下：除灰器的灰斗在排灰后经过灰斗下放的传送器由管道中的压缩空气将其传送到灰库中。本课题中建立3 座直径是12m，容积是1800m3的灰库，此灰库可以通过布袋除尘器储存超过36小时的排灰量。在灰库的上方有真空释放阀、压力、布袋除尘器等装置，可以确保灰库运行安全，使气体排放符合标准。灰库的下方设置气化的装置，通过空气电加热器、灰库气化风机等提供热空气，避免干灰出现板结问题，保证其具有一定流动性，方便装卸干灰。在灰库中配备两台双轴搅拌机与一台汽车散装机，将150t/h的灰库中干灰经过气动圆顶阀、手动插板阀、干灰散装机、电动给料机等排到灌式运灰车中，利用运灰车将干灰运送到综合利用点中进行综合应用，或者经过双轴搅拌机进行加湿操作，将其变为含水量为20%加湿灰，利用自卸运输汽车定期将其运送到灰场中进行碾压。除灰系统中两个锅炉是一个设计单元，可以通过程序控制并定期运行。因此在整个运行系统中，应统一使用与压缩空气，如仪控用气、运输除灰用气、主厂房的厂用压缩空气、脱硫仪控用气、化学仪控用气等，用到的气源经过5台螺杆空压机和相关处理设备来提供，安置在除灰集控楼或者空压机房中[2]。为了确保整个电厂中仪控气源的稳定性，应在压缩空气母管上方加设1个止回阀，通过专门的空压机为仪控储气罐进行供气，其他的空压机也可以为此仪控机储气罐运输气体。此工程中两台锅炉使用5台运灰汽车运输，实行两班制工作，每班车运行6.5小时。

2.4 系统用气要求

具体的除灰渣系统供气要求如下：除灰系统中压缩空气的用气量为2×42.2Nm3·min-1，其中42.2Nm3·min-1是一台锅炉的用气量。主厂房中仪控压缩空气的用气量为25Nm3·min-1；主厂房中吹扫压缩空气为20Nm3·min-1，其中吹扫用气属于间断用气，按照50%运算；脱硫用仪控压缩空气6Nm3·min-1；化学压缩空气3Nm3·min-1，除灰设备压缩空气3Nm3·min-1；总计空气量131Nm3·min-1，压缩后的空气量是150Nm3·min-1，是乘以系数后的用气量。

3 方案和经济技术比较

在除渣系统中，方案一和二都是利用干除渣的方法，而干除渣方案的最大优势在于通过自然风使高温炉渣迅速冷却变为可以直接运输或者存储的冷渣，减少工作的排渣冷却用水量以及相关澄清水系统和设备，节省大量水资源，减少设备的运行维护费用和电厂运行成本[3]。同时干渣中包含的氧化钙没有被破坏，因此可以直接应用在建筑材料方面，确保干渣的综合利用效益。除渣系统中方案一与二的不同之处在于，捞渣机使用后方案一采取的是机械收集方式，而方案二是气力收集方式，方案一系统运行环节较少、结构简单、技术安全可靠，但是会对主厂房之外的环境造成污染；方案二系统布置灵活多样、污染较小，但是系统运作流程十分繁琐、生产过程较多、运行维护的费用高、投资金融高，还需要加大空压机的系统出力。

两种方案的技术及金额比较如下：方案一技术方面较适合大量的渣灰输送，具有运行和维护的经验、自动化程度高、维修费用低。经济方面设备购置和安装费用约在1100万元左右，土建费约为25万元。方案二，对于大量的渣灰输送安全性和可靠性低、运行能耗大。同时对于锅炉的排渣颗粒具有较高的要求，适应性不强，需要加设细碎机，且管道磨损速度较快，因此大多使用耐磨的弯头和管道，经济方面设备购置和安装费用约在1300 万元左右，土建费约为20 万元。经过两种方案的比较可以发现，从技术优势上看，方案一的链条式捞渣机工作方案经济投资少，技术可靠性强，人力要求不高，干渣利用率高。因此本课题推荐应用方案一。