燃煤电厂除灰排渣系统的发展过程及现代化技术何伟

燃煤电厂除灰排渣系统的发展过程及现代化技术何伟

何伟

（国电宁夏石嘴山发电有限责任公司宁夏回族自治区石嘴山市753202）

摘要：电力行业的快速发展为我国经济建设奠定坚实基础。灰渣处理是燃煤电厂运行的重要内容，随着燃煤电厂规模的不断扩大和科技的进步，排灰出渣系统也发生了变革，传统的水力除灰排渣系统逐渐被干式气力除灰和脱水仓除渣方式所取代。现代化技术支持下的除灰排渣系统工作效率高且需要的水电能耗较小，通过灰渣的综合利用也改善了火电厂环境污染的问题。

关键词：燃煤电厂；除灰排渣系统；发展过程；现代化技术

引言

随着科学技术的快速发展，我国电力行业发展迅速。由于我国煤炭资源丰富，因此燃煤电厂是当前数量最多、规模最大的电厂。在燃煤电厂的运行过程中，由于煤炭燃烧而产生的灰尘是不可避免的。而这些灰尘不但会对生态环境造成巨大的破坏，同时也会影响到燃煤电厂的正常运行，加大设备发生故障的几率。

1除灰排渣系统发展过程

除灰排渣系统是燃煤电厂稳定运行的重要保证，燃煤电厂发电机组数量、水资源条件、灰渣场与燃煤电厂的距离、灰渣量、灰渣综合利用以及装机容量等都会对排灰除渣方式的选择和系统的设计产生影响。（1）早期排渣除灰系统，20世纪70年代前，我国电力行业刚刚发展，社会对于电力的需求较小，燃煤电厂运行产生的灰渣量也比较少，电厂大多采用低浓度水力输送灰渣的方式。由于灰渣场征地成本较低，因而当时在燃煤电厂的附近就有合适的灰渣存放场地。进入80年代，社会电力需求不断提高，燃煤电厂的规模随之扩大，灰渣量也随之增大，传统的水力除灰排渣方式逐渐不能满足燃煤电厂的运行需求，燃煤电厂的除灰和排渣工作分开进行。（2）除灰技术发展，在除灰技术方面，燃煤电厂开始成套引进300MW机组的负压气力除灰系统。但是负压气力除灰技术存在明显的缺陷，包括出力较小、输灰距离短以及灰库顶收尘设备磨损严重的问题，因而实际的除灰效果较差，无法满足燃煤电厂的除灰需求。到90年代末，一些燃煤电厂引进了英国的麦考伯微正压浓相气力除灰装置并取得了良好的应用效果。（3）排渣技术发展，水力输送冲渣技术应用的时间较久，由于耗水量较大，对水资源浪费严重，后来一些燃煤电厂对其进行了改进，将带水的湿渣利用水浸式捞渣机取出，湿渣经过脱水仓及其它水力设施之后进行装车，运输到统一的处理地点。上世纪80年代中期，意大利的发电站最先在2*35MW的燃煤机组上应用了无水输送的MAC排渣装置，减少了排渣的耗水量，炉渣处理方式也更为洁净。至90年代末，MAC排渣装置已经可以在单机容量130~500MW的燃煤机组中应用，其应用范围也越来越广泛。

2除灰排渣系统现代化技术

2.1麦考伯微正压浓相气力除灰系统

系统由集灰斗、插板隔离阀、圆顶阀、输灰罐（为AV泵、PD泵等统称）、出料切换、输灰管及控制设备组成。系统工作过程：在每个电除尘器集灰斗下方装备上述设备，其中输灰罐为灰发送器，每4-6台输灰罐为1组接到1条除灰管道上，在每组输灰罐出口管上设置出料切换阀。系统使用介质为压缩空气，输灰过程分为4个阶段：a为空罐，即圆顶阀关闭不进灰；b为装罐，即圆顶阀开启，出料切换阀关闭，输灰罐开始装灰；c向除灰管卸放细灰，即第二阶段运行约8-10s后，出料切换阀开启，同时开启空气阀向输灰罐送压缩空气，输灰罐开始向除灰管卸放细灰；d在除灰管内输送细灰，即将输灰罐内细灰卸完后，压力下降，出料切换阀关闭，圆顶阀开启进灰，进行下1个循环。

2.2控制

在燃煤电厂的除灰监控系统当中，各个电厂除灰装置入口的电动门、搅拌器、灰斗下的锁气器等设备，都要受到PLC程序的控制和管理。对于三级灰浆泵的转速，PLC程序也能够自动对其进行有效的控制。在实际运行的过程中，如果灰浆池当中的液体高度处于比较低的状态时，程序会对其转速进行自动闭锁。根据预先设定的控制管理条件，对于三级灰浆泵及其进口和出口的阀门，程序也能够自动进行投切控制。除此之外，对于水泵及其阀门的运行状态，程序也能够进行有效地控制。

2.3选用闸阀

由于管路内全是粉煤灰，关闭时，闸板的运动形成对阀门内部的硬性挤压：（1）阀门腔内密封圈将被挤坏；（2）阀体通道积灰导致闸板关不到位；（3）阀杆过分受力而弯曲变形；（4）驱动机构过载等，造成阀门故障率高和维修困难。同理，截止阀也不适用这种场合，仅适用于水、油、气等无颗粒介质流体的开断。球阀可在调节介质流量的场合中使用，管路在全灰工况下，阀芯的球面上充满了灰，如果频繁启闭，球阀的动静密封更易受粉煤灰磨擦而受损，在较短的使用周期内，将引起关闭不严而产生泄漏。如某电厂使用了进口气动管夹阀，阀的内部夹管为橡胶制品，其耐磨和耐温性能不是很好。关闭时，夹管橡胶在气动机构的压缩气作用下，强力向内部粉煤灰挤压，由于管道和夹管橡胶内本来就充满了粉煤灰，这样较高压力下，挤开夹管橡胶内的粉煤灰都有难度，更何况要实现管夹阀的关闭，显然不太容易。如此多次重复，夹管橡胶很快因过度疲劳而破裂，因选型不当而损坏的气动管夹阀，

3排渣现代化技术

（1）MAC排渣（MAC风冷干式排渣机）装置MAC排渣装置主要由两部分组成。首先是炉底渣的输送装置、冷却装置以及破碎装置；另一部分是炉底渣完成破碎处理以后的冷却装置与将炉底渣输送至贮渣库的气力输送装置。因此，MAC排渣机的主体为一条闭合的金属输送带，一般情况下材质为不锈钢，主要由金属丝网覆盖不锈钢板组成，同时在该金属输送带的边缘配备有一定高度的挡板，以避免排渣过程中炉底渣脱落，从结构上看，该输送装置被放置在支撑托辊上。由于MAC排渣机的金属输送带采用板网式结构，因此在实际运行过程中，该金属输送带具备较强的抗高温能力以及抗撞击性能。此外，燃烧炉与排渣机之间主要依靠渣斗进行联系，并利用水封槽和密封板进行严密的密封处理，以满足锅炉水冷壁膨胀的要求。（2）MAC风冷干式排渣机的优点，首先，MAC排渣机能够实现无水排放。由于该排渣机主要依靠风冷进行炉底渣的降温，并且在炉底渣输送过程中也不需要采用水力树洞的性质。因此，在MAC排渣系统中就不需要配备传统的水力除渣设备，整个系统中只需要少量的水作为排渣槽的密封即可。这就使得该系统的设备投入较少，同时也更加环保。其次，利用MAC排渣机能够有效提高炉效。利用炉内负压就地吸风，能够起到提高炉效的作用，从而提高燃烧炉的整体工作效率。再则，在该排渣机运行过程中，炉底渣始终保持干燥状态，这就使得炉底渣更容易破碎，同时也易与细灰输送系统混合，不需额外设备。最后，MAC排渣装置的安装更加简单，能够针对不同的燃煤电厂情况进行改造，应用范围广。

结语

综上所述，炉渣和粉煤灰的处理质量会对燃煤电厂的稳定运行和长远发展产生重要的影响，以负压气力除灰技术和无水输送MAC排渣装置为代表的现代化技术的应用改变了传统除灰排渣系统高能耗、高污染的问题，在确保除灰排渣效果的同时提高了燃煤电厂的经济效益和社会效益，为实现燃煤电厂的可持续发展奠定了基础。

参考文献：

[1]章勇，朱天柱.火电厂运煤除灰系统中变频调节的应用与节能分析[J].能源与环境，2016（3）：98-100.

[2]郑全梅，胥广福，李秀国.神华国能哈密电厂4660MW机组工程除灰渣系统设计运行总结[J].能源研究与管理，2017（1）：87-89.

[3]尹洪波，宋占彬，张太山，等.燃煤锅炉排渣系统技术改造[J]水利电力机械，2004（3）：5-8.

[4]张连国.试分析燃煤电厂除灰监控系统中PLC技术的应用[J].科技创新导报，2014，1：32.