丁巖峰，王浩志，孫奉昌

（北京國(guó)電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司，北京 100070）

1 概 述

某發(fā)電廠1號(hào)、2號(hào)鍋爐為國(guó)外公司制造的500MW超臨界直流爐，鍋爐為單爐體、全懸吊、T型結(jié)構(gòu)，燃料為伊敏露天礦生產(chǎn)的褐煤。鍋爐采用風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)、八角噴燃切圓燃燒、平衡通風(fēng)。

原有的水力除渣系統(tǒng)龐大，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備復(fù)雜，各聯(lián)接環(huán)節(jié)多，常會(huì)引發(fā)各種設(shè)備故障。為簡(jiǎn)化除灰系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，將原水力除渣系統(tǒng)改造為以鋼帶式輸渣機(jī)為主的干式除渣系統(tǒng)。1號(hào)、2號(hào)爐的除渣系統(tǒng)改造后，取得了不錯(cuò)的效果。經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，又對(duì)該系統(tǒng)的工藝流程和自動(dòng)化控制作進(jìn)一步的優(yōu)化，提高了鍋爐經(jīng)濟(jì)性和設(shè)備運(yùn)行可靠性［1］。

2 干式排渣工作原理

在干式排渣系統(tǒng)中，鍋爐的高溫?zé)釥t渣經(jīng)過爐底破碎機(jī)落到鋼帶機(jī)的輸送帶上，隨輸送鋼帶低速移動(dòng)。在爐膛負(fù)壓的作用下，從鋼帶輸送機(jī)頭部風(fēng)門進(jìn)入一定量的冷空氣，使熱爐渣在鋼帶上逐漸被冷卻。冷空氣吸收了爐渣顯熱與可燃物再次燃燒釋放的熱量，升溫到400～500℃返送至爐膛。爐渣的熱量被回收，從而減少鍋爐的熱量損失。在鋼帶機(jī)出口處，爐渣經(jīng)碎渣機(jī)破碎后，進(jìn)入中間渣斗，然后通過輸送系統(tǒng)將爐渣送到渣庫(kù)。

3 干除渣系統(tǒng)對(duì)鍋爐效率的影響

設(shè)計(jì)原水力排渣系統(tǒng)時(shí)，按機(jī)組負(fù)荷500MW進(jìn)行計(jì)算，排渣量為6t／h，爐渣可燃物含量約30%。改造后，爐渣可燃物的含量為7%左右。可燃物含量降低的原因是大部分可燃物在干式排渣機(jī)內(nèi)進(jìn)行了二次燃燒，所產(chǎn)生熱量用于加熱進(jìn)入爐膛的冷卻風(fēng)。經(jīng)測(cè)量，在排出爐渣中小于0.45mm粒徑的灰粒，占爐渣總質(zhì)量份額的43%。此粒徑對(duì)應(yīng)于最小帶出速度，可小于1.46m／s。經(jīng)實(shí)測(cè)，當(dāng)關(guān)斷門全開時(shí)，該電廠干排渣系統(tǒng)冷卻風(fēng)量約為26800Nm3／h，在冷灰斗斷面上的實(shí)際平均流速為1.9m／s，能夠托起粒徑為0.5mm的灰粒，冷卻風(fēng)的最大速度為4m／s，足以托起直徑為1.2mm的渣粒?；叶烦隹谔幰肓巳物L(fēng)，三次風(fēng)速約為20m／s，被托起的渣粒卷入三次風(fēng)內(nèi)，再次返回主燃燒區(qū)燃燒，燃后成為飛灰被煙氣帶走。根據(jù)計(jì)算，改造后爐渣部分的不完全燃燒損失降低了0.73%。提高了鍋爐的運(yùn)行效率。

影響鍋爐運(yùn)行效率的因素是多方面的。對(duì)鍋爐效率的影響主要從兩方面分析，其一：增加了未燃燼煤的二次燃燒，提高了煤的燃燒率；其二：相對(duì)于水力除渣，干式排渣系統(tǒng)爐膛的下部漏風(fēng)量增大，爐膛燃燒火焰中心上移，使過熱器的進(jìn)汽汽溫提高，排煙溫度提高，排煙熱的損失增大，導(dǎo)致鍋爐效率下降。影響趨勢(shì)見圖1所示。

圖1 干排渣冷卻風(fēng)量對(duì)鍋爐效率的影響

從鍋爐熱量平衡的角度分析，存在著一個(gè)影響鍋爐效率變化趨勢(shì)的爐渣冷卻風(fēng)溫轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的溫度顯著低于轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度，將會(huì)造成爐膛整體溫度下降，需要多消耗一些燃料，降低了鍋爐的運(yùn)行效率；如果冷卻風(fēng)進(jìn)入爐膛的溫度高于轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度，會(huì)造成爐膛整體溫度上升，在維持吸熱量不變的前提下，燃料消耗量減少，鍋爐的運(yùn)行效率得到提高。

4 提高鍋爐效率優(yōu)化措施

由于鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和煤灰特性、灰渣量及運(yùn)行工況等因素的不確定性和隨機(jī)性，在不同工況下提高鍋爐效率，需要及時(shí)調(diào)整鋼帶機(jī)相關(guān)操作參數(shù)，經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐中不斷總結(jié)，可在運(yùn)行中采取某些措施。

4.1 減少無序風(fēng)進(jìn)入鋼帶機(jī)

鋼帶機(jī)罩體是由很多連接部件組成。無序風(fēng)從鋼帶機(jī)罩體部件的連接處進(jìn)入爐膛的，這些風(fēng)對(duì)爐渣的冷卻效率作用不明顯，且其風(fēng)量無法測(cè)量和控制。所以，在加工鋼帶機(jī)殼體連接部件時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按工藝要求加工。安裝鋼帶機(jī)時(shí)，每個(gè)部件的連接處要定位，要安裝密封條，保證殼體的密封，減少殼體漏風(fēng)量。

在鋼帶機(jī)灰斗頂部上方，安裝可調(diào)節(jié)開度的風(fēng)門，冷空氣在爐膛負(fù)壓作用下由此進(jìn)入，冷空氣逆鋼帶機(jī)輸渣方向進(jìn)入爐膛，并對(duì)熱渣進(jìn)行逐次冷卻，隨著鋼帶的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，熱渣逐漸被冷卻至110～150℃，而冷空氣本身被加熱至300～400℃。

4.2 增加鋼帶機(jī)分渣裝置

目前，電廠使用的煤種多變，當(dāng)負(fù)荷高、煤質(zhì)較差時(shí)渣量增大，鋼帶機(jī)的調(diào)速還不能及時(shí)反應(yīng)，干渣在輸送鋼帶上堆積。冷卻風(fēng)不能對(duì)成堆的熱渣進(jìn)行有效冷卻，使?fàn)t渣的冷卻效果變差。為此，在渣井前加裝了可升降調(diào)節(jié)的分渣裝置，靠爐渣和鋼帶之間的摩擦力，將爐渣攤平。調(diào)節(jié)分渣裝置可控制爐渣堆在鋼帶機(jī)上的厚度，避免了熱渣堆積在鋼帶機(jī)的輸送帶上，使?fàn)t渣在鋼帶上均勻分布，增加了爐渣的冷區(qū)面積，提高了爐渣的冷卻效果。

4.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)渣量控制鋼帶機(jī)速度

落到鋼帶機(jī)鋼帶上的爐渣溫度很高，且爐渣是隨鋼帶運(yùn)動(dòng)的。要對(duì)鋼帶上爐渣量進(jìn)行測(cè)量，使用現(xiàn)有的檢測(cè)手段較難實(shí)現(xiàn)。針對(duì)鋼帶機(jī)上爐渣量隨負(fù)荷、煤種變化情況，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，研制了適用于鋼帶機(jī)的爐渣量檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼帶機(jī)風(fēng)門的自動(dòng)控制，是提高鍋爐運(yùn)行效率的關(guān)鍵部件。

根據(jù)檢測(cè)渣量大小，自動(dòng)控制鋼帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使鋼帶上的爐渣厚度保持在100mm左右，此厚度有利于爐渣降溫。也可避免因渣量小，鋼帶機(jī)運(yùn)行速度過快，造成鋼帶的磨損。實(shí)現(xiàn)爐渣厚度自動(dòng)控制既可保證爐渣冷卻效果，又能延長(zhǎng)鋼帶機(jī)的使用壽命。

4.4 設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)控制爐底進(jìn)風(fēng)溫度

根據(jù)運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)，在鋼帶機(jī)的特定位置加裝測(cè)溫?zé)犭娕肌?/p>

（1）鋼帶機(jī)頭部T1位置：碎渣機(jī)運(yùn)行正常，此處溫度在100℃以下。若碎渣機(jī)發(fā)生故障或發(fā)生堵渣時(shí)，此點(diǎn)溫度＞100℃。

（2）鋼帶機(jī)過渡段T2位置：此段是鋼帶機(jī)傾斜段，爐渣運(yùn)行的阻力增大。正常運(yùn)行時(shí)，沒有堆渣現(xiàn)象，此段的溫度在150℃以下。當(dāng)碎渣機(jī)、鋼帶機(jī)發(fā)生故障或鋼帶機(jī)運(yùn)行速度過低時(shí)，鋼帶機(jī)過渡段會(huì)發(fā)生堆渣現(xiàn)象，此點(diǎn)溫度在150℃以上；

（3）爐底T3位置：正常運(yùn)行時(shí)，此點(diǎn)溫度在180℃以下。當(dāng)鍋爐渣量突然增多，會(huì)發(fā)生堆渣現(xiàn)象，此點(diǎn)溫度會(huì)在180℃以上。加裝溫度測(cè)點(diǎn)的位置，見圖2所示。

圖2 測(cè)點(diǎn)布置圖

用T1、T2、T3及渣量Q的測(cè)量值作為控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)智能控制。

當(dāng)T1增加，T2、T3點(diǎn)溫度不變時(shí)，可以判斷發(fā)生堵渣，可能是碎渣機(jī)設(shè)備故障或有異物在碎渣機(jī)上方，造成物料結(jié)拱不下落現(xiàn)象，此時(shí)監(jiān)控報(bào)警，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行檢查；

T2、渣量Q增加，可判斷在T2處出現(xiàn)積渣，應(yīng)提高鋼帶機(jī)運(yùn)行速度，同時(shí)提醒運(yùn)行人員檢查設(shè)備運(yùn)行情況。

當(dāng)測(cè)得T3處的溫度增加，可判斷已發(fā)生積渣情況，應(yīng)降低均勻分渣裝置的高度。

具體操作參數(shù)為：當(dāng)T1低于80℃，關(guān)斷風(fēng)門；當(dāng)T1、T2、T3、渣量Q同時(shí)增加，增加風(fēng)門開度。300s后再檢測(cè)，如果這4個(gè)值還在增加，將風(fēng)門再增加一個(gè)開度。采取逐次逼近的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)門開度，反之減小開度，控制渣溫在80～120℃。

通過分析，用渣量的大小和溫度變化來決定風(fēng)門的開度，避免了渣量大而風(fēng)門開度小。渣溫過高，造成排渣熱損失增加；也可避免渣量小，而風(fēng)門開度大，降低了爐底的進(jìn)風(fēng)溫度。實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)門開度的自動(dòng)化控制，減輕了運(yùn)行人員的工作量。

5 結(jié) 語

干式排渣系統(tǒng)不同于水力除渣系統(tǒng)，其對(duì)鍋爐運(yùn)行效率的影響因素較為復(fù)雜，通過對(duì)干式排渣系統(tǒng)工作狀態(tài)及對(duì)鍋爐效率影響因素的分析，在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)系統(tǒng)工藝、自動(dòng)控制、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。在鍋爐用煤多變、渣量增大等異常情況下，提高了鋼帶機(jī)干排渣系統(tǒng)的適應(yīng)性。

［1］DL／T5142－2002.火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.