1000MW超超临界机组两级输送干式除渣系统

第３５巷第１期　２０１４年３月　文章编号：１６７２—０２１０（２０１４）０１—００４５　０４　电　站辅机　Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．１　Ｍａｒ．２０１４　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　Ａｕｘｉｌｉａｒｙ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　１　０００　ＭＷ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）　摘要：为发挥大容量机组在节能方面的优势，在国内某１　０００　ＭＷ超超临界机组中。首次设置了两级输送干式除　渣系统，采用二级大倾角钢带输渣机，可直接将炉渣送至渣仓。通过对除渣系统的设计和布置方面的介绍，并结合　工程的实际运行，证明该系统在节能环保、除渣效率及机组稳定性方面具有一定的优势，是超超临界机组中较有代　表性的一种除渣系统，值得推荐使用。　关键词：超超临界；两级输送；干式；除渣；系统；钢带；输渣机；环保　中图分类号：ＴＫ２２３．２８　文献标识码：Ａ　Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ　Ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ　Ｄｒｙ　Ｂｏｔｔｏｍ　Ａｓｈ　Ｈａｎｄｌｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　１　０００　ＭＷ　Ｕｌｔｒａ　Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｕｎｉｔ　ＹＡＮＧ　Ｂａｉ—ｓｅｎ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｕｏｄｉａｎ　Ｆｕｔｏｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｉ　ｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２４０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｕｎｉｔｓ，ｔｈｅ　ｄｒｙ　ｂｏｔｔｏｍ　ａｓｈ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ　ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ　ＷａＳ　ｆｉｒｓｔ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　１　０００　ＭＷ　ｕｌｔｒａ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ　ｕｎｉｔ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｃｏｎｖｅｙ　ｔｈｅ　ｄｒｙ　ｂｏｔｔｏｍ　ａｓｈ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｓｈ　ｓｉｌｏｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｂｉｇ　ａｎｇｌｅ　ｓｔｅｅｌ　ｂｅｌｔ　ａｓｈ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｌａｙｏｕｔ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｖｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｂｏｔｔｏｍ　ａｓｈ　ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｉｔ．Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ｄｒｙ　ｂｏｔｔｏｍ　ａｓｈ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｉｓ　ｗｅｌｌ　ｗｏｒｔｈ　ｔｏ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｕｌｔｒａ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａＩ　ｕｎｉｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ　ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ；ｔｗｏ—ｓｔａｇｅ　ｃｏｎｖｅｙｉｎｇ；ｄｒｙ　ｂｏｔｔｏｍ；ａｓｈ　ｈａｎｄｌｉｎｇ；ｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｅｅｌ　ｂｅｌｔ；ａｓｈ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ；　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　０概述　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。　国内某１　０００　Ｍｗ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３　０９９　ｔ／ｈ，ＭＣＲ工况下的锅炉效率为　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２５～３２　ｔ／ｈ，最大出力　９３．５　Ａ，制粉系统采用中速磨煤机正压直吹送　０粉。该机组除渣系统为两级输送的干式除渣系　为５０　ｔ／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。　统，对炉渣进行输送与冷却。为保证系统安全稳　收稿日期：２０１３—１１－０６修回日期：２０１３—１２—３１　作者简介：杨柏森（１９８１一），男，本科，工程师，从事电站辅机和热力系统节能方面的研究与开发工作。　４５　电站辅机总第１２８期（２０１４　Ｎｏ．１）　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Ｑ　．　一　２０．９７　ＭＪ／ｋｇ，收到基灰分Ａ　一２７．３２　；校核１号　煤种的收到基低位发热量Ｑ　＝＝＝２１．０３ＭＪ／ｋｇ，收　到基灰分Ａ　一２２．０６　；校核２号煤种的收到基低　位发热量Ｑ　一２０．２３ＭＪ／ｋｇ，收到基灰分Ａ　一　２９．４３　。　在ＭＣＲ工况下，当锅炉燃用设计煤种时，耗煤　量为４１７．０　ｔ／ｈ；燃用１号校核煤种时，耗煤量为　４１４．４　ｔ／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２４　ｔ／ｈ；燃用１号校核煤种时，　排渣量为２０　ｔ／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０．９　ｔ／ｍ。，湿　渣堆积密度约为１．３　ｔ／ｍ。，渣的真实密度为２．３　ｔ／ｍ。。　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：锅炉排渣一机械密封一渣井一炉底排渣装　置一一级钢带输渣机一碎渣机一过渡渣斗一二级大　倾角钢带输渣机一渣仓一卸料机构一灰罐车或运输　车。干式除渣系统的布置，如图１所示。　ｌ１　１　２　１．机械密封２．渣井３．炉底排渣装置４．一级钢带输渣机　５．液压泵站　６．碎渣机７．过渡渣斗８．双轴加湿搅拌机　９．Ｆ灰散装机１ｏ．渣仓１１．布袋除尘器　１２．二级大倾角钢带输渣机　图１　两级输送干式除渣系统　４６　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问采用波纹板连接，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４　ｈ，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２００　ｍｍ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　ｉ　０００　ＭＷ超超临界机组两级输送干式除渣系统　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２５～３２　ｔ／ｈ，最大　出力为５０　ｔ／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２７　ｍ，总　长达５２　ｍ，钢带的行走速度为０．４～４　ｍ／ｍｉｎ，清扫　链的行走速度为０．１７～Ｉ．７　ｍ／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　电站辅机总第１２８期（２０１４　Ｎｏ．１）　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５００　ｍ。，渣仓顶部　标高为２０．５　ｍ，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３０　ｍ，　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ｉ０　ｍ，有效　容积为５００　ｍ。。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５０　ｍｇ／ｍ。。　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。　４７　电站辅机总第１２８期（２０１４　Ｎｏ．１）　锅炉运行一段时间后，有时会形成大块焦渣，此　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　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。　有较大的参考价值，是值得推荐使用的一种除渣系　统。　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。　参考文献：　［１］于长友．燃煤电厂钢带式排渣机于式除满技术［Ｊ］．【ｆ１　电力，　２００７，４０（１）：５６　５９．　［２］黄学群．运输机械选型设计手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２Ｏ１１．　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。　［３］周林，Ｌ　５明烨．燃煤锅炉除淹系统方案的选择分析［Ｊ］．电站辅　机，２０１　３，３４（２）：３８　４】．　［４］刘铭媛，杨文泽．李俊．干　除渣技术在燃煤电厂中的应用［Ｊ］．　电站辅机，２００８（２）：３１—３７．　［５］柳晓，刘振强，陈新．火电厂锅炉千排渣技术的圈产化及应用　４结语　［Ｊ］．【ｌ１同电力，２００７，４０（６）：２０　２３．　［６］谭振云．１　０００　ＭＷ超超Ｉ临界机组除渣系统的选择¨＿ＩＩ］．电力建　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１　０００　Ｍｗ超超临界机组。采用二　没，２００９，３０（ｉ０）：４９　５１．　［７］丁岩峰　Ｅ浩志，孙奉昌．提高风冷钢带机排渣系统运行特性的　措施［Ｊ］．电站辅机，２０１２，３３（２）：４１—４３．　［８］李鹏．３３０　Ｍｗ循环流化床锅炉排渣系统的改造［Ｊ］．华北电力　技术，２０Ｉ３，３４（１）：４２　４５．　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，　４８