锅炉除渣系统设计

锅炉除渣系统设计一台 200MW 机组 670t/h 褐煤锅炉，每天排出的灰渣量约为 150～200 吨，因此锅炉的除渣问题显得日益重要。

如何破碎、排放、输送这些灰渣，既要符合环保要求、节约能源、水源，又要考虑灰渣的综合利用，将是电厂急需解决的重大问题之一一整套的锅炉除渣设备应包括以下三个主要部分： a.灰渣的排渣设备、粒化设备或碎渣设备（包括排渣槽、粒化水箱、碎渣机等）； b.将灰渣运送到堆灰场的设备（包括各种机械卸渣设备、捞渣设备、输送设备等）及系统； c.利用灰渣中热量的设备（如各种热交换器、蒸发器和空气冷凝器等）。

除渣设备的设计计算和选用需根据以下五个主要方面：1.锅炉燃用煤种的特性和煤灰数量及其物理和化学性质； 2.锅炉的燃烧方式和排渣方式； 3.锅炉的容量； 4.电厂的水源条件； 5.环保条例。

煤灰的熔融性（灰熔点）和流变特性（粘温特性）与煤灰的结渣特性有密切关系，于燃用结渣性较强煤的电厂，其除渣设备在运行中出现的问题较多。

例如：刮板式捞渣机经常会发生断销、断链、叠链、链条掉道和卡涩，磨损快、不易排出较大焦渣，刮板易弯曲变形；湿式水封斗除渣设备的活塞缸和灰渣闸门的密封圈老化，闸门密封性差，排渣时经常被渣卡住、打不开；辊式碎渣机被大渣卡死；锤击式碎渣机的锤头磨坏、脱落、机体震动和格蓖易被灰渣堵塞等。

发生上述问题时锅炉必须立即减负荷运行，及时排除故障，有时甚至需要停炉处理，将失灵和损坏的碎渣设备机构拆除，形成炉底开放式连续除渣。

使炉底大量漏风进入炉膛，影响炉内燃烧稳定，汽温升高，热效率降低，风机电耗增大，当灰渣颗粒中SiO 2 /Al2O 3 >10 时大块焦渣有很高的气孔率（大于60%）和较大的表面积，炉内结渣严重时，将近800～900℃的大块高温焦渣不易粒化和破碎，许多大渣突然掉落水封斗中将会产生瞬时汽化，造成气压聚增，引起爆炸。

可见：除渣设备的好坏将直接影响到锅炉的正常运行。

随着燃料灰分和水分的不同，锅炉排出的灰分数量变化范围就很大。

例如：一台燃用灰分为 15%的次烟煤（30%水分）的锅炉所产生的总灰量几乎为同等容量锅炉燃用灰分为 10%的高热值、中等挥发分贫煤所产生的灰量的三倍。

锅炉的燃烧方式和排渣方式不同所引起的排渣量变化也很大。

例如：链条炉和抛煤机炉的排渣量占总灰量之比可达60～85%，而煤粉炉一般只占20～40%；液态排渣炉比固态排渣炉的排渣量要多得多。

电厂的水源条件及灰场大小是决定灰和渣处理系统选用形式（干式或湿式除灰渣系统，干式循环水或闭式循环水系统）的前提条件。

输送灰渣的水中的油和油脂，全悬浮固形物，PH 值等水质标准是否超过环保规定标准，也是选择除渣系统中所要考虑的主要问题之一。

以上这些问题将会直接影响除渣设备的设计、排渣方式、碎渣机的容量和选型以及灰渣的贮存、输送和处理系统的型式等。

除渣设备的设计和选型还与电厂锅炉房的整体布局以及堆灰场地与电厂的距离的远近、高地等有关。

锅炉的除渣设备与锅炉的运行密切相关，只有保证除渣设备正常运行，才能保证锅炉以至整个机组的正常运行。

1 大型机组除渣系统投运及设计现状据不完全统计，国内目前已投运或已设计即将投运的600MW 机组除渣系统如下（1）水力喷射器除渣水力输送至灰场的方式。

陆地扎经碎渣机破碎后由水力喷射器送至灰浆池，再通过灰浆泵送至灰场。

（2）刮板捞渣机除渣水力输送至灰场的方式。

（3）水力除渣汽车运输至灰场的方式。

锅炉底渣采用水力方式输送至脱水仓，渣经脱水仓脱水后用汽车运至用户或渣场。

（4）水力除渣皮带机运输至灰场的方式。

锅炉底渣经螺旋捞渣机捞入碎渣机破碎后，由渣沟流至渣浆泵房钱池，再由渣泵送往脱水仓，渣经脱水后上皮带至灰场。

（5）刮板捞渣机除渣皮带机运输至灰场的方式。

排渣系统为炉底渣由刮板捞渣机捞出输送至管带输送机，由管带输送机输送并提升至渣仓，再由汽车运至灰场。

（6）刮板捞渣机除渣汽车运输至灰场的方式。

炉底渣由刮板捞渣机直接运输并提升至渣仓，再由汽车运至灰场。

2 电厂大中型机组常用除渣系统设计方式分类根据灰渣综合利用和环保的要求，目前大中型机组采用水力除渣方式将渣直接输送至水灰场的方式较少采用，常用的除渣方式归结为以下3 种。

（1）锅炉排渣→水力输送→脱水仓→车或船等外运。

具体常见方式有：水封式排渣槽→碎渣机→水力喷射泵→管道→脱水仓→汽车（或船等）外运；水力排渣槽→刮板捞渣机→碎渣机→渣沟→渣浆泵→管道→脱水仓→汽车（或船等）外运。

（2）锅炉排渣→机械输送→渣仓→车或船等外运。

具体常见方式有：水力排渣槽→刮板捞渣机→碎渣机→中转输送机械（埋刮板机、皮带输送机或斗式提升机等）→渣仓→汽车（或船等）外运；水力排渣槽→刮板捞渣机→渣仓→汽车（或船等）外运。

（3）其他方式。

如水力排渣槽→刮板捞渣机→活动渣斗→车或船等外运；干式排渣机→碎渣机→链斗式输送机或气力输送系统→渣仓→车或船外运等方式。

3 各除渣系统方案简述 3.1 锅炉排渣→水力输送→脱水仓→车或船等外运方案 3.1.1 水封式排渣槽→碎渣机→水力喷射泵→管道→脱水仓→汽车(或船等) 外运方案锅炉炉膛排渣连续进入锅炉水封式排渣槽，水封式排渣槽定期排渣，每班一次，每次约2～4h。

排渣时开启排渣门，渣经碎渣机破碎至粒径不大于25 mm的渣粒后进入水力喷射泵，由高压水泵来的高压水进入水力喷射泵与渣一起经渣管输送至脱水仓。

渣斗溢流水进入渣水坑，渣水坑容纳来自渣斗冷却和水封槽的排水，渣水坑内安装 2 台渣水泵，将坑内渣水输送至供水系统中的缓冲水池或浓缩机，沉淀后重复利用(脱水仓的溢流水和析出水也进缓冲水池或浓缩机同样处理)。

供水系统中设有各组数台高、低压水泵及冲洗水泵。

每炉设2 台脱水仓，每台脱水仓的存渣容积能贮存1 台炉设计煤种时约 24～36 h 的存渣量。

脱水仓 1 台进渣浆，1 台静置脱水，交替运行。

渣浆进入脱水仓后，大部分的渣粒将沉降在仓体内，而溢流水将从脱水仓顶部的溢流堰排出。

当 1 台脱水仓装满后，切换至另1 台空置的脱水仓进渣浆，料满的1 台静置脱水。

脱水仓内的渣经6～8 h 的脱水后，含水率约25％～30％。

湿渣从脱水仓排出后由汽车或船外运。

从脱水仓溢流的渣水连续进入高效浓缩机(或缓冲水池)。

渣水经处理后，澄清的溢流水排入清水池，由除灰水泵加压送回除灰系统内的各要求用水点重复利用。

高效浓缩机(或缓冲水池)底部排出的渣浆，则经排泥泵排入脱水仓再行脱水。

每台炉设2 台高效浓缩机，运行1 台，备用1 台。

每个排渣单元配2 台排泥泵，运行1 台，备用1 台。

2 台炉共设 2 台除灰水泵，其中 1 台运行，1 台备用。

由于冲渣水回收重复使用，水质较差，故除灰水泵选用耐磨杂质泵，以提高使用寿命。

在除灰水泵房内还设有回收水的化学加药处理设施，用于防止结垢与腐蚀。

3.1.2 水力排渣槽→刮板捞渣机→碎渣机→渣沟→渣泵→管道→脱水仓→汽车(或船等)外运方案锅炉炉膛排渣连续进入刮板捞渣机上槽体，经水冷却和粒化后由刮板捞渣机捞出进入碎渣机，由碎渣机破碎至粒径不大于25mm的渣粒后排入渣沟，然后由激流喷嘴喷出的高压水沿渣沟冲入排渣泵房前池。

每2 台炉设l 座排渣泵房。

进入排渣泵房前池内的渣浆由排渣泵经管道送往脱水仓。

每台炉配备 1 台刮板捞渣机，1 台碎渣机。

两者出力均可满足锅炉吹灰时渣量瞬间大增的工况。

碎渣机排渣粒度最大为25mm。

刮板捞渣机及碎渣机安装于钢轨上，当出现故障时，可以关闭渣井关断门，将捞渣机或碎渣机拉出进行短时间抢修(捞渣机带自驱动装置)，此段时问一般为2～4h [4] 。

一般每2 炉设有1 座排渣泵房，位于2 炉的电除尘器之间，与电除尘器综合楼组成联合建筑。

排渣泵房内每炉设排渣泵2 台，其中1 台运行，1 台备用，各配1 根渣管通往脱水仓。

排渣泵由液力偶合器调速传动，以便在运行时，对排渣泵的生产率进行一定范围内的调节，减少补水量。

脱水仓、渣水处理和回收水系统的设计配置及运行模式与3.1.1 系统相同。

3.2 锅炉排渣→机械输送→渣仓→车或船等外运方案3.2.1 水力排渣槽→刮板捞渣机→碎渣机→中转输送机械(埋刮板机、皮带输送机或斗式提升机等) →渣仓→车或船等外运方案由于该方案中的输送设备有埋刮板机、皮带输送机或斗式提升机等，以下以埋刮板机为例论述该方案，对于其它2 台设备将在方案比较中介绍其优缺点。

炉膛排渣连续进入刮板捞渣机上槽体，经水冷却和淬化后由刮板捞渣机捞出排人碎渣机，由碎渣机破碎后排人埋刮板输送机转运至渣仓顶部，埋刮板输送机出口设置有三通切换门，三通的一个出口直接至埋刮板输送机的近端渣仓，三通的另一个出口至渣仓顶部的带式输送机，埋刮板输送机排出的渣可由该带式输送机输送至远端渣仓。

刮板捞渣机、碎渣机、埋刮板输送机和带式输送机的生产率均留有相应的裕度，能适应锅炉吹灰时排渣量瞬间大增的工况运行。

捞渣机安装于钢轨上，装有自驱动电机，当出现故障时，可关闭渣井下口的液压关断门后将捞渣机移至锅炉落渣口旁边进行短时间抢修，根据渣井容量和液压关断门的情况，此段抢修时间一般不应超过4h。

锅炉房内设置有一个集水池，刮板捞渣机的溢流水、渣仓析水和除渣设施地面冲洗水均由排水沟汇集至锅炉房内的集水池。

然后，由立式排水泵将水送人高效浓缩机或澄清池进行澄清处理，澄清后的水排人除灰水泵清水池，由除灰水泵送回除渣系统重复利用，清水池的溢流水自排至机组排水槽。

高效浓缩机或澄清池底部排出的灰浆则由立式排污泵送至渣仓或沉煤池。

为尽可能提高刮板捞渣机排水水质，降低含尘率，在刮板捞渣机水平段全程溢流水排出口前设置有渣水滤清装置，以便于溢流水的回收使用。

本方案每台锅炉配1 台刮板捞渣机，1 台碎渣机，1 台倾斜布置角度约为45 o 的埋刮板输送机，2 台渣仓(配带 1 台带式输送机)。

为防止大渣块进入碎渣机而影响碎渣机的正常运行，刮板捞渣机的出口设置有大渣清除篦子。

每炉对应设置渣仓2 台(可满足17h 左右的储渣量)，1 台进渣，另1 台析水卸渣，交替运行。

渣仓内壁配有少量的析水元件，可尽可能地脱去渣内的水分，使湿渣便于运输。

渣仓排出的湿渣由自卸汽车或船外运。

3.2.2 水力排渣槽→刮板捞渣机→渣仓→车或船等外运方案本方案每台锅炉配1 台刮板捞渣机，2 台渣仓(配带1 台带式输送机)。

炉膛排渣连续进入刮板捞渣机上槽体，经水冷却和淬化后由带加长斜升脱水段的刮板捞渣机捞出，刮板输送机出口设置有三通切换门，三通的 1 个出口直接至近端渣仓，三通的另 1 个出口至渣仓顶部的带式输送机，输送至远端渣仓。

渣仓共设 2 台 1 台进渣，1 台脱水和卸渣。

渣仓仍然保留有析水元件，使湿渣的含水率充分地降低；湿渣由自卸汽车排往灰场或综合利用用户。