除渣系统选型调研报告汇编.docx

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除渣系统选型调研报告汇编

工程技术组

锅炉除渣系统选型调研报告

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一、概述

锅炉底渣系统是火力发电厂重要的辅助系统，其优劣与否直接关系锅炉安全稳定运行、在节能方面存在较大差距，为此工程组在前期调研基础上形成报告下。

目前100MW及以上机组的炉底渣处理系统一般有两种：

湿式刮板捞渣机方案和干式排渣机方案。

湿式刮板捞渣机方案是国内大部分600MW及以上机组所采用的炉底渣处理系统，是较成熟的系统。

干除渣技术是电厂灰渣处理领域中的一项新兴技术。

1999年，国华三河发电厂从意大利MA—GALDI公司成套引进了钢带干除渣产品，近年来在国内得到发展，已有较多业绩，系统如三河、舟山、绥中等。

本报告根据当前工程除渣系统特点和存在的问题，并对其进行比较，提出推荐意见。

二、根据煤种特性分析

本工程设计煤种、校核煤种均为神华烟煤，其中设计煤种为活鸡兔煤矿煤，校核煤种为布尔台煤矿煤，设计煤种及校核煤种的煤质分析资料见表1，灰渣成分分析资料见表2。

表1煤质分析资料

项目

单位

设计煤种（活鸡兔）

校核煤种（布尔台）

全水分Mt

%

16.8

15.3

空干基水分Mad

%

3.07

5.55

干燥无灰基挥发分Vdaf

%

34.97

38.05

收到基灰分Aar

%

9.81

17.69

收到基低位发热值Qnet.ar

MJ/kg

22.56

20.23

收到基高位发热量Qgr，v，ar

MJ/kg

23.71

21.24

收到基氢Har

%

3.72

3.20

收到基碳Car

%

59.48

53.14

收到基硫Sar

%

0.78

0.68

收到基氮Nar

%

0.65

0.70

收到基氧Oar

%

8.76

9.29

哈式可磨系数HGI

65

61

收到基汞Hg

μg/g

0.10

0.09

收到基氟F

µg/g

81

65

收到基砷As

µg/g

3

8

收到基氯Cl

%

0.008

0.004

煤中游离二氧化硅

%

1.19

4.40

表2灰渣成分分析资料

项目

单位

设计煤种

校核煤种

SiO2

%

44.84

57.97

Al2O3

%

21.15

18.15

Fe2O3

%

10.40

8.23

CaO

%

15.22

6.86

MgO

%

0.93

1.19

Na2O

%

0.74

1.19

K2O

%

1.22

3.22

TiO2

%

0.59

0.81

SO3

%

3.98

1.45

MnO2

%

0.072

0.028

变形温度DT

℃

1250

1190

软化温度ST

℃

1270

1200

半球温度HT

℃

1280

1210

目前国内普遍采用煤的灰熔点的高低估计结渣倾向。

灰熔点有三个特性温度：

变形温度DT、软化温度ST、流动温度FT，一般以ST做评价指标。

称ST<1350℃的煤为强结渣性煤；ST>1450℃的煤为弱结渣性煤；ST在1350℃~1450℃之间的煤为中等结渣性煤。

从上述资料看，神华活鸡兔煤属于易结渣煤，具有强结渣倾向，尤其在高负荷区域炉膛温度较高时，表现尤为突出。

参考华电集团《火力发电厂设计导则》B版，第8.2.2风冷式机械除渣系统或水冷式机械除渣系统的选择应符合下列规定：

当发电厂燃煤存在严重结渣倾向（如灰软化温度ST＜1270℃的神府东胜、宁东、彬长、华亭烟煤等）或锅炉排渣量较大（超过20t/h）时，宜采用刮板捞渣机湿式除渣系统，不宜采用风冷式排渣机干式除渣系统。

3、对锅炉效率的影响

风冷式干排渣系统的设计初衷是采用空气对高温炉渣进行冷却，将炉渣在干燥状态下排出系统，达到回收炉渣的热能以提高炉效之目的。

如果对冷却风量控制在锅炉总燃烧风量的1%之内，理论上可以提高锅炉效率。

2011年底，辽宁省电力有限公司电力科学研究院高继录和中国电力工程顾问集团西南电力设计院许华等专家基于东北地区某厂百万机（燃用准格尔2号煤st=1500℃）做效率对比试验，并将结果形成《1000MW机组干式排渣系统对锅炉效率影响的试验研究》论文。

其结论如下

（1）随着冷却风比例的增加，锅炉效率逐渐降低，当冷却风比例由0.62%增加到1.34%时，锅炉效率下降了0.22个百分点。

（2）随着钢带机转速的增加，锅炉效率逐渐降低，当钢带机线速由2m/min增加到3.6m/min时，锅炉效率下降了0.06个百分点。

（3）通过计算，当冷却风比例大于0.45%时，采用干式除渣方式比采用湿式除渣方式的锅炉效率低;当冷却风比例小于0.45%时，采用干式除渣方式比采用湿式除渣方式的锅炉效率高。

（4）75%额定负荷下，当冷却风比例为1.1%时，采用干式除渣方式比湿式除渣方式的锅炉效率低0.16个百分点;低负荷时，如果运行不加以调整，干式排渣系统将加剧锅炉效率的降幅。

根据已投运的多数电厂实际情况，因冷却风量较难控制，常常造成锅炉排烟温度提高、反而引起炉效下降，而且随负荷降低，锅炉效率下降呈加剧趋势。

且当排渣温度大于150℃时，灰渣硬化程度不够，容易在排渣口板结。

4、投资的影响

根据岳阳可研报告，并参照永州及九江电厂方案，得出初投资对比表1及年运行费用表2。

表1、除渣方案初投资经济对比表

序

号

方案

项目

湿式除渣方案

干式除渣方案

1

设备材料费用（包括工艺系统、仪表控制）

1200万元

1600万元

2

土建费用

相当

相当

3

安装费用

相当

相当

4

方案可比总费用

1200万元

1600万元

5

除渣设施对布置条件的要求

锅炉下联箱标高可以在+5.50米以下

锅炉下联箱标高+7.80米

6

方案费用差

0

+400万元

表2、除渣方案年运行费用对比表

序号

比较内容

湿式除渣方案（万元）

干式排渣方案（万元）

1

年运行水费

2.75

0

2

年运行电费1

0

8.03

年运行电费2

10.0

0

3

年检修维护费用

60

80

4

年运行总费用

72.75

88.03

5

差值

0

+15.28

注：

1.检修费用为估算。

根据除渣系统的特点和同类系统的实际运行维护情况，确定其综合维修费率为5%。

2.因采用的是回用水，水费暂按0.5元/吨计。

3.湿排渣方案和钢带干排渣系统的设备轴功率接近，只是钢带排渣系统多一碎渣机，年运行电费1只考虑碎渣机轴功率的差值，电费按0.292元/kWh计。

4.因湿渣方案省煤器灰必须送到干灰库，相比干渣方案直接送入渣仓需要的压缩空气耗量大，年运行电费2计算的是压缩空气能耗。

4）锅炉下联箱标高变化引起的费用

根据干、湿渣设备布置情况，湿渣方案相比干渣方案至少可降低锅炉下联箱标高2.3米，可节约锅炉钢架材料以及四大管道等材料，初步估算可节约成本约500万元。

此项在锅炉合同已经明确下联箱标高的情况下，节约成本为0。

可以看出，干渣方案除在节约电厂用水方便有较明显优势外，在初投资及年运行费用方面并无突出表现，反而较湿渣系统高。

5、灰渣利用分析

煤种

机组容量

日灰渣量（t/d）

年灰渣量（104t/a）

（MW）

灰

渣

灰渣

灰

渣

灰渣

设计煤种

1×1000

698.8

77.6

776

14

1.55

15.53

2×1000

1398

155.2

1553

28

3.1

31.06

校核煤种

1×1000

1382

153.6

1536

27.6

3.07

30.75

2×1000

2764

307.2

3072

55.3

13.5

61.5

注 1、日利用小时数为20h，年利用小时数为4000h；

2、灰渣比按90:

10。

按设计煤种，两台百万机年产渣约3.1万吨，按照干渣50元/吨计算，每年可获益155万元。

湿渣按照岳阳地区实际收购40元/吨，每年可获益124万元。

7、周边电厂灰渣利用情况

电厂

装机概况

除渣方式

价格

脱硫废水处理

岳阳

2535MW

湿渣

4元/吨

三联箱

益阳

1800MW

湿渣

3-5元/吨

三联箱

汉川

2000MW

干渣

50元/吨

采用零排放技术

备注：

1、三联箱工艺：

FGD来脱硫废水→混合反应器（2台）→脱硫废水池（1座）→脱硫废水泵（2台）→pH调整槽→沉降槽→絮凝槽→澄清器（1台）→清水池（1座）→清水泵（2台）→4达标排放至灰场、捞渣机等处。

2、含重金属污泥处理工艺流程如下：

清器（1台）排泥→污泥输送泵（2台）→板框压滤机（1台）→泥饼外运。

目前业内对泥饼主要有掺烧和委托处理两种方式，极少数电厂直接抛弃。

3、零排放技术：

汉川电厂正准备招标，其方案是在传统三联箱工艺基础上增加一套蒸发结晶工艺。

因重金属离子在脱硫废水进入三联箱沉降槽时，通过加入有机硫化物（TMT-15），在Ca（OH）2和有机硫化物（TMT-15）的作用下形成重金属沉淀，已经被除去，所以该方案理论上不会产生含重金属的结晶盐。

经过咨询上述三家电厂，锅炉底渣均为就近处理。

汉川电厂干渣略贵，销售比较畅通，其买方为该厂控股的水泥厂，专门为处理干渣增加一套研磨筛选设备。

在岳阳、益阳、常德三个厂湿渣销售情况不太理想，经了解原因如下:

第一，本地水泥厂规模偏小，不愿意为处理电厂“三废”增加投资，因灰渣品质不稳定，在不增加额外设备情况下，容易引起水泥厂生产线堵塞。

第二、受经济发展程度所限，本地对水泥等需求量偏小，存在淡季滞销现象，有部分需由承包商送至外区域销售。

第三、所调研湘北电厂灰渣均采用外包方式销售降低管理成本，致使湿渣价格偏低，实际本地企业收购价格在30-40元之间，主要用来做建筑材料、及铺设路基。

8、结论

综上所述，在技术上湿渣方案和风冷式干排渣方案都是可行的，湿渣方案系统比较简单、对煤质变化适应性较强；在经济上，湿渣方案初投资和年运行维护费低；在炉渣的综合利用方面，干排渣方案的炉渣利用价值高，如按年4000利用小时数计算，扣除维护费用后较湿渣方案每年多获益31万元。

考虑到煤种及本地企业灰渣的处理能力，本厂采用湿渣方案为宜。