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祁阳凯迪生物质电厂排渣系统改造

作者：蔡牧 闫雪飞

来源：《科学家》2017年第03期

摘要 祁阳凯迪生物质电厂排渣系统在调试及运行过程中有严重的堵塞现象，本文根据凯迪集团5个生物质电厂排渣系统存在的问题进行了分析，并提出了相对应的改造措施，取得了良好的效果。其具体措施有：下渣管膨胀节改造、下渣管增加空气炮作为疏通手段、冷渣机入口增加额外排渣口，通过改造后祁阳凯迪生物质发电厂排渣系统安全性、经济性、可靠性有了极大的提升。

关键词 生物质电厂；循环流化床；结焦；空气炮；冷渣机

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号209 5—6363（2017）03—0051—02

国内生物质电厂循环流化床锅炉的排渣方式可分为湿式排渣和干式排渣2种形式，祁阳凯迪生物质电厂采用的是干式排渣系统。锅炉排渣经冷渣器冷却后，通过链斗输渣机输送到渣库，然后用铲车或人工装车外运至综合利用点或事故渣场堆放。完善可靠的排渣系统对于保障锅炉长时间稳定运行非常重要。祁阳凯迪生物质电厂运行过程中多次发生锅炉排渣系统堵塞，只能通过人工疏通，人工排渣的方式维持机组运行，耗费了大量的人工成本、存在严重的安全隐患、影响机组经济的运行。 1运行过程存在的问题

祁阳凯迪生物质电厂隶属凯迪绿色能源有限公司旗下，相同设计发电量的同类1×30MW机组目前已经投运4台，最早的2012年10月投运，最晚2015年1月投运。在祁阳凯迪生物质电厂整套启动调试运行过程中发现输渣系统存在下渣管堵塞，冷渣机外壳变形的问题。 下渣管堵塞后只能通过人工疏通的方式来疏通下渣管，冷渣机不能正常运行时只能采取人工放渣的方式来放渣，费时费力，危险系数高，造成额外的排渣热损失降低锅炉效率。 2排渣系统问题产生的原因 2.1同类型机组排渣系统运行情况

同样隶属于凯迪集团旗下的生物质电厂隆回、赤壁、安仁、江陵等项目也存在类似问题，部分电厂冷渣机已经停止使用，采用人工放渣的方式来排渣，通过统计达到表1中数据。 2.2原因分析

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下渣管堵塞原因分析：1）混合在生物质燃料中的混凝土块、石块、除铁器未除尽的金属等，锅炉燃烧情况不好炉内结焦产生的焦块进入排渣管堵塞无法排出；2）排渣过程断断续续也有可能导致高温炉渣在下渣管中冷却粘连板结堵塞下渣管。

冷渣机外壳变形原因分析。下渣管与冷渣机连接处设计不合理膨胀裕度不够，锅炉自身重力以及下渣管受热膨胀后的热应力直接作用在冷渣机外壳上导致冷渣机外壳压扁。 3针对排渣系统问题采取的针对性措施 3.1凯迪集团其他电厂采取的措施

凯迪集团其他生物质电厂根据在运行过程排渣系统存在的问题做了相应的应对措施主要有包含有下面几条，在下渣管弯头处割孔，发生堵塞时用长钢条进行人工疏通；在下渣管入口门与冷渣机之间管道上安装波纹管减少下渣管对冷渣机壳体的压迫。 3.2祁阳凯迪电厂采取的措施

祁阳凯迪电厂根据凯迪集团其他电厂的工作经验，结合现场实际情况对本厂的排渣系统做了针对性的改造措施，图1是改造前排渣系统情况，图1中排渣系统严重堵塞不能正常运行。 对冷渣机入口管段进行改造，采用“大管套小管”的结构使得排渣管能自由向下膨胀不压住冷渣机壳体，如图2所示。

在排渣管上端安装“空气炮”。空气炮利用厂内压缩空气作为动力源，发生下渣管堵塞的情况时，打开压缩空气进口手动门，当空气炮蓄能罐内压力达到设定值，出口电磁阀打开，瞬时冲击下渣管，冲击力强，能够快速有效疏通下渣管，同时空气炮蓄能罐容积很小，不会造成对排渣系统造成破坏性影响。如图3所示（蓝色装置即为空气炮）。

在下渣管伸入冷渣机管道部分额外添加一道事故排渣口，用于紧急情况下疏通下渣管如图4所示。

4改造后排渣系统运行情况 4.1疏通效果检查

祁阳电生物质电厂排渣系统改造完成后，排渣系统运行良好，隶属于凯迪集团的安仁电厂、江陵电厂根据凯迪电厂祁阳电厂经验也进行的相应的改造，改造完成后从效果统计日期2016年2月18日—2016年3月20日，对各电厂排渣系统运行情况进行了记录统计，得到表2中数据。图4冷渣机内部紧急排渣口

4.2排渣系统运行的安全性、经济性、稳定性

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套管方案与波纹管方案对比。采用大管采用了“大管套小管”结构，下渣管受热向下膨胀时，不会压住下管段。冷渣机壳体不会出现受挤压变形现象。“大管套小管”结构采用的材料为普通钢管相对采用波纹管改造成本更低，使用寿命比波纹管更长，表3为2种改造方案详细对比。

排渣系统改造后基本没有人工排渣的情况发生，提高了锅炉热效率，极大降低了操作工工作强度和安全风险。锅炉排渣回收热量计算，锅炉排渣温度实测数据约为140℃，正常运行情况下平均床温维持在850℃左右，炉渣比热容一般按0.963KJ/Kg.K，通过排渣系统正常排出一吨炉渣所节省的热量约为：

Q=0.963×（850 140）×1000=683 730KJ

燃料热值按10.692MJ/kg计算，锅炉保证热效率90.9%，燃料价格为350元/吨，每天的排渣量约为6t左右，每天节省费用为：

683730÷10692÷0.909÷1000×6×350=147.72元

通过计算，得出改造后每天节省的燃料费用147.72元。

人工排渣人工费统计。采用人工放渣额外需要增加工人，按四班三倒工作制度每班两人维护锅炉运行共需要8名工人，工人工资按3500元/月计算，每月需要额外产生人工成本28000元。 5结论

生物质电厂由于燃料的特殊性，燃料中杂物较多。生物质燃料热值较低

（10.692MJ/kg），燃料成分复杂，水分高，燃料经过掺拌后稳定性远低于化石燃料，燃烧稳定性差，锅炉燃烧调整困难大，结焦情况时有发生。这是造成生物质电厂排渣系统堵塞的根本原因，从燃料收购，筛选，破碎，掺拌等阶段解决这些问题需要投入的成本太高，会极大降低生物质电厂运行的经济性。此次祁阳凯迪生物质电厂排渣系统的改造从另一个途径解决了上述问题，在安全性、经济性、可靠性各个方面都能较好地满足电厂的运行需求。