摘要：生物质电厂的除灰渣系统设计已经相对成熟，本文对其进行了梳理和总结，并对除灰系统运行中存在的问题提出了改进方案，为今后的生物质电厂的除灰系统设计提供参考意见。
关键词：生物质电厂；除灰渣系统；改造
1 前言
在国家鼓励发展新能源的政策下，各个省份新建了一大批以生物质秸秆为燃料的生物质电厂，既为我国能源结构的调整做出了积极的贡献，又防止了农田焚烧秸秆产生的环境污染。
2 系统简述
2.1 除灰系统
通过几代生物质电厂设计方案的改进升级，生物质电厂的除灰系统历经人工打包处理、机械输送等设计方案，目前已主要改进采用微正压稀相气力输灰系统至灰库的方案。系统内的主要设备有：输灰用罗茨风机、电加热器、集灰斗、高效粉料泵、灰库、干式卸料装置、湿式卸料装置等。
2.2 除渣系统
生物质电厂的除渣系统设计方案相对单一，主要采用刮板捞渣机→储渣间→汽车外运的方案。系统内的主要设备有：刮板捞渣机、排污泵、装载铲车、自卸卡车等。
3 灰渣比和灰渣密度
3.1 灰渣比
生物质电厂的灰渣比根据锅炉型式，燃料特性等因素而有所不同。对于生物质电厂应用较多的振动炉排锅炉，其灰渣比的分配主要取决于燃料的特性。如果锅炉燃用的是以玉米、小麦、稻壳为主的黄色秸秆，那么灰渣比在15：85左右。如果锅炉燃用的是以棉柴、树枝为主的灰色秸秆，那么灰渣比在4：6左右。如果燃料中既有黄色秸秆又有灰色秸秆，那么灰渣比在二者之间。
国内部分生物质电厂的灰渣比列表1如下：
表1：灰渣比调查表
3.2 灰渣密度
生物质电厂的灰渣密度根据燃料特性的不同，差别比较大。布袋除尘器下的飞灰密度一般为300-400kg/m?，比较大的飞灰密度可达500-600kg/m?，烧稻壳产生的飞灰密度比较小，大约在100-200kg/m?左右。而由于布置在布袋除尘器前的旋风除尘器除下的是大颗粒的灰，所以密度相应的会大一些，最大密度可达1000kg/m?左右。
生物质电厂灰渣的密度差别比较大，究其原因，是因为入炉燃料的差别比较大。某些烧灰色秸秆的电厂，产生的灰渣密度就比较大，而某些烧黄色秸秆的电厂产生的灰渣密度就比较小。在实际运行中，电厂收到的燃料质量差别也非常大，某些电厂的燃料供应方为了增加重量，燃料里面夹杂着大量的土、石块等杂质，这些杂质最终都加入到灰渣中，使灰渣的密度增大。
4 除灰系统运行改造分析
4.1 原气力输灰系统存在的问题
某电厂在调试时，燃料以秸秆为主，负荷在满发的80%左右，燃料中掺烧了少量的稻壳，机组运行一直平稳，输灰系统正常运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而由于季节的变化，电厂收到的燃料主要是稻壳，在入炉燃料以稻壳为主时，输灰系统运行出现了问题。
(1)掺烧稻壳的比例增加后，机组产生的灰量偏离设计工况。燃料中掺烧的稻壳比例增加后，灰的特性发生了变化，密度变小，体积变大。经过检测，旋风除尘器的灰密度在270kg/m?左右，布袋除尘器的灰密度在360kg/m?左右，而系统的设计灰密度远远大于此。这种特性的灰相较于正常的秸秆灰，密度小很多，造成单位质量的灰，占有的体积变大，单位时间产生灰的体积要远大于设计值。
(2)由于生物质燃料燃烧后的干灰密度与粉煤灰相比较轻，若灰斗下采用粉煤灰仓泵作为输送装置，仓泵采用重力进料方式，容易造成仓泵内出口下灰不畅，输送管道中形不成灰气混合物，主要是输送空气在管道内流动，输送效率低，耗能大。
(3)稻壳灰含碳量高，一旦空气进入，便会造成灰斗内的积灰二次燃烧。由于稻壳本身较轻，容易漂浮，致使没有燃烧完全的稻壳进入除尘器，这部分灰的含碳量高。而卸灰阀的密封不严密，输灰用的空气通过卸灰阀进入灰斗，加上烟气所携带的部分空气，灰斗内频繁出现二次燃烧现象，导致结焦，堵塞灰斗，卸灰电机频繁跳闸。在布袋侧烧布袋，输灰管道堵塞，灰斗积灰，流化斜槽下火，流化布烧毁等一系列问题凸显出来。
(4)流化斜槽的风压低，使输灰不畅，流化布烧毁。斜槽的流化风来自输灰用风机，由于斜槽运行中不断堵塞，使风压增大，流化风量越来越小，流化风吹不透流化布，造成灰斗内下来的灰在流化布上堆积，输灰斜槽更加堵塞，只能靠人工定期清理。如果清理不及时，布袋除尘器内二次燃烧的积灰在空气斜槽中堵塞停留时，就会烧毁流化布，造成输灰系统无法运行。
4.2 除灰系统改造方案
针对以上问题，电厂对原系统进行了大量的改造，相较于原来的除灰系统，改造后的系统具有以下优点：
（1）旋风除尘器下由气力输灰改为加湿螺旋输送机输灰，将灰斗内的灰加湿后输送至储渣间内储存。由于旋风除尘器的灰量较大，颗粒较粗，气力输灰系统的输送效果容易受到影响，而螺旋输送机对于灰的适应性和输送能力更强，可靠性更高。
（2）为了解决因物料轻而出现的气力输送效率低的问题，把除尘器下仓泵改为喷射管型式，在输送空气进入喷嘴后在，文丘里喷射管进料口处形成负压，可以将落灰管的物料吸入管道内，提高了管道内的灰气比和输送效率。
（3）增加了一台罗茨风机，除灰系统风机的运行方式达到两运一备。增设了一根输灰管道，使每个输送单元对应一根单独的输送管道，两个输送单元互不干扰，相互独立。这样整个气力输灰系统的输送能力增加了一倍，提高了系统对燃料和灰量的适应能力。
（4）取消了空气斜槽，改为每个灰斗下方采用单独的给料机、粉料泵，简化了系统，防止较潮湿的灰通过斜槽输送时，对斜槽流化布工作环境造成影响（流化布气孔堵塞、烧毁流化布等）。采用垂直管道直接落灰，也使灰斗落灰更加顺畅。
（5）每个灰斗对应的输送支管路都增加了气动出料阀，当一条支管路输灰时，其它支管路上的出料阀将关闭，有效的解决了输送过程中，灰斗进入空气的现象，防止灰在灰斗内进行二次燃烧，使灰斗落灰更加顺畅。
（6）由于采用了分单元控制系统，增加了系统的安全性。当系统内的某一个输送单元出现故障时，可以单独对其进行检修维护，而不影响其他灰斗的正常运行，大大提高了整个系统的可用率。
改造后，整个系统运行正常，对燃料的适应能力明显提高，基本解决了出力不足，灰斗内结焦，落灰不畅等诸多问题。
5 小结
以风机为气源的气力输灰系统是微正压稀相气力输灰系统，此系统可用于大多数生物质电厂的除灰系统，运行可靠、稳定。但是对于燃料不稳定，而且灰密度小、体积大的电厂，此系统容易出现出力不足、运行不稳定等问题。对于这种情况，建议采用机械与气力输送联合的输送方式，输送设备不宜采用常规的粉煤灰用容积式仓泵，而应该采用文丘里喷射管，并对气力输送系统进行分单元控制，灰斗不多时，可按每个灰斗为一个输送单元的方式，增加系统的可靠性和灵活性，为生物质电厂除灰渣系统的稳定运行提供可靠的保证。
参考文献：
[1]火电厂干除灰系统设计运行研讨会[J]. 鲍哲荣. 中国电力. 1993(06)
[2]美国ASH公司灰渣脱水仓和储灰库设计[J]. 张树曾. 电力技术. 1988(09)
论文作者:张森
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/2
标签：系统论文; 电厂论文; 密度论文; 燃料论文; 稻壳论文; 斜槽论文; 生物论文; 《防护工程》2017年第25期论文;