用水力除灰系统清除锅炉燃烧灰渣

除灰系统是将煤燃烧后产生的灰、渣运出存放的系统。除灰系统的形式是选厂阶段、可行性研究阶段考虑方案最多的系统之一。系统的选择要根据灰渣量，灰渣的化学、物理特性，除尘器型式，排渣装置形式，冲灰水水质、水量，发电厂与贮灰场的距离、高差、地形、地质和气象等条件，通过技术经济比较确定。

除灰系统按输送介质分为水力除灰和气力除灰系统，这里仅讨论水力除灰系统。

(一)水力除灰系统

用水作为动力和介质清除锅炉燃烧过程中产生的灰渣，称为水力除灰渣。水力除灰(渣)系统中的主要设备是灰渣泵。由于所输送物料的特殊性，要求灰渣泵必须具有耐磨性。

这种工艺运行操作简便，便于长距离输送，且能防止扬灰。水力除渣系统的水还起到将刚出炉的炽热炉渣熄火降温的作用。

水力除灰按输送浓度可分为高浓度输送系统和低浓度输送系统，灰渣浆中灰渣的重量含量达到40%以上时为高浓度，40%以下为低浓度。

1.低浓度输送系统

低浓度输送系统按输送方式分为灰渣混除系统和灰渣分除系统。

(1)低浓度灰渣混除系统。低浓度灰渣混除系统是目前应用比较广泛的除灰方式，用水将锅炉炉膛排出的炉渣、以及除尘器、省煤器和空气预热器灰斗排出的渣和灰冲入渣沟和灰沟后，集中到灰渣浆池，由离心式灰浆泵通过管道送至灰场。固态排渣炉灰渣的输送一般采用这种系统。

(2)低浓度灰渣分除系统。对于硬度较高的液态排渣炉炉渣，或固态排渣炉有近距离渣场时，一般采用低浓度灰渣分除系统。这种系统的动力机械是离心式灰浆泵和灰渣泵(或水力喷射器)，细灰由离心式灰浆泵、炉渣由灰渣泵 (或水力喷射器)分别送到灰场，或只将灰送到灰场而将渣送至厂内的渣池。采用这种系统不但有利于灰和渣的综合利用，而且还有利于冲灰水和排渣水的回收再用。

图2-16所示为低浓度灰渣分除系统的工艺流程。

图2-16　低浓度灰渣分除系统工艺流程

(3)自流沟系统。自流沟系统是一种最简单的低浓度灰渣混除系统。当火电厂和灰场间的高差能满足布置坡度为1.5%～2%的灰渣沟时，低浓度灰 (渣)可以利用重力通过明沟自流入灰场，这是一种设备简单、运行费用低且安全可靠的输灰方式。但应注意不宜将电厂化学排水、主厂房内其他沟道排水或污水，以及厂区雨水排入灰渣沟内。

以上所介绍的低浓度除灰渣的缺点是水量消耗太大，为了减少用水，近年来越来越多的火电厂采用高浓度输送系统。

2.高浓度输送系统

高浓度输灰系统中，将干灰排入搅拌筒加水搅拌至重量浓度为40%以上，再由容积式灰浆泵送至灰场。

高浓度输送也分灰渣混除系统和灰渣分除系统。

(1)高浓度灰渣混除系统。高浓度灰渣混除方式需要先将炉膛排出的炉渣用磨渣机磨碎(使粒径不大于1mm)，再与细灰混合成浓度40%以上的浆液，由容积式泥浆泵输送至灰场。高浓度灰渣混除方式适用于距离长、高差大的灰渣输送。由于浆液中含有一定量的细渣，所以除节约用水外还有防止或减轻灰管结垢的效果。

(2)高浓度灰渣分除。高浓度灰渣分除时只对灰采取高浓度输送的方式，而渣仍用低浓度，因此又称为低浓度输渣、高浓度输灰的分除系统，采用这种系统兼顾了节水和灰、渣的利用两个方面，是一种经济性和实用性较强的灰渣输送系统。从排灰渣设备至灰场的输送管道采用钢管或复合铸石管，输灰管道至少敷设两根，一根运行，一根备用。

(二)水力除灰系统用水水量

冲灰(渣)水的用量与锅炉的排灰渣量以及冲灰(渣)水系统的设计有关，同时还和熄火降温蒸发、灰场蒸发和渗漏等损失量的多少有关。

1.输灰用水量

根据我国目前的技术水平和管理水平，采用低浓度水力输灰系统的火电厂灰水重量比为1∶10～1∶15。我国燃煤电厂燃煤的灰分含量较高，大都在20%～30%左右。一个装机容量为1000MW的锅炉，一年约排出100万t灰渣。这些灰渣若采用稀浓度输送，则每年需要冲灰(渣)水1000万～1500万t，我国目前新建电厂装机都在1000MW 以上，所以电厂用于除灰排渣方面的水量非常大。

改造传统的灰渣清除和输送工艺，是火电行业节水的重要课题。采用除灰系统闭式循环可以减少取水量，只需要有一定的水量用以补充运行过程中的消耗即可。近年来发展和完善起来的高浓度输送(又称为浓浆输送)，其灰水可以降至1∶2.5～1∶30，使除灰渣的用水量大为减少。有关高浓度输送的内容将在本书的第五章火电厂节水技术与管理一节中进一步介绍。

2.锅炉排渣用水水量

(1)水封式排渣斗冷却水量qs。水封式排渣斗冷却水用水量由锅炉制造厂家提供，在未取得锅炉厂资料时，可按式(2-13)计算：

式中 qz——锅炉每小时排渣量，kg/h；

A——锅炉炉膛排渣口面积，m2；

ts2——水封式排渣斗冷却水进水温度，℃；

ts1——水封式排渣斗冷却水溢流水温度，℃；该值应由锅炉厂提供，在未获得锅炉厂资料时，可取60℃。

水封式排渣斗冷却水应保证连续供应。排渣装置冷却水的溢流水，在水质符合要求时，可考虑直接再利用。

(2)排渣槽的熄火水量qx。排渣槽的熄火水水量在未取得锅炉厂提供的资料时，可按式(2-14)计算：

式中 φx——流量系数，可采用0.65；

n——淋水头的数目，个；(www.xing528.com)

m——淋水头的开孔数，个；

d——淋水头上的开孔孔径，m；

p——熄火水水压，k Pa。

排渣槽的熄火冷却用水应保证连续供应。

(3)锅炉排渣槽 (斗)定期冲渣耗水量qj。锅炉排渣槽 (斗)定期冲渣时，冲渣水压不应小于800k Pa。耗水量可按制造厂提供的资料选取；亦可根据制造厂提供的冲渣水喷嘴直径及个数由计算确定。式 (2-15)是推荐的冲渣和激流喷嘴的耗水量计算公式：

式中 φj——流量系数，可按表2-13选取，φj值与喷嘴直径的关系见表2-13；

d——喷嘴的直径，m；

p——喷嘴入口处冲洗水压力，k Pa。

表2-13　φj值与喷嘴直径的关系

(4)粒化用水的单位耗水量qlz。液态排渣炉粒化用水应保证连续供应，其单位耗水量可按式(2-16)计算：

式中 c——渣的平均比热容，kJ/(kg·℃)；

tz1——液态渣温度，可采用锅炉热力计算数据，℃；

tz2——经粒化水冷却后渣的温度，可按50℃选取；

251——熔渣潜热，kJ/kg；

cs——水的比热容，4.1868kJ/(kg·℃)；

t2——粒化箱的溢流水温度，可按50℃选取；

t1——粒化箱的进水温度，可按夏季最高温度选取，℃。

粒化箱的溢流水温度不宜大于50℃，并应考虑回收利用。

(三)水力除灰系统用水水质

火力发电厂冲灰(渣)系统对水质要求不高。除了必须保证足够的水量和水压外，一般没有特殊要求，水源可取自循环水的排污水或其他电厂废水。

锅炉排渣槽(斗)的水封和熄火冷却用水，宜采用清洁水，喷嘴入口处的压力为100～150kPa。

锅炉排渣槽(斗)定期冲渣时，冲渣水压不应小于800k Pa。

液态排渣炉的粒化用水，宜采用低温水源。其水压应按锅炉厂资料设计，当无资料时，粒化水在粒化箱进口处的压力不应低于200kPa。

(四)除灰系统管道的流速

除灰系统管道的流速应按下列数值设计和运行。

(1)清水管道的流速。可按下列数据选取：

离心水泵吸水管道：0.5～1.5m/s；

离心水泵出水管和其他压力水管道：2～3m/s；

无压排水管道：小于1m/s。

(2)灰渣管道的流速。灰渣管道的流速与灰渣浆浓度、灰渣颗粒大小以及灰渣管管径等因素有关，可按下列数据选取：

灰管不小于1.0m/s；

灰渣管不小于1.6m/s；

渣管不小于1.8m/s；

液态渣管不小于2.2m/s。