排渣技术（精选8篇）
排渣技术 篇1
0 引言
钻孔内残余钻屑不能排出不仅难以实现钻孔的充分利用,还阻碍瓦斯迁移,易堵塞套管小孔,在积水条件下更为严重,同时残余的钻屑在孔内会导致钻孔内抽采负压不均,一定程度上降低瓦斯抽采径向范围,加剧塌孔的形成,降低瓦斯抽采效果。近些年来,工程上常用加长孔深的办法预留钻屑占用空间,但是对于特殊地质结构的煤层及远距离煤层钻孔,会受限于钻机功率及钻深影响,难以增加钻孔深度,同时对于松软煤层,残留钻屑量较大,且钻屑会随着钻孔深度增加而显著增大这样加大了钻孔工作量,现场实际对延长钻孔深度的具体值认识不足导致延长孔深具有一定的盲目性,因而研究钻孔排渣具有一定的工程应用价值[1]。前人对钻孔排渣有一定的研究,刘少伟等[2]利用高压水排渣,起到一定的效果,但是由于钻屑粒径较大,难以冲刷出来,清渣效果不彻底;李刚等[3,4,9]采用黏土和膨润土排渣研究了泥浆密度和携带钻渣粒径关系,穆朝民等在现场试验中考虑过采用稀释黄泥排渣,起到一定的排渣效果,但不可避免地在钻孔煤层段覆盖一层黄泥,影响了瓦斯抽采。笔者结合相关资料,提出采用悬浮液排渣方式,在一定程度上排出钻渣,保护钻孔,使得钻孔得到更大程度的利用。
1 试验介质及性质
1.1 排渣介质的选择
悬浮液常用于选矿,常见的重介质有四氯化碳、三溴甲烷、氯化锌等重液,以及硅铁、方铅矿、磁铁矿,黄铁矿等和水配置的重悬浮液,这些重液具有高密度,低粘度,稳定性好等优点,但不便于回收且多数有毒性或腐蚀性,而硅铁、方铅矿等重悬浮液价格高,不便于推广,根据钻孔孔内钻渣的性质,并结合现场实际应用,选择磁铁粉这种高密度,低成本,无毒无害的重介质悬浮液作为排渣介质[5,6,7]。磁铁粉及悬浮液基本参数见表1。
1.2 悬浮液的稳定性
由于悬浮液是固液两相介质,静置状态会导致悬浮介质颗粒受重力影响下沉,导致悬浮液密度垂直方向分布不均,因此悬浮液需要保持流动状态。降低粒径可以提高悬浮液的稳定性,试验采用粒径<0.074 mm磁铁作为重介质,同时为保持悬浮液稳定性需进行机械搅拌或添加化学试剂,实际操作通过液泵来提供机械动能维持悬浮液的稳定。
1.3 悬浮液的粘性
由图1可知磁铁粉悬浮液视粘度随着容积浓度变化成三段变化,在浓度低于20%左右,由于介质颗粒与液体接触表面积增大,摩擦力略有增加,粘度与浓度呈平缓线性关系,浓度在25%~40%时,由于介质颗粒间的粘性切应力作用,粘度呈指数增大,容积浓度达到40%后,悬浮液发生结构化,粘度几乎呈直线关系增大,因此悬浮液容积浓度不宜过大,试验中容积浓度为25%。
2 现场试验
贵州某矿地质构造复杂,浅部岩层松软,深部煤层底板为坚硬的玄武岩,受限于钻机性能,在远长距离穿煤层钻孔后遇到坚硬岩层中常出现卡钻现象,其钻孔过程中产生大量钻屑,且孔洞内壁易破坏,内壁表面粗糙,压风排渣阻力大,现有的钻孔设备携带的压气式排渣装置难以排出钻渣,导致钻孔内残留较多煤岩粉,煤层段被钻渣掩埋,直接影响瓦斯抽采效果。试验位于1807抽采巷道,选取其中2对钻孔进行对比试验,钻孔布置见图2。浅钻孔设置在20#钻场,其中排渣孔20-3见煤底板停钻,对比孔20-2根据经验延长1 m。深钻孔设置在14#钻场,排渣孔14-3见煤底板停钻,对比孔14-2按经验延长2 m。具体钻孔参数如表2所示。
2.1 排渣工艺
图3为悬浮液清孔示意图,在选择流向时应考虑上冲液流,由于上冲流速与加重质的沉降速度正好相反,且上冲流速等于或大于加重质中最大颗粒的下沉速度时,悬浮液即可达到稳定状态。在钻孔措施后,将注液管和排渣管安设好,并封堵洞口,使用浆泵将悬浮液注入钻孔,悬浮液进入钻孔内部后,在重力密度差的作用下,钻渣浮于悬浮液上层,形成分层结构,继续注入悬浮液,液体将钻渣排出,经过浮捞过滤钻渣后,悬浮液进入箱体并循环使用,直至清孔完毕,再连接清水管,由于悬浮剂颗粒极小,随着水流的上涌,逐渐排排出悬浮剂。最后利用井下高压气体排出清水,回收孔内悬浮液。试验显示,整个清孔过程需要11 min左右。
2.2 钻屑粒径分析
考虑到浅孔排渣较为充分,试验对浅孔钻孔作业过程中随钻钻屑进行取样筛分,结果如图4所示,钻孔中煤层钻屑主要集中在2~5 mm,约为42.22%,且存在粒径较大的块状煤,在深孔中这类钻屑由于质量较大,形状不规则,难以排出。而岩石钻屑粒径相对煤屑较大,且以片状及块状为主,粒径主要集中在2 mm以上,占到了60.65%,这是由于岩层的硬度相对较大,结构相对稳定。
3 试验结果分析
3.1 浅钻孔瓦斯抽采对比
由图5可知在抽采期间呈现出明显的四个阶段,初期缓慢上升(1~2 d),这是由于采用悬浮液排渣后,钻孔周边有一定的残留水分,水分在一定程度上抑制了瓦斯的解析,且阻碍瓦斯运移扩散,这种抑制在初期较为明显;快速上升过程(2~6 d),随着悬浮液的散失,瓦斯不断解析和涌出,浓度和纯量上升至接近原始钻孔;稳定过程(6~20 d),随后在稳定期间,瓦斯抽采浓度和纯量均高于原始钻孔,这是因为排渣后,改善钻孔抽采环境,降低了套管堵塞概率,而且在钻孔底部一段距离内无抑制瓦斯扩散的钻屑,利于瓦斯扩散,同时由于孔内残余钻渣较少,且孔内负压较为均匀,在一定程度上降低了塌孔概率,因此稳定期持续时间相对较长;最后排渣的缓慢衰减期(20 d后)比原钻孔要延迟,且衰减强度弱于原始钻孔,相比原始钻孔,排渣钻孔30 d抽采纯量增大了27%,抽采浓度增大8%。
3.2 深钻孔瓦斯抽采对比
由图6可知深钻孔排渣后钻孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量有了较大的提高,钻渣对抽采的影响受孔深影响更为突出,这是由于深孔底部残余钻屑量较多,常面临着钻孔煤层段被煤岩粉掩埋或部分掩埋,瓦斯运移阻力大,在抽采过程中引起钻渣的紊流振动及气体旋涡,损失一部分抽采动能,套管堵塞概率变大等问题,降低了抽采效率。在排渣后,清除了钻孔内壁表面的浮尘,降低套管堵孔概率,加大煤层及岩层裂隙抽采表面,使得抽采负压接触面积扩大,提高抽采效果,排渣钻孔14 d抽采纯量增大了110%,抽采浓度增大340%。
3.3 残余钻屑量与深度关系
结合该矿地质条件和钻机参数,进一步研究钻屑残余量与钻深关系,由图7可知,采用直径为75 mm的压风排渣钻机,随着钻深的增加,钻屑残余量与钻孔深度约成正相关关系,且在20 m内钻孔内残余钻渣较少,而53 m时钻渣达到5.8 m,残留比约为11%;钻深达到93m时由于排渣距离较长,煤岩粉在内部形成涡流,且受到粗糙内壁阻碍及附着作用,钻孔残渣量达到11 m,残留比达到12%,实际有效长度仅为82 m,大大制约了钻孔有效深度。因此在钻深受限的情况下应采用排渣方法实现钻孔抽采段长度达到有效深度。
4 结论
1)针对煤矿井下下向钻孔钻进工艺,考虑深钻孔排渣不理想,松软煤岩层钻孔孔壁粗糙,排渣困难等局限性,优化排钻渣技术,使得钻孔有效深度符合技术要求,提高钻孔有效利用率。
2)根据煤矿钻孔钻屑的基本性质,结合现有悬浮剂的特性,选择了选矿常用的磁铁粉作为钻孔排渣悬浮液,具有一定的推广性。
3)通过对浅层钻孔和深部钻孔的排渣与否对瓦斯抽采效果的影响进行对比,得出浅孔排渣在一定程度上改善了抽采环境,提高了瓦斯抽采浓度和抽采量,而对深孔而言,抽采优化效果更为显著。采用排渣方法可以降低钻孔进尺工作量,减少卡钻率,尤其在受地质及钻孔机械的制约,钻孔达不到有效深度的情况下可以采取排渣措施提高钻孔利用率及确保钻孔抽采长度合格。
摘要：针对特殊地质结构及远距离下行钻孔孔内残留钻屑量大,排渣困难,钻孔有效利用率低,抽采效果不理想等不利影响,结合现有悬浮剂资料,配置一定密度的悬浮液并进行排渣技术试验。试验结果表明,悬浮液排渣能够排出钻孔中残留的钻屑,清洗钻孔,避免钻屑填埋煤层段,延长钻孔有效深度,提高瓦斯抽采效果,浅钻孔瓦斯抽采纯量提高27%,抽采浓度提高8%,深钻孔瓦斯抽采纯量提高110%,抽采浓度提高340%。为特殊地质结构下深钻孔排渣工作提供一定的参考依据。
关键词：悬浮液,钻屑,排渣,粒径,深钻孔
水压式自动排渣沼气池的建造 篇2
目前，适合农村推广的沼气池一般为水压式沼气池，它由进料池、发酵池、出料池三部分组成。具有圆、小、浅的特点。所谓“圆”是指沼气池身呈圆柱体形状；“小”是指沼气池窑比较小，一般为６立方米、８立方米、１０立方米；“浅 ”是指沼气池埋藏比较浅，整个池体高度在１．８～２米之间，有利于利用太阳能，提高池温，增加产气量。
现将水压式自动排渣沼气池的建造方法介绍如下：
１．沼气池的选址与备料
沼气池应选在农户的房前屋后，靠近厕所和猪牛栏的地方，以方便收集人畜粪便。
建沼气池前要准备好所需的材料。８立方米池所需材料为：５００标号水泥１８袋，细河沙２．５立方米，卵石１．５立方米，直径１６厘米、长１．８米和直径２０厘米、长０．８米的塑料出料管各１根，直径２２厘米、长１．２米的塑料进料管１根，８立方米的专业钢模１套。
２．沼气池的开挖
发酵池直径为２．８米、深１．９米。进料池和出料池的位置没有固定要求，以方便为原则，但两池边缘应与发酵池的边缘保持１５厘米距离。发酵池是沼气池的主体，开挖时应在离池底１．１米处的池壁上及池底边缘挖一圈地梁，宽深均为１０厘米。使池底成微凹面，以加强池体的坚固性。另外在进料池与发酵池、出料池与发酵池之间，各挖一个直径３０厘米、斜度４５°的洞，用于安装进料管和出料管。
３．模板安装与池体浇注
三个池挖好后，先从发酵池开始安装模板，池顶拱型模板的顶端距池底１．８米，模板间用螺钉固定，池体模板与池顶拱型模板用双铁丝缠紧固牢。安装模板时，注意在池底用砖将模板整体垫高１０厘米左右，以便浇注水泥砂浆时，使池壁底和池体成为一个整体。进料池和出料池的模板安装与发酵池相仿。
模板安装完毕后，就可浇注水泥砂浆，先浇注发酵池池体，每隔一段时间，用振动棒振动水泥砂浆，保证水泥池体的质量。在发酵池池壁浇注一半时，安装进料池和出料池的模板及进料管和粗出料管，浇注水泥砂浆。之后再浇注发酵池池底、池顶，厚度为１０厘米，并将原来的垫砖拿出，在靠近厕所和猪栏的一侧放上进料口预留模板。注意浇注活动盖口和池顶的厚度要均匀一致，池顶打模后，应即时撒上一层水泥，再打模光滑以增加池顶的坚固性和密封性。水泥砂浆浇注应尽量在短时间内完成，使三个池形成一个相连的整体。
４．沼气池的批荡与密封层处理
沼气池浇注后的第三天，水泥砂浆已经基本凝固，就可拆掉所有的模板，打磨平整，清理出池内废渣。用１ ∶１的水泥细砂浆对池壁进行一次批荡，把直径１６厘米、长１．８米细出料管从发酵池装入粗出料管中，管底距池底５～８厘米，两根出料管之间用水泥砂浆填实固定。同时安装进料管，结合部位也要用水泥砂浆填实。对池体内壁进行密封层处理：①基层刷浆。刷纯水泥浆１～２遍。②底层抹浆。使用１ ∶３水泥砂浆。③刷浆。刷水泥浆一遍。④面层抹浆。用１ ∶２．５水泥砂浆。⑤表面处理。用纯水泥浆交错涂刷３～５遍。隔１天用水泥加１０％乳胶与水混合搅拌至干湿适度，用刷子批荡池内壁２～３次，每日１次，重点批荡接口部位，防止渗漏。
５．盖板的安装与密封检查
排渣技术 篇3
五沟煤矿位于安徽省濉溪县境内, 北距淮北市50km，东北距宿州市35km，井田面积约17.5km2。矿井在工业场地内布置主井、副井、风井三井筒，采用立井、主要大巷及石门开拓。本矿井设计为高瓦斯矿井。2009年度五沟煤矿矿井瓦斯等级申报为煤与瓦斯突出矿井，并与同年升级为突出矿井。
2. 问题提出
矿井西翼采区开拓过程中三条下山相继要揭过中煤组，其中72煤瓦斯压力1.9Mpa、坚固性系数0.38，破坏类型属于Ⅲ～Ⅳ类煤，为构造煤样；81煤瓦斯压力1.6Mpa、坚固性系数0.3，破坏类型属于Ⅲ～Ⅳ类煤，为构造煤样；两层煤均属破坏较为严重的极软煤层，在揭煤前采用水排渣施工穿层钻孔的过程中经常出现糊钻、卡钻、埋钻等事故。西翼胶带机下山迎头在施工预抽72煤穿层时共计施工27个钻孔，成孔11个，因煤层较软加之次生构造发育，打钻时采用水排渣其中出现糊钻50次，埋钻3次，共计埋钻杆75m，且多数钻孔无法施工到设计位置，给施工钻孔带来极大困难。
3. 解决方案
压风排渣成孔是利用矿井压风系统或移动压风泵的压缩空气，经过钻杆内孔、钻头进入钻孔孔底，在孔内形成高速风流，将钻屑吹向孔口，从而实现排渣并冷却钻头。其优点是对孔壁冲击小，不易破坏孔壁产生垮孔；在钻进过程中产生的瓦斯气体与压缩空气混合更有利于钻屑的排出，从而减少施工钻孔时产生卡钻、抱钻事故。根据压风排渣成孔技术特点，结合我矿实际打钻状况及条件，采用压风排渣成孔技术是改变我矿瓦斯钻孔难打、打不深、工效及成孔率低的有效手段。
4. 运用效果
我矿从2009年10开始，分别在西翼回风下山和西翼中部车场试验压风排渣技术，经过两个月现场施工，取得了良好的效果。其中，西翼中部车场共施工32个钻孔，总工程量991.5m，钻孔平均长度为31m，有效钻孔28个，共用时25天，工效为40m/d，比采用水排渣提高了2倍，钻孔成孔率87.5%，提高了2.2倍。西翼回风下山采用ZDY-3200S型全液压钻机施工预抽81煤穿层钻孔，通过已经施工的50个钻孔分析，钻孔成孔率95%，评价工效为50m/d。
5. 注意事项
压风排渣是一项新的钻孔成孔技术，通过现场应用、实践，得出一些在打钻施工过程中应注意的事项及经验：
5.1 压风的作用一是排渣，二是冷却钻头。为防止钻孔内瓦斯燃烧或爆炸，当发现钻孔内返出的压风很小时，应立即停止钻进。否则钻头在无风或微风情况下钻进，没有散热条件，温度升高，极易引起孔内瓦斯燃烧事故，但只要做到“无风不进钻”，即可避免事故。为防治孔内瓦斯燃烧事故，当发现有异味或冒烟时，现场必须有确保防尘水能够快速地接到水瓣轴的措施，即连接水瓣轴软管接一个三通，一路接压风，一路接供水管，一旦孔内发生瓦斯或煤层燃烧时，立即关闭压风打开供水闸阀，此时严禁把水瓣轴卸掉。
5.2 任何打钻，只有当产生的煤渣顺利排出，孔内不产生积聚时才可能顺利钻进，而不发生卡钻、抱钻等。否则一旦发生抱钻，不仅成孔深度受到影响，钻杆钻头也可能拔不出来。为此，打钻时应密切注意返风、排渣情况，当发现风量小、排渣少时，不要急于进钻。每加一根钻杆重新开风后，应先吹一下，等压风完全到达钻头后再开动钻机钻进。钻杆进完后，也要前后推拉一下钻杆，待煤渣基本排净后再关掉压风，加接第二根钻杆。未开压风切勿钻进，以免钻头出气孔被堵。当发现排出的煤渣颗粒较大、排渣困难时，应降低钻杆推进速度，使钻头切削出较小的煤渣颗粒，利于排渣。
5.3 当发现返风小、排渣少时，是孔内某个位置发生了煤渣积聚，或者是钻孔截面在地应力的压迫下收缩变小，造成阻塞，此时，应立即停止钻进，以免煤渣越积越多。停钻后，应边退钻杆边用压风吹渣，直到返风量达到正常状态、煤渣大量排出为止，然后再恢复正常钻进。
5.4 每个钻孔从开始到结束，一般应连续进钻。当需要跨越两个班时，应现场交接班。一方面便于交代钻进情况和问题，重要的是如果停钻的时间较长，钻孔在地应力作用下垮孔或孔径变形缩小，继续钻进后将遇到更大的困难。此外，停钻时间一长，孔内也可能渗水，影响正常排渣
参考文献
[1]王海锋, 李增华, 杨永良, 齐峰。钻孔风力排渣最小风速及压力损失研究.《煤矿安全》2005年03期.
锅炉排渣热焓的回收 篇4
关键词：集中供热,冷渣器,循环流化床锅炉,高温炉渣,供热能力,热负荷
0 引言
目前全国供热建筑面积近100亿m2, 全国采暖能耗近标煤2亿t/a, 特别是随着能源价格的不断上涨, 节能减排任务日趋加重, 这种状况已成为制约城市供热安全保障、热电企业节能减排、推动社会经济可持续发展的主要瓶颈。节约资源是我国的基本国策, 其核心是促进节能技术和减排技术的创新与进步。通过改造现有设备, 提高锅炉热效率, 是节能减排、提高经济效益和社会效益的重要途径之一。电力行业、集中供热行业的锅炉大多采用循环流化床锅炉, 燃料燃烧后的炉渣含有大量的热能, 炉渣热焓直接排放, 既浪费能源又污染环境, 而回收这部分高温炉渣的热能, 可以提高锅炉热效率。
本文通过某热力公司对高温炉渣物理热能的改造利用, 分析锅炉运行的经济性。
1 某热力公司炉渣处理及热能利用概况
1) 2008~2009年度。2台29 MW循环流化床锅炉, 供热面积约40万m2。设置4台冷渣器, 冷渣器与除渣小车配合将炉渣运至渣场冷却后存放。后因4台冷渣器故障频发 (无冷却循环水系统, 高温排渣) 被拆除闲置, 临时改由除渣小车完成除渣。
2) 2009~2010年度。3台29 MW循环流化床锅炉, 供热面积升至230万m2。除渣方式改为卷扬机牵引渣车, 将高温炉渣倾倒在渣场, 热量排放在大气中。高温炉渣犹如火山岩浆般流入渣车, 现场操作工人工作条件极其恶劣, 设备及人身事故频发。为确保供热、保证锅炉正常运行, 只能增加现场工人劳动强度, 时常会发生烧伤、烫伤等安全事故。
1.锅炉2.冷渣器3.补水泵4.循环泵
3) 2010~2011年度。供热面积增加到530万m2, 锅炉装机容量为3×29+3×64=279 MW。综合热指标设计为50 W/m2, 最大设计热负荷为265MW, 除渣方式全部采用新购置的滚筒式冷渣器, 冷渣器设计了冷渣热焓回收循环水系统 (图1) , 炉渣温度由900~980℃降至80℃以下, 冷渣经传送带送至渣罐, 由渣罐车运到冷渣回收用户。循环水回收渣焓热量系统用于厂区附近21.9万m2建筑面积供热。厂区附近用户以厂矿企业为主, 热费35元/m2, 合计为766.5万元。仅此一项费用每年可增收近800万元, 按年耗标煤28 kg/m2计算, 年节约标煤6 132 t。既节能减排、减少环境污染、又降低了运行成本, 提高了经济效益。
2 锅炉冷渣热焓回收热力计算
由上述计算看出:炉渣所含的物理热能完全可以通过换热方式, 使循环水提升至65℃, 经由采暖系统散热降温至40℃后重新循环返回冷渣器冷却水入口, 对炉渣的物理热能进行回收利用。
3 结论
1) 锅炉炉渣所含热量经换热回收用于采暖, 年节约标煤6 132 t, 同时为21.9万m2采暖面积供热, 年收益766.5万元, 既节约了煤炭资源, 又为企业创造了经济效益。
2) 炉渣热焓被回收利用, 提高了锅炉的热效率。
3) 循环流化床锅炉的灰渣利用性能得到提高。
4) 采用低温排渣, 可以改善现场工作环境, 利于环保。
5) 目前全国采暖面积100亿m2, 若50亿m2采取上述回收热量方式, 年可节约标煤610万t, 获得经济效益77.6亿元。
大型火电厂锅炉排渣方案比较 篇5
干式排渣机系统
锅炉干排渣技术是利用一种特制的钢带来输送和冷却炽热底渣, 该设备不需要水, 从而改变了火电厂传统的水力除渣方式, 实现了无污水排放, 同时保留了底渣优良的活性, 为底渣的综合利用创造了条件。
工作原理
锅炉正常运行时, 由炉膛下落的高温热渣 (850℃) , 经储渣斗、炉底排渣装置进入到缓慢移动的风冷式钢带机输送钢带上, 风冷式钢带机在高温条件下连续运转, 将灰渣低速送出到碎渣机中。其中大于300mm的渣块被炉底排渣装置拦截于输送钢带的上部。通过摄像监视系统, 及时发现结焦。启动炉底排渣装置挤压机构, 将大渣块破碎, 从而提高大渣块的冷却效果。同时防止炉膛坠落的大渣块冲击毁坏输送钢带。低速运转的输送钢带, 将灰渣输送到头部卸料端, 并由一级碎渣机破碎到25～75mm以下粒径;从输渣机头部进入定量的冷却空气 (由炉膛负压吸入) , 与钢带上的渣层进行热交换, 灰渣在输送的同时继续燃烧释放热量。冷空气吸收灰渣的余热而升温到300～400℃ (相当于二次风的温度) , 灰渣放热而冷却到200℃左右。升温后的热空气进入炉膛, 一般冷却风量控制在锅炉许用空气过剩系数之内, 不超过总风量的1%。经过冷却、破碎后的灰渣暂时集中到中间渣仓, 连续或间断地集中输送系统输送到储渣仓。后续机械设备一般采用斗式提升机将灰渣输送到储渣仓 (进入渣仓的温度在50～60℃) , 定期由汽车运出。
系统特点:
1) 零用水量、无水资源的消耗, 无废水排放, 无需废水处理系统, 有利于环境保护。底渣燃烧充分、未燃尽碳含量低, 未经水解而保持了活性, 可提高底渣的综合利用价值。
2) 干式排渣系统对锅炉经济性的主要影响因素是炉渣冷却风进入炉膛的温度, 存在一个影响锅炉效率变化趋势的炉渣冷却风温转折点, 炉渣冷却风温高于此转折点温度, 锅炉效率升高;炉渣冷却风温低于此转折点温度, 锅炉效率降低。当吸热量一定时, 炉渣冷却风进入炉膛的温度则取决于进入干式排渣系统的冷却风量, 因此处理好干式排渣机的密封, 控制进入干式排渣机的冷却风风量是影响锅炉运行经济性的关键因素。
3) 干式排渣系统在回收炉渣可燃物的热损失时, 由于炉渣冷却风进入炉膛的温度限制 (在400℃左右) , 炉渣冷却风回收的热量越多, 所需的炉渣冷却风风量就越大, 相应地空预器烟气侧和空气侧质量流量的偏差越大, 导致排烟温度基本同步升高, 因而锅炉效率的增加有限。对于新机组配套选用干式排渣系统, 可以在设计空预器时适当增加受热面, 以保证排烟温度不升高, 这样当冷却风进入炉膛的风温在转折点以上时, 锅炉效率将有所提高。
4) 干排渣系统使锅炉排渣系统更加简单, 布置方便, 占地面积小, 节省了厂用地。
5) 钢带输渣机运行速度低 (10～40mm/s) , 磨损小, 使用寿命长, 运行平稳, 降低了运行和检修费用 (由于渣的输送在干式排渣机中是随着钢带一起运动, 几乎没有相对运动, 它对排渣机钢带的磨损相对要比湿式捞渣机刮板与槽体有相对运动小许多) 。
6) 锅炉结焦时, 由液压破碎机拦截、待燃烧充分后完成初破碎, 有效防止下部设备遭到破坏, 且不会出现湿排渣系统的爆炸现象。
7) 目前已安装干式排渣系统的锅炉主要燃烧褐煤, 此时的冷却风量 (小于1%的总风量) 对炉内燃烧工况影响较小, 因此对于其它煤种, 干式排渣系统应当是适用。
8) 当干式排渣系统应用于炉渣量大或炉渣可燃物含量高的锅炉时, 会出现干式排渣系统超温的情况, 且影响后续设备的安全运行, 此时需要大量的炉渣冷却风来冷却炉渣, 这将影响炉内燃烧工况。
湿式排渣机系统
每台炉配备1台刮板捞渣机, 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, 在捞渣机倾斜段脱水后输送至渣仓, 由渣仓对湿渣进一步脱水。每炉设2个渣仓, 运行时, 炉渣通过三通的一个出口进入一个渣仓, 该仓满后静置脱水, 同时通过三通切换进入另一个渣仓。渣仓设置有析水元件, 使湿渣的含水率尽可能地降低, 经脱水后的湿渣由自卸汽车送往灰场或综合利用用户;刮板捞渣机溢流水及渣仓的析水均自流进入设置于锅炉房零米的集水池, 由立式溢流水泵送至浓缩机进行澄清处理, 浓缩机底部的渣浆由立式排污泵送回捞渣机, 经过澄清的清水通过除灰水泵送回除灰水系统重复使用。
两炉设置直径为12m的高效浓缩机1台。从浓缩机上部的溢流槽排出的溢流澄清水进入清水池 (即除灰水泵前池) , 由除灰水泵加压后送回除灰渣系统内各用水点进行重复利用;两炉设除灰水泵3台, 2台运行, 1台备用。从浓缩机底部排出的经浓缩机浓缩出来的高浓度底浆则由立式排污泵送回捞渣机, 排污泵设置2台, 1台运行, 1台备用。
系统特点
1) 由于冷却水系统是闭式循环系统, 需补充少量的蒸发水量。
2) 没有渣处理的后续系统, 但有水处理系统。
3) 系统总的运行功耗较干渣系统多。
4) 捞渣机运行速度低 (10～40mm/s) , 磨损小, 使用寿命长, 运行平稳, 降低了运行和检修费用 (它的几大易损件寿命都能满足设计要求, 其中链条、液压马达等关键部件采用原装进口产品, 链轮材质是合金铸钢, 底板等采用铸石或耐磨钢板, 刮板用型钢) 。
5) 锅炉结焦时, 大渣落入捞渣机槽体冷却水中粒化脆裂, 捞渣机槽体充分考虑了防冲击、防爆能力, 超过规定尺寸的大渣块将在进入捞渣机斜升段处人工清理。
6) 目前湿式捞渣机处理的渣量一般较大, 其设计最大出力可达80t/h左右, 这在锅炉煤质变差、结焦形成大渣以及调试期间渣量大增时的适应性大大加强。
7) 相对而言, 湿式捞渣机的应用在大容量机组和不同的锅炉上的业绩较多, 运行经验相对成熟。
8) 湿式捞渣机处理大焦不在渣井里进行, 使得从布置上讲下联箱水封标高比较低, 相应节约了锅炉本体投资。
方案比较
技术比较
投资比较
注:1.上表所列费用仅作初步投资估算之参考依据, 主要设备价格为询价得到。
2.表内数据按二台锅炉底渣处理系统计算。
节水效益
采用循环水排污水作为除渣系统的补充水, 价格按0.5元/t计。
锅炉效率提高产生的收益
根据有关电厂的实际测试数据, 经与钢带除渣系统供货商专题探讨, 对于新建机组, 按提高锅炉效率0.059%计算收益比较合适。标煤价格按500元/t计。
大、中修及日常维修费
针对除灰渣系统的综合维修费率目前尚无可靠的参考数据, 根据本项目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和维修费用如下:
收益和运行费用如下:
注:表中负值为负收益, 正值为正收益。
利用汽机凝结水回收锅炉排渣余热 篇6
冀中能源邯矿集团云宁矸石热电有限公司是一家矸石热电厂, 既是河北省资源综合利用企业, 又是热电联产企业。
该公司建设规模为2台50MW抽凝式汽轮发电机组, 配3台240t/h循环流化床锅炉, 2004年10月正式开工建设, 于2006年底2台机组相继并网发电。年供电量5.5亿kWh, 设计年供热能力298万GJ。2台机组蒸汽系统采用母管制, 发电机出线采用双母线并列, 互为备份方式运行, 3台锅炉为2开1备。主要向云驾岭煤矿矿区、云驾岭社区、厂北化工厂、云驾岭煤矿井口、工业洗衣房及附近居民等区域供热, 替代了该区域内的小锅炉。
该公司3台循环流化床锅炉系济南锅炉集团设计二处设计, 出厂设计排渣热损失占锅炉各项热损失的7.9%, 每台锅炉配2台风水联合滚筒式冷渣机。
该公司投产初期冷渣机为直筒式, 换热面积不足21m2, 排渣温度过高, 严重时能达到200℃以上, 曾出现2次因输渣皮带烧坏而造成锅炉停炉事故, 导致热量白白浪费掉。
2 改造措施
针对这一情况, 该公司对3台锅炉冷渣机进行更新及节能技术改造。原来冷渣机冷却水用冷却塔冷却后循环使用的闭路循环系统, 现改为采用汽机凝结水作为冷渣机的冷却水。凝结水在冷渣机内吸收炉渣热量后送到除氧器, 进入热力循环系统, 从而达到充分利用锅炉排渣热量, 实现燃料热量的最大利用。
该公司锅炉排渣余热利用节能改造项目被集团公司列入2009年二等科技发展计划课题, 由邯矿集团科迈设计院设计, 临漳建设工程有限公司施工。
该项目于2009年4月28日完成全部系统的安装、调试, 5月底投入正式运行。
改造后系统如图1所示。
3 项目监测
1) 监测方法:
利用温度计、压力计、流量计测试冷渣机进、出口冷却水温度、压力、流量, 凝结水作为冷渣机的冷却水在进出冷渣机的过程中温度升高。
2) 监测位置:
冷渣机进、出口。
3) 监测仪器:
流量计、温度计、压力计。
4 监测结果及节能量计算
现将测试数据处理说明如下。
测试数据均为现场实测有效数据的平均值, 如表1所示。
注:测试日期为2009年7月18日, 期间为2台炉运行。
汽机凝结水温度即为冷渣机冷却水入口温度, 锅炉回水温度即为冷渣机冷却水出口温度。由表1可知, 1#、2#汽机凝结水初始平均温度为47.58℃, 经过冷渣机后, 上升为72.30℃。
节能量计算的依据为:凝结水作为冷渣机的冷却水, 凝结水在进出冷渣机的过程中温度升高, 利用焓值差及凝结水流量计算凝结水所吸收的热量, 再折合成标准煤, 节能量数据统计与计算如表2所示。
该项目改造完成后, 运行稳定。该公司锅炉排渣余热利用的项目带来显著的节能效果和经济效益, 该措施值得推广应用。
注:按年运行218d计算, 年节标煤为218×24×21.33×0.0341=3805.51t。表中凝结水流量为1#、2#汽机凝结水流量的和。
排渣技术 篇7
某电厂2台HG–1025/17.45–YM28型锅炉干式排渣机主要参数如下:
钢链输送带最大出力为40 t/h;钢链输送带速度为0.559～3.98 m/min;钢链输送带最高使用温度为900 ℃;清扫链速度为0.469～3.480 m/min。
干式排渣系统结构如图1所示。
2干式排渣系统运行中存在的问题及解决措施
某电厂投产时间不到180 d,锅炉干排渣系统就出现了一系列问题,甚至造成停炉事故。
2.1锅炉冷灰斗底部积焦严重
该炉运行一段时间后,冷灰斗底部结焦、积灰严重,大量炉渣粘连在一起卡在液压关断门上方,导致锅炉无法排渣,造成停炉事故。停炉以后,从炉膛内部观察,发现冷灰斗下部到钢链输送带区域已经被炉渣堵死;靠近干渣机尾部通风孔上部炉渣已经堆积到下层燃烧器;水冷壁处燃尽风喷口上方有明显结焦痕迹。
经分析,认为燃烧调整不当造成炉内局部结焦,大块的熔融状态炉焦掉落到冷灰斗底部,被干式排渣机冷渣风迅速冷却变硬结成焦块卡在冷灰斗底部。不断下落的炉焦堆积在此处,造成锅炉排渣更加困难,尤其是冷渣风量最大的干式排渣机尾部上方区域炉焦堆积量最大。对此,提出采取如下措施,避免今后锅炉运行中发生类似事故。
a.保证锅炉燃料和设备符合设计要求,如燃烧器、制粉系统、烟风系统等。适当调整一、二次风速,防止一次风速过高、二次风速过低导致风粉混合物冲刷水冷壁结焦。
b.在保证磨煤机出力的前提下,适当调整一、二次风比例,增加周界风和助燃二次风的风量,使煤粉充分燃烧,防止炉膛局部区域温度过高。
c.在钢链输送带温度允许、干式排渣系统安全运行的条件下,适当调整冷渣风量,减小干式排渣机尾部通风孔开度。
2.2斗提机叶片变形
在锅炉停运期间检修时,发现斗提机叶片存在过热变形现象。斗提机允许最高工作温度为250 ℃,渣块较大时外部遇冷渣风迅速形成坚硬渣层,渣块内部并没有被很好地冷却,通过碎渣机形成小颗粒进入中间过渡仓后,个别位置的炉渣依然温度较高,超过斗提机的允许最高工作温度,造成叶片过热变形。
建议在碎渣机后或中间过渡仓加入通风装置,降低炉渣温度。或者将斗提机叶片改成耐高温材质。
2.3钢链输送带卡涩
煤质实际渣量超过设计渣量,燃煤含灰分较大会导致炉渣炉灰含量较大。大量的炉灰从钢链输送带的缝隙漏下,清扫链出力不够会导致钢链输送带发生卡涩现象。建议燃煤尽量靠近设计煤种,同时对清扫连进行改造,增加运转速度,加大清扫链的出力。
3干式排渣系统的性能计算
3.1冷渣风量
针对严重影响锅炉运行的冷灰斗底部积焦问题,适当选取进入干式排渣系统的冷渣风量很重要。下面就干式排渣系统的冷渣风量进行计算和分析。
干式排渣机进入炉膛的冷渣风量为
qT=3 600·A·v, (1)
式中qT为冷渣风体积流量,m3/h;A为冷渣风通风截面积,m2;v为冷渣风流速,m/s。
干式排渣机通风孔由尾部主通风孔和两侧(前后墙)各6个通风孔组成,规格分别为0.9 m×0.4 m和0.12 m×0.12 m。运行时通风孔基本全开,可得A=0.9×0.4+0.12×0.12×12=0.532 8 m2。
伯努利方程为
式中p为流体的压强,Pa;ρ为流体的密度,kg/m3;g为重力加速度,m/s2;h为流体铅垂高度,m;v为流体速度,m/s;c为常量。
对于气体,可忽略重力,方程简化为
式中p为流体的静压强,Pa;p0为流体的总压强,Pa。
由式(3)可得
设p0-p=Δp,若冷渣风通风口处静压p=0,则冷渣风的总压强为动压,由式(4)可得
式中v为冷渣风流速,m/s;Δp为冷渣风的动压,本文取炉膛负压,Pa;ρ为冷渣风密度,kg/m3。
锅炉运行时的炉膛负压通常为-100 Pa左右,Δp=100 Pa。
式中ρθ为标准状态下气流密度,kg/m3;pa为大气压力,Pa;t0为冷渣风的初始温度,℃。
标准状态下气流密度ρθ=1.293 kg/m3;大气压力取1.01×105Pa; 冷渣风温度(取环境温度)t0=20℃。由冷渣风质量流量计算公式qZ=qT·ρ,计算可得到干式排渣机进入炉膛的冷渣风量为29.77 t/h。
3.2冷渣风吸收热量
由冷渣风通风孔的截面积比例可得尾部通风孔进入风量占总冷渣风量的比率为67%,其它两侧通风量占33%。而头部基本没有冷渣风,这样很容易造成炉渣冷却不均。额定负荷下锅炉总风量为1 134.9 t/h,冷渣风量占总风量的比率为2.62%(超过了一般冷渣风量小于锅炉总进风量1%的设计要求)。干式排渣机通风孔结构如图2所示。
由图2可以看出,逆流的冷渣风在炉膛负压作用下进入炉膛吸收热量主要由高温炉渣被冷却放出的热量、炉渣中二次燃烧的碳放出的热量、炉膛冷灰斗下部对外的辐射热量构成。
3.2.1 高温炉渣被冷却放出的热量
高温炉渣被冷却放出的热量为
式中QL Z为高温炉渣被冷却放出的热量,kJ/h;B为入炉燃料质量,kg/h;Aar为燃料收到基灰分,%;kLZ为炉渣占锅炉总灰渣量的百分比,%;C
炉渣的平均比热计算公式为
经检测,入炉燃料量为149 790 kg/h,燃料收到基灰分为40%,炉渣占锅炉总灰渣量的百分比(取经验值)为10%。假设炉渣冷却前温度为800 ℃,冷却后温度为150 ℃,炉渣最终含碳量经化验为2.12%,炉渣平均比热计算为0.948 kJ/(kg·K)。计算得到高温炉渣被冷却放出的热量为3 870.26 MJ/h。
3.2.2 炉渣中二次燃烧的碳放出的热量
炉渣中二次燃烧的碳放出的热量为
式中Qc为炉渣中二次燃烧的碳放出的热量,kJ/h;qc为碳的发热量,kJ/kg。
假设炉渣中二次燃烧的碳占炉渣总含碳量的百分比取50%,二次燃烧的碳放出的热量全部被冷渣风吸收,碳的发热量为33 727 kJ/kg。计算得到炉渣中二次燃烧的碳放出的热量为4 473.76 MJ/h。
3.2.3 炉膛冷灰斗下部对外的辐射热量
假设炉膛冷灰斗出口截面和干式排渣机的钢链输送带为2个互相平行的黑体壁面,则二者的发射率ε=1。
由斯忒潘-柏耳兹曼定律,表达式为
式中QFS为炉膛冷灰斗底部对炉膛外部的辐射热量,kJ/h;Α为冷灰斗底部的长度,m;Β为冷灰斗底部的宽度,m;σ为斯忒潘-柏耳兹曼常数,W/(m2·K4);TLT为冷灰斗底部的炉膛温度,℃;TGZ为干式除渣机钢链输送带上平均温度,℃。
经检测,锅炉冷灰斗底部长A=12 m,宽B=1.5 m;斯忒潘-柏耳兹曼常数σ=5.67×10-8 W/(m2·K4)。假设冷灰斗底部的炉膛温度TLT取400 ℃,干式除渣机钢链输送带上平均温度取250 ℃,计算得炉膛冷灰斗下部对外的辐射热量为79.71 MJ/h。
3.3理论冷渣风量冷渣风的吸热量为
QLK = (QLZ + Qc + QFS) , (11)
QLK = (tK-to)×CK×qZ0 , (12)
式中tK为冷渣风吸热后进入炉膛后的温度,℃;t0为冷渣风的初始温度,℃;CK为冷渣风的平均比热,kJ/ (kg·K);qZ0 为理论冷渣风量,kJ/h。
由式(9)、式(10)可得
假设冷渣风吸热后进入炉膛后的温度取为400 ℃,冷渣风初始温度取环境温度为20 ℃,冷渣风的平均比热取200 ℃的空气比热1.302 kJ/(kg·K)。计算得到理论冷渣风量为21.49 t/h,实际冷渣风量为理论冷渣风量的1.4倍。
由于过多的冷渣风从锅炉底部进入,一方面减少了二次风流经空气预热器的流量;另一方面温度较低的冷渣风从炉膛底部进入沿负压向上流动,对温度较高的炉膛烟气形成冲击,提高炉内火焰中心的高度,因此间接导致炉膛出口烟温升高、排烟温度升高,容易引起受热面超温,降低锅炉效率。
4结论
按照冷渣风通风孔面积和开度计算,在干式排渣机两侧12个通风孔全开的情况下,尾部通风孔开度为60%可以达到理论冷渣风量。需要注意的是,冷渣风过小会影响炉渣冷却效果。当煤质变化较大、渣量增加时,需要适当增加冷渣风量和调整一、二次风比例,以确保干式排渣系统安全运行。
参考文献
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[2]杨世铭,陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社,1998.
[3]丁岩峰,夏春华,刘胜利.干除渣技术在伊敏发电厂的设计改造[J].电力设备,2006(11).
排渣技术 篇8
燃煤锅炉除渣系统传统采用水冷却和水力输送, 为此需设置水泵、灰渣沟、灰渣池、浓缩机、脱水仓、灰渣泵、输渣管道和灰场等一系列设施, 组成一个庞大的除渣系统。锅炉干式排渣技术是在八十年代中期由意大利MAGALDI公司发展起来的, 设备不需要水, 从而改变了火电厂传统的水力除渣方式, 实现了无污水排放, 避免了水力除渣引发的许多问题。
2 碎渣机卡涩磨损问题
在锅炉使用过程中掉杂物一直没有引起足够的重视, 实际其危害性相当大, 例如锅炉受热面的防磨瓦和燃烧器因烧损局部破裂而脱落, 会直接将碎渣机卡死甚至将其辊齿全部打碎, 所以如何避免掉铁件以及掉了铁件后如何保护碎渣机相当重要。关键是利用锅炉检修期间加强对受热面防磨瓦和燃烧器的检查、更换, 防磨瓦还可改用直接喷涂耐磨层的方法。同时, 可在碎渣机进口前增设磁铁分离器等措施将铁件等杂物分离。而当杂物进入碎渣机时通过碎渣机自动反转来保护设备, 当卡涩时碎渣机自动反转, 三次以后如果还是卡涩则自动停运。
3 渣斗壁温控制
过渡渣斗的耐火材料要求能承受炉渣900℃高温, 其有效容积能满足锅炉4h最大排渣量, 并设有观察孔、除焦孔。同时过渡渣斗的钢结构和耐火材料要求承受大块炉渣的直接冲击。但是, 过渡渣斗在设计中往往会忽略渣斗壁温控制的问题, 实际渣斗耐火材料设计不仅要考虑耐磨, 还要考虑系统运行中渣斗壁温的耐温程度, 内蒙古金山发电有限公司干式排渣系统曾有教训, 过渡渣斗耐火材料时当时选用锅炉耐火砖材料, 其厚度在200mm, 但在实际运行过程中, 发现该种材料不仅不耐磨, 而且渣斗外壁温度在80℃以上很不安全, 运行一个多月时间后耐火材料开始出现磨损甚至脱落。后来我们重新选用带陶瓷颗粒的耐火材料, 将其厚度改为400mm, 更换使用后其外壁温度最终控制在50℃左右, 运行几个月后均正常。
同时我们对河南中孚电力有限公司300mW机组的过渡渣斗壁温也进行了测量, 其浇注料的厚度也是按400mm设计, 在过渡渣斗底部一般温度不超过60℃。
笔者认为过渡渣斗浇注料一定要选用陶瓷粒耐火材料且要有足够的厚度, 同时在浇注料的施工中必须严格执行工艺规程, 把好掺料、搅拌及养护等各环节施工质量。
4 刮板及清扫链耐磨
干式除渣系统关键设备就是干式除渣机, 干渣机的可靠性直接影响整个系统, 如果干渣机运行时出料干渣达不到要求, 干渣温度过高会加剧干渣机刮板、清扫链和碎渣机的磨损, 加剧干渣其他设备的腐蚀磨损。另外, 当干渣机故障检修时可以通过挤渣机挡渣存放一定时间的渣量, 如果干渣机检修时间过长超过过渡渣斗存渣量则会影响整个锅炉的安全, 所以保证干渣机安全可靠的运行十分重要。
输送链和清扫链是干渣机关键部件之一, 不锈钢输送带由不锈钢网和不锈钢板两部分组成, 两者均由耐热、热膨胀率低的不锈钢加工而成, 它是渣向外输送和冷却的主要部件, 是干式排渣机的核心部分。不锈钢输送带的主要受力部件是不锈钢网, 不锈钢网由一根一根的像螺旋的不锈钢丝用一根直的不锈钢丝连接而成。不锈钢输送带采用螺旋型的输送网结构, 在运行过程即使有一处断裂, 螺旋型不锈钢网仍能可靠连接, 输送钢带可以继续运行。加上与钢网铆接的钢板保护, 输送钢带可以保证长期可靠运行。
清扫链由环链和刮板组成, 刮板为重型刮板, 刮板靠重力和干式排渣机壳体底部接触, 将从输送钢带上漏下的细渣输送到干式排渣机出渣口排出。
从实际运行的几个电厂来看, 输送链容易跑偏, 清扫链磨损比较严重, 对跑偏现象要及时检查校正, 否则引起链条磨损, 严重时将输送链板绞弯变形, 对清扫链的磨损, 笔者认为关键是一定要防止大渣落入清扫链中, 在干渣机头部设挡渣板要有效的挡住大渣块, 只能允许粉尘扬尘进入清扫链, 同时, 清扫链板一定要有足够刚度, 可以采用厚钢板或角钢工字钢等, 链条也要有足够强度。
5 冷却风量调节
干渣系统设计运行时, 其干渣机冷却风量到底需要多少, 该部分冷却风对锅炉产生多大的影响, 干渣经过冷却后能达到多少温度。为了确定其风量和影响度, 华电公司对河南中孚电力有限公司二期工程300mW机组干排渣系统数据进行了测量, 测量分两天进行, 不同时段几次风量测量数据如表1。
以上测试数据都是在锅炉正常运行情况下数据, 从测试结果来看, 干渣机冷却渣效果好, 冷却风量在锅炉总风量的1%左右, 可以保证不影响锅炉燃烧工况以及使用效率。如果开启干渣机头部补气风门使炉底进风量加大, 则会对锅炉效率产生负面影响, 运行实践证明, 干式排渣系统冷却风量尽可能小于锅炉总风量的1%才不致于影响锅炉正常运行。
摘要：干式排渣系统与传统的水力除渣系统比较具有占地小节水环保等优点, 已在全国范围内大量使用。如何保证干渣系统的运行并保证锅炉正常运行效率攸关重要。
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