第七节 灰渣贮运系统

一、除灰渣系统的选择

锅炉房除灰渣系统可分为：水力除灰渣系统，气力除灰渣系统，机械除灰渣系统和水力、气力、机械混合除灰渣系统四大类。

除灰渣系统的选择，应根据灰渣量和灰渣的化学、物理特性，除尘方式和排渣装置的形式，水资源允许耗量，锅炉房与贮灰渣场的距离、高差，锅炉房的地质、地形、气象条件以及灰渣综合利用和环保要求等条件，通过技术经济比较后确定，并符合相应的国家及地方标准要求。

在确定具体的除灰渣系统时应注意以下几点：

（1）当灰中CaO含量大于10%时，不宜采用水力除灰系统。

（2）循环流化床锅炉排出的高温灰渣应经冷渣器冷却后采用干式、机械方式输送。

（3）当采用气力除灰且输送距离超过150m时，不宜采用负压气力除灰系统。

（4）当采用气力除灰且输送距离不超过1000m时，宜采用正压气力除灰系统。

（一）水力除灰渣系统

水力除灰渣系统优点：系统简单，输送量大，操作维护简便，卫生条件较好。缺点：占地面积大；耗水多，污水排放需作后处理，以满足环保排放标准的要求；灰渣含水量大，不利于综合利用；在寒冷地区，沉灰渣池要室内布置，建设费用高。

（二）气力除灰渣系统

气力除灰渣系统对灰和渣都适用，但主要是指气力除灰。气力除灰渣系统较其他系统有其独特的优点：首先，被输送的介质不与水接触，保证了灰渣固有的活性及其他物化特性，有利于灰渣的综合利用。其次，它设备简单，占地面积小；输送线路选取方便，布置比较灵活；系统自动化程度高；输送现场卫生条件好。因此，气力除灰系统越来越受到欢迎。

对气力除灰系统来说，有很多分类方法。其中，按输送气体压力和使物料移动的外力方式分类，可将气力除灰系统分为正压气力除灰系统、负压气力除灰系统。正压系统即是常说的正压浓相输送系统，负压系统即是稀相输送系统。

正压气力除灰系统较负压系统有如下优点：

（1）有较高的灰气比。其灰气比可达30～100kg/kg，而负压系统一般为5～15kg/kg。因此，其耗气量较负压系统大为减少，通常为负压系统的1/3～1/2。

1）供气不必使用大型空气压缩机，采用性能可靠的小型螺杆式空压机。供气系统投资降低。

2）输灰系统输送入灰库的气量较少，因而灰库上的布袋过滤器排气负荷大大降低，从而为布袋过滤器的长期运行提供可靠了保障，延长了布袋过滤器的使用寿命。

3）在相同出力的情况下，所用管道管径大为减小。由此可选用轻型管道支架，安装方便，投资省。

（2）输送速度低。正压浓相系统平均流速在8～12m/s，为负压系统的1/3～1/2。输灰管道磨损大为减小，采用普通无缝钢管即可，只在弯头部位采用耐磨材料或增加壁厚。

（3）输送距离远。单级当量输送距离可达1500m，对于更长距离的输送，可采用中间站接力的方式解决。

负压系统，由于系统内的压力低于外部大气压力，所以不存在跑灰、冒灰现象，系统漏风不会污染周围环境；又因其供料用的受灰器布置在系统始端，真空度低，故对供料设备的气密性要求较低。供料设备结构简单，体积小，占用空间高度小，适用于电除尘器下空间狭小不能安装仓泵的场合。但也有其缺点：对灰气分离装置的气密性要求高，设备结构复杂，这是因为其灰气分离装置处于系统末端，与气源设备接近，真空度高。并且，由于抽气设备设在系统的最末端，对吸入空气的净化程度要求高，故一级收尘器难以满足要求，需安装2～3级高效收尘器；受真空度极限的限制，系统出力不大、输送距离不远；系统输送速度大，灰气比低，管道磨损严重。

（三）机械除灰渣系统

目前常用的机械设备有：重型框链除渣机、刮板输送机、螺旋除渣机、斗链式除渣机、埋刮板输送机和胶带输送机等以输送为主的输送设备，以及圆盘式除渣机、马丁式除渣机和冷渣机等渣处理设备。

二、灰渣贮运

锅炉房的灰渣贮运，应根据煤燃烧的特点、环保要求、灰渣量、综合利用情况及运输条件等因素，综合考虑是否设灰渣场、灰渣斗或灰库。

（一）灰渣场

为了尽量减少污染，灰渣场宜设在主要建筑物全年最小频率风向的上风侧；灰渣场与贮煤场应有一定距离，或用矮墙隔开，严禁混在一起；灰渣场的贮存量应根据运输条件和综合利用的情况来决定，一般宜为贮存3～5d最大计算排灰渣量；灰渣场地可用灰渣夯实或水泥铺地，并有一定的排水坡度；灰渣场应有照明设施。

（二）灰渣斗

当锅炉房由于场地狭窄、布置困难或环境要求而不能设置灰渣场时，可设置灰渣斗。灰渣斗总贮存量应视运输条件而定，宜为1～2d的锅炉房最大计算排灰渣量。在寒冷地区为了防止灰渣斗结冰，灰渣斗应有排水和防冻措施，如采用蒸汽保温或室内布置。灰渣斗出口与地面或轨面净距，用汽车运渣时不应小于2.6m；用火车运渣时不应小于5.3m，当火车机车不通过灰渣斗下部时，其净高可减至3.5m。灰渣斗内壁应光滑，壁面倾角不应小于60°。灰渣斗的出口尺寸不宜小于600mm×600mm。灰渣斗下的地面应有排水坡度。

（三）灰库

灰库又称灰仓，主要是针对气力除灰方式而设立的灰贮存容器，位于气力除灰系统的末端，具有收集、存储和卸料功能。

灰库由上至下一般分为四个建筑层：库顶层、仓室层、机务层和库底层。库顶层主要安装有：灰气分离设备如旋风分离器、脉冲布袋除尘器等，真空压力释放阀、料位计以及管道切换阀等附属装置。仓室层，即储灰仓，仓室从建筑材料上可分为钢结构和钢筋混凝土结构；从仓室形状上可分为锥斗仓和平底筒仓。锥斗仓多为钢结构，平底筒仓多为钢筋混凝土结构，事实上平底筒仓并非平底，只是锥度很小而已。为保证灰库干灰顺畅排出，仓室底部呈放射形布置若干气化斜槽。机务层安装有电动锁气器、散装机或加湿搅拌机以及检修平台和就地控制装置等。库底层即零米层，是灰外运的通道，因此库底层应具有足够的高度。

灰库总容积可按外部转运条件确定：

（1）当作贮运灰库时，宜满足贮存24～48h的系统排灰量。

（2）当作中转灰库时，宜满足贮存8～10h的系统排灰量。

（3）灰库有效容积的计算可按灰库有效高度减少1.5～2m计算。

三、除灰渣系统设计与主要计算

（一）灰渣产生量

锅炉房除灰渣系统排出的总灰渣量，应为接入该系统中全部锅炉的灰渣量（备用锅炉可不考虑）。灰渣量的大小与煤的灰分大小和燃烧方式有关。每台锅炉的灰渣量可按式（4-118）计算

式中 G——每台锅炉的灰渣量（t/h）；

Gm——锅炉最大连续蒸发量时的实际耗煤量（t/h）；

Aar——燃煤收到基灰分（%）；

q4——锅炉机械不完全燃烧损失（%）；锅炉机械不完全燃烧损失见表2-9。

Qnet.ar——燃煤收到基低位发热量（kJ/kg）。

每台锅炉除尘器的灰量可按式（4-119）计算

Gh=Gφhηc （4-119）

式中 Gh——除尘器灰量（t/h）；

G——锅炉灰渣量（t/h）；

φh——锅炉排灰在灰渣量中所占的百分率（%）（见第四章第九节）；

ηc——除尘器效率（%）。

每台锅炉的渣量可按式（4-120）计算

Gz=Gφz （4-120）

式中 Gz——锅炉排渣量（t/h）；

G——锅炉灰渣量（t/h）；

φz——锅炉排渣在灰渣量中所占的百分率（%）。

当煤质资料不详，需进行估算时，小型锅炉房的灰渣量一般可按锅炉耗煤量的25%～30%估算。

上述灰渣量的计算未包括采用炉内加石灰石等脱硫剂时增加的排灰量。有关这方面的灰渣量与燃料的硫分、采用的钙硫比及锅炉脱硫效率等因素有关，另详见有关设计手册的计算。

（二）水力除灰渣系统

1.工作流程 在水力除灰渣系统中，较为常用的是灰渣分除水力除灰渣系统，其工作流程见图4-28。

锅炉的灰渣和除尘器收集的细灰，分别由水力喷射器和灰渣沟激流喷嘴的压力水冲往沉灰渣池，再用桥式抓斗起重机把灰渣从沉灰渣池抓到灰渣脱水仓或沥干场，最后用汽车或其他运输机械运走。冲渣和冲灰的水经沉淀、过滤后循环使用。

2.水力除灰渣系统设计和计算

（1）耗水量计算。按灰渣与水的质量比计算得一耗水量，另按冲灰渣系统的设计计算得一耗水量，比较二者取较大值。

1）灰渣与水的质量比可取如下比值

灰与水的质量比 1∶10～15

渣与水的质量比 1∶20～25

灰渣与水的质量比 1∶15～20

2）冲灰渣水压一般取 0.3～0.5MPa。

3）按冲渣喷嘴直径与数量计算水量，见式（4-121）

式中 Qphz——冲灰渣系统中冲渣喷嘴总出水量（m3/h）；

——冲渣系统始端喷嘴出水量（m3/h）；

——单台锅炉排渣口处喷嘴出水量（m3/h）；

——冲灰渣沟直线段和拐弯处单个喷嘴出水量（m3/h）；

ng——锅炉运行台数；

np——冲灰渣沟喷嘴数量。

4）水力除灰渣系统总耗水量Qhz按式（4-122）计算

Qhz=Qphz+Qsmnm （4-122）

或 Qhz=Qphz+Qchnch （4-123）

式中 Qhz——冲灰渣系统总耗水量（m3/h）；

Qsm——单台水膜除尘器耗水量（m3/h）；

nm——水膜除尘器运行台数；

Qch——单台干式除尘器水封冲灰器耗水量（m3/h）；

nch——水封冲灰器运行台数。

（2）灰渣沟结构与设计。灰渣沟的布置应力求短而直，如分期建设，要考虑扩建时便于连接。灰沟起设深度不应小于400mm，渣沟的起设深度不应小于500mm，灰沟、渣沟起点距落灰口、落渣口前2～3m，灰渣沟的弯曲半径应不小于2m；冲灰沟坡度不小于1%，冲渣沟坡度不小于1.5%。

（3）灰渣池的设计。灰渣池一般由沉灰池、沉渣池、过滤池、清水池等部分组成。

灰渣池的有效容积一般按1～2昼夜锅炉房最大排灰渣量计算（堆满系数取0.5～0.7，以冲灰渣沟沟底标高为准往下计算容积）。

（4）激流喷嘴的设置。在灰渣沟的起始点、每个落灰渣口前1.5～2.0m处、灰渣沟相交和转弯处，装设激流喷嘴。

（5）为了节约用水和减少对外界的污染，冲灰渣水应循环使用。循环水泵应尽可能邻近清水池布置，以便减少阻力损失。循环水泵可地上布置或地下布置，地上布置有操作方便和节省投资等优点，地下布置有利于水泵的可靠进水和正常运行。当地上布置时，为了水泵可靠进水，在水泵吸入侧应设置真空吸水罐。

（6）闭式循环的冲灰水有可能呈酸性或碱性，为了防止腐蚀或堵塞管道和设备，废水必须经常检测，并根据结果进行中和处理。

（三）气力除灰系统

1.正压气力除灰系统出力Gf计算 该系统计算主要是针对仓泵式正压气力除灰系统。计算时根据设计输送量Gfs和管道长度，可先初选某一规格的仓泵，然后核算仓泵的系统出力Gf是否满足输送要求，即Gf≥Gfs。

单仓泵

双仓泵

式中 Gf——正压系统的系统出力（t/h）；

Ψ——仓泵充满系数，一般取0.8；

ρa——灰的堆密度（t/m3），可取0.7～0.8t/m3；

Vp——仓泵的几何容积（m3）；

t1——装满1仓灰所需的时间（min），与给料设备的形式和出力有关；

t2——吹送1仓灰所需的时间（min），主要与输送管道的长度有关；

t3——仓泵压力回升时间（min）；

ϕ——供气系统漏风系数，一般取1.1～1.2；

Vb——供气系统贮气罐总容积（m3）；

Qm——空气压缩机的出力（m3/min）；

p0——仓泵开始吹灰时的压力（Pa）；

pc——仓泵停止吹灰时的压力（Pa）；

pa——当地大气压力（Pa）；

ta——当地大气平均温度（℃）；

t——压缩空气供气温度（℃）。

2.负压气力除灰系统出力Gf计算 负压气力除灰系统出力Gf按式（4-127）计算：

式中 Gf——负压系统的系统出力（t/h）；

m——绝热系数，可取m=1.2；

Q——负压设备进口空气流量（m2/s）；

V1——负压设备进口空气比体积（m3/kg）；

V2——负压设备出口空气比体积（m3/kg）；

P1——负压设备进口空气压力（Pa，绝对）；

P2——负压设备出口空气压力（Pa，绝对）；

v——管道平均流速（m/s）；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

L——输送水平距离（m）；

f——摩擦因数；

H——垂直高度（m）；

N——90°弯头个数，当弯头小于90°时，折算为90°弯头。

气力除灰系统还处在一个理论与实际尚未统一的阶段，各系统生产厂家在发送装置、管道附件等设备上相差较大，输送机理也不尽相同。各系统厂家对自己系统的系统出力、所需压缩空气量、空气压力等资料都由自己的经验公式、经验曲线、经验数据取得，在相同条件下，用前面所述的方法计算出的结果与实际中用户最终确定的系统厂家提供的数据相比，可能有较大差别，为此，在实际设计中，可行性研究和初步设计阶段可采用上述计算方法取得有关数据，并根据确定的厂家提供的资料进行施工图设计。

（四）机械除灰渣系统

机械除灰渣系统在设计计算及设备选用上与上煤系统基本相同，所不同的是，在输送速度上应尽量选用低速运行，同时在材质上尽量选用耐磨材料。