本文以供熱公司西南鍋爐房擴建工程為例，詳細分析了水力及機械處理燃煤鍋爐固體副產物的流程和設備的優化，及優化后的運行效果。
為使擴建后西南鍋爐房上煤除渣部分符合要求，并且為了最大程度地節省投資，本工程是在充分利用原有除渣部分及除灰部分設備基礎上對原有系統進行改造和優化。
除渣系統：自西南鍋爐房投產至今，CLZ重型框鏈式除渣機已經連續使用近五年時間。經過現場勘察，原有CLZ重型框鏈式除渣機已經嚴重磨損。同時，由于腐蝕生銹等原因，使得原有除渣機運行電機功率與CLZ重型框鏈式除渣機所需功率不匹配，使得原有CLZ重型框鏈式除渣機一直處于過載的工作狀態。考慮到以上原因，為滿足擴建后要求，原有CLZ重型框鏈式除渣機不可再重復利用，必須更換，因此，我們選擇了新型的CBZ重型板鏈除渣機代替原CLZ重型框鏈除渣機。CBZ重型板鏈除渣機不僅結構緊湊，輸渣量大于同規格CLZ重型框鏈除渣機，而且鋼耗材低，更加輕便。
為使擴建后西南鍋爐房上煤除渣部分符合要求，并且為了最大程度地節省投資，本工程是在充分利用原有除渣部分及除灰部分設備基礎上對原有系統進行改造和優化。
除渣系統：自西南鍋爐房投產至今，CLZ重型框鏈式除渣機已經連續使用近五年時間。經過現場勘察，原有CLZ重型框鏈式除渣機已經嚴重磨損。同時，由于腐蝕生銹等原因，使得原有除渣機運行電機功率與CLZ重型框鏈式除渣機所需功率不匹配，使得原有CLZ重型框鏈式除渣機一直處于過載的工作狀態。考慮到以上原因，為滿足擴建后要求，原有CLZ重型框鏈式除渣機不可再重復利用，必須更換，因此，我們選擇了新型的CBZ重型板鏈除渣機代替原CLZ重型框鏈除渣機。CBZ重型板鏈除渣機不僅結構緊湊，輸渣量大于同規格CLZ重型框鏈除渣機，而且鋼耗材低，更加輕便。
除塵及灰水系統：原除塵間內安裝有3臺CP-CM-40型雙擊式脫硫除塵負荷一體化除塵器，所產生的灰由除塵器底部的框鏈除灰機刮出，再由皮帶除灰機運送到除灰間內集中處理。考慮到灰從水中刮出時含有一定水份，所以在皮帶機輸送時，很容易粘連在皮帶上，在皮帶運行到近地面時，由于重力作用，灰就會堆積在地面上，從而需要安排專門的清掃人員將灰重新鏟回皮帶機上，這就增加了不必要的運行成本。因此，本項目將使用水力除灰方式代替機械除灰方式。
根據計算，原鍋爐間內灰水泵房已不能滿足擴建后的需要，因此本次擴建將新建一座露天灰水泵池。因沖灰溝仍可重復利用，因此灰水系統的設計原則是在充分利用原有灰水溝的同時合理設計新建沖灰溝的布置方式。
根據計算，原鍋爐間內灰水泵房已不能滿足擴建后的需要，因此本次擴建將新建一座露天灰水泵池。因沖灰溝仍可重復利用，因此灰水系統的設計原則是在充分利用原有灰水溝的同時合理設計新建沖灰溝的布置方式。
1 除渣系統工藝優化
擴建后，原鍋爐間與新建鍋爐間內各安裝一臺CBZ重型板鏈除渣機，并使其并聯成為第一級除渣機。新建的除渣間內安裝一臺大傾角CBZ重型板鏈除渣機，作為第二級除渣機，其與前述的兩臺一級除渣機串聯成為共有兩級的除渣系統。其中1號一級CBZ重型板鏈除渣機負責原鍋爐間3臺29MW鍋爐的除渣任務，可重復利用原CLZ型框鏈式除渣機渣溝；新建鍋爐間內安裝的2號一級CBZ重型板鏈除渣機負責此工程新增的2臺70MW鍋爐的除渣任務；除渣間內安裝的第二級大傾角CBZ重型板鏈除渣機負責將兩臺一級除渣機刮出的煤渣輸送至除渣間的渣斗內。
原鍋爐房內裝有3臺29MW鍋爐，一個采暖冬季單位時間內最大產渣量為5.4t/h。根據計算，選取規格為CBZ800的CBZ重型板鏈除渣機作為本方案中原鍋爐間內的1號一級CBZ重型板鏈除渣機。除渣機投影長為49m，起弧角為18°，一級除渣機尾輪高1.67m，功率為11kW，出于對節能及安全性方面的考慮，本設計在除渣機的選型上考慮配備了永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
擴建后，新建鍋爐間內共有2臺70MW鍋爐，一個采暖冬季單位時間內最大產渣量為9t/h。根據工藝專業所提資料，本次鍋爐房擴建工程主要考慮一期工程，因為本次擴建工程一期工程在新建鍋爐房內只安裝一臺70MW鍋爐，因此，根據計算選取2號一級除渣機規格為CBZ1000，投影總長為24m，起弧角為18°，除渣機尾輪高1.67m，功率為5.5kW，配備永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
二級除渣機為大傾角CBZ重型板鏈除渣機，其最大除渣量為前兩臺除渣機的最大量總和，為14.4t/h。根據計算，二級大傾角CBZ重型板鏈除渣機規格為CBZ1200，起弧角選取18°，尾輪高度選取9.519m，則，總長為68m，直段長度38m，斜段長30m。功率為15kW，配備永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
1號除渣機與2號除渣機是并聯關系，同時也互為備用關系，所以只有當兩臺除渣同時出現故障時，整個除渣系統才會停止運行。因此，并聯加串聯的除渣系統整體停機的比率較低，更加人性化。而缺點是使得鍋爐房站區內有限的空間劃分為獨立的兩塊，從而減少了鍋爐間空間的利用率，降低了布局的統一性和協調性，減小了的煤場堆煤面積。
2除灰系統工藝優化
本工程的除塵系統更換為水力除塵方式，即除塵器所產生的灰水由其底部的框鏈除灰機刮出，然后進入DN300mm的沖灰管內，由沖灰管頭部的DN32mm噴水嘴噴出的循環水帶入就近的渣溝內集中處理。水力除塵方式能夠大大改善鍋爐間內操作人員的工作環境，降低勞動成本。
鍋爐間內的灰水主要由3臺鍋爐落灰管的沖灰水、4臺CP-CM-40型雙擊式脫硫除塵負荷一體化除塵器所產生的灰水及3臺除渣機渣溝內的溢流水組成。灰水經灰水泵池的4次自然沉淀后，再由3臺灰渣泵將沉淀過濾后的清水泵入除塵器及鍋爐落灰管內循環利用。同時間隔一段時間，灰渣泵將沉淀池內灰水泵入板式壓濾機內，進行凈化處理，將灰水所含的大部分灰過濾壓餅后集中處理，從而大大降低了灰水中灰的濃度，保證了灰水循環系統的可靠性。過濾后的清水通過DN200mm水管自流，進入灰水循環系統重復使用。
3 灰水循環系統工藝優化
根據計算，灰水系統總循環水量為75m3/h。根據《鍋爐房設計手冊》，灰水池設計為兩格池，互為備用，則總循環水量可達到150m3/h。其中每個格池又分為4個小格池，組成一個三級沉淀池，用于沉淀5臺鍋爐所產生的煤渣和5臺除塵器產生的細灰。由3條渣溝經灰水溝流入沉淀池的灰水，首先進入一、二級沉淀池，較大的顆粒會在重力的作用下慢慢沉降。灰水濃度為1000mg/L，水流速度控制在10～25mm/s內，停留時間為1~4h，一級沉淀池有效水深為3.3m。一個采暖冬季沉淀池只需清理兩次，大大降低了操作人員的勞動強度。灰水經過三級沉淀后，濃度已達到要求，可進入清水池，由循環水泵泵入灰水系統循環使用。
本次改造，新設3臺潛水排污泵及配套攪拌器，用于沉淀池的清理工作。攪拌器先沉淀池底部的灰和水攪渾，再由潛水排污泵泵入清水池內，由灰渣泵泵入壓濾機內處理。
優化效果
原鍋爐間內安裝有2臺CLZ型框鏈式除渣機，從西南鍋爐房建成投產，CLZ重型框鏈式除渣機已經使用近五年時間，除渣機已經嚴重磨損，而且運行時間較長，很多部件已近腐蝕生銹，使得除渣機一直處于過載工作狀態中。本次擴建工程選用更新換代產品CBZ重型板鏈除渣機。在除渣機基礎的設計過程中，使除渣機尾部基礎高出地面，從而使除渣機尾部露出水面，便于操作人員及時檢查和維修。
原除塵系統使用皮帶機輸送灰，不僅效率低，投資大，浪費不必要的人力，而且對操作環境也造成了較大破壞。因此，本次擴建工程使用了水力沖灰的除灰工藝。水力除灰通過噴嘴噴出的帶壓水將灰帶入渣溝內，在通過除渣機將灰渣一起掛入除渣間的渣斗內集中處理。工程投產后，水力除塵系統使用情況良好，大大改善了鍋爐間內的衛生環境，降低了勞動成本。
原灰水泵房容量已經不能滿足擴建后規模，因此本工程新建一座水處理量為150m3/h的露天灰水泵池。為了盡量減小占用煤場面積，將泵池設在渣車通行路線上，因此，就要對泵池的土建結構做相應的技術處理。經過投產運行后，大大增加了灰水系統的容量，降低了灰水池清理的頻率，減小了操作人員的勞動強度。
擴建后，原鍋爐間與新建鍋爐間內各安裝一臺CBZ重型板鏈除渣機，并使其并聯成為第一級除渣機。新建的除渣間內安裝一臺大傾角CBZ重型板鏈除渣機，作為第二級除渣機，其與前述的兩臺一級除渣機串聯成為共有兩級的除渣系統。其中1號一級CBZ重型板鏈除渣機負責原鍋爐間3臺29MW鍋爐的除渣任務，可重復利用原CLZ型框鏈式除渣機渣溝；新建鍋爐間內安裝的2號一級CBZ重型板鏈除渣機負責此工程新增的2臺70MW鍋爐的除渣任務；除渣間內安裝的第二級大傾角CBZ重型板鏈除渣機負責將兩臺一級除渣機刮出的煤渣輸送至除渣間的渣斗內。
原鍋爐房內裝有3臺29MW鍋爐，一個采暖冬季單位時間內最大產渣量為5.4t/h。根據計算，選取規格為CBZ800的CBZ重型板鏈除渣機作為本方案中原鍋爐間內的1號一級CBZ重型板鏈除渣機。除渣機投影長為49m，起弧角為18°，一級除渣機尾輪高1.67m，功率為11kW，出于對節能及安全性方面的考慮，本設計在除渣機的選型上考慮配備了永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
擴建后，新建鍋爐間內共有2臺70MW鍋爐，一個采暖冬季單位時間內最大產渣量為9t/h。根據工藝專業所提資料，本次鍋爐房擴建工程主要考慮一期工程，因為本次擴建工程一期工程在新建鍋爐房內只安裝一臺70MW鍋爐，因此，根據計算選取2號一級除渣機規格為CBZ1000，投影總長為24m，起弧角為18°，除渣機尾輪高1.67m，功率為5.5kW，配備永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
二級除渣機為大傾角CBZ重型板鏈除渣機，其最大除渣量為前兩臺除渣機的最大量總和，為14.4t/h。根據計算，二級大傾角CBZ重型板鏈除渣機規格為CBZ1200，起弧角選取18°，尾輪高度選取9.519m，則，總長為68m，直段長度38m，斜段長30m。功率為15kW，配備永磁變頻電機及壁掛式變頻箱。
1號除渣機與2號除渣機是并聯關系，同時也互為備用關系，所以只有當兩臺除渣同時出現故障時，整個除渣系統才會停止運行。因此，并聯加串聯的除渣系統整體停機的比率較低，更加人性化。而缺點是使得鍋爐房站區內有限的空間劃分為獨立的兩塊，從而減少了鍋爐間空間的利用率，降低了布局的統一性和協調性，減小了的煤場堆煤面積。
2除灰系統工藝優化
本工程的除塵系統更換為水力除塵方式，即除塵器所產生的灰水由其底部的框鏈除灰機刮出，然后進入DN300mm的沖灰管內，由沖灰管頭部的DN32mm噴水嘴噴出的循環水帶入就近的渣溝內集中處理。水力除塵方式能夠大大改善鍋爐間內操作人員的工作環境，降低勞動成本。
鍋爐間內的灰水主要由3臺鍋爐落灰管的沖灰水、4臺CP-CM-40型雙擊式脫硫除塵負荷一體化除塵器所產生的灰水及3臺除渣機渣溝內的溢流水組成。灰水經灰水泵池的4次自然沉淀后，再由3臺灰渣泵將沉淀過濾后的清水泵入除塵器及鍋爐落灰管內循環利用。同時間隔一段時間，灰渣泵將沉淀池內灰水泵入板式壓濾機內，進行凈化處理，將灰水所含的大部分灰過濾壓餅后集中處理，從而大大降低了灰水中灰的濃度，保證了灰水循環系統的可靠性。過濾后的清水通過DN200mm水管自流，進入灰水循環系統重復使用。
3 灰水循環系統工藝優化
根據計算，灰水系統總循環水量為75m3/h。根據《鍋爐房設計手冊》，灰水池設計為兩格池，互為備用，則總循環水量可達到150m3/h。其中每個格池又分為4個小格池，組成一個三級沉淀池，用于沉淀5臺鍋爐所產生的煤渣和5臺除塵器產生的細灰。由3條渣溝經灰水溝流入沉淀池的灰水，首先進入一、二級沉淀池，較大的顆粒會在重力的作用下慢慢沉降。灰水濃度為1000mg/L，水流速度控制在10～25mm/s內，停留時間為1~4h，一級沉淀池有效水深為3.3m。一個采暖冬季沉淀池只需清理兩次，大大降低了操作人員的勞動強度。灰水經過三級沉淀后，濃度已達到要求，可進入清水池，由循環水泵泵入灰水系統循環使用。
本次改造，新設3臺潛水排污泵及配套攪拌器，用于沉淀池的清理工作。攪拌器先沉淀池底部的灰和水攪渾，再由潛水排污泵泵入清水池內，由灰渣泵泵入壓濾機內處理。
優化效果
原鍋爐間內安裝有2臺CLZ型框鏈式除渣機，從西南鍋爐房建成投產，CLZ重型框鏈式除渣機已經使用近五年時間，除渣機已經嚴重磨損，而且運行時間較長，很多部件已近腐蝕生銹，使得除渣機一直處于過載工作狀態中。本次擴建工程選用更新換代產品CBZ重型板鏈除渣機。在除渣機基礎的設計過程中，使除渣機尾部基礎高出地面，從而使除渣機尾部露出水面，便于操作人員及時檢查和維修。
原除塵系統使用皮帶機輸送灰，不僅效率低，投資大，浪費不必要的人力，而且對操作環境也造成了較大破壞。因此，本次擴建工程使用了水力沖灰的除灰工藝。水力除灰通過噴嘴噴出的帶壓水將灰帶入渣溝內，在通過除渣機將灰渣一起掛入除渣間的渣斗內集中處理。工程投產后，水力除塵系統使用情況良好，大大改善了鍋爐間內的衛生環境，降低了勞動成本。
原灰水泵房容量已經不能滿足擴建后規模，因此本工程新建一座水處理量為150m3/h的露天灰水泵池。為了盡量減小占用煤場面積，將泵池設在渣車通行路線上，因此，就要對泵池的土建結構做相應的技術處理。經過投產運行后，大大增加了灰水系統的容量，降低了灰水池清理的頻率，減小了操作人員的勞動強度。
3.3 設備選型優化
本工程為擴建改造工程，在滿足安全生產的前提下，選擇高效節能先進的設備。
除渣系統選用了3臺CBZ重型板鏈除渣機。CBZ重型板鏈除渣機是一種連續工作的爐渣輸送設備，其工作原理為電動機通過減速器、主動鏈輪帶動板鏈，將槽內經水冷卻后的灰渣拉至槽外，用二級除渣機運至渣斗。本機設有安全過載裝置，當重鏈被卡阻時，可使機器停轉，保護設備不損壞，適應惡劣環境中長時間運行。CBZ重型板鏈除渣機由傳動裝置、從動裝置、渣槽和鏈條刮板等組成。其中傳動裝置有電動機、擺線減速機、主動鏈輪及機架組成。動力由電動機、三角皮帶，傳遞到減速機，使主動鏈輪傳動驅動鏈條，鏈條由鏈銷連接而成，鏈條和刮板貼在鋪有鑄石板的輸渣槽內滑動，將爐渣刮走。CBZ重型板鏈除渣機單臺除渣量比同規格CLZ重型框鏈式除渣機除渣量大，除渣機鏈板寬度能夠達到1.3m，如表1及表2所示。
針對西南鍋爐房選用煤質產生的灰渣中酸度較大，會對灰渣泵產生較大腐蝕性的問題，本次設計選用了三臺UHB-ZK125/120-50.0型耐腐耐磨砂漿泵作為灰水循環系統的動力設備。砂漿泵內層有耐磨耐腐蝕材料，大大增強了泵的耐腐蝕性，從而增長了泵的使用壽命。設備投產運行后取得良好的效果。
3.4 創新技術
新建一座露天灰水泵池。在滿足灰水容量前提下，不僅減少了建筑投資，而且便于操作人員及時檢修。選用3臺潛水排污泵對運行一個采暖冬季后的灰水池進行清理，減少了增加抓斗吊進行清灰的費用，降低了人工勞動強度。
使用3臺CBZ重型板鏈除渣機組成兩臺并聯再與第三臺串聯的除渣系統，滿足了擴建后的除渣要求，增強了除渣系統的可靠性。
4 結論
西南鍋爐房擴建工程是為了滿足該區域未來五到十年內的采暖要求、消除安全隱患、降低能耗、提高產品質量和技術水平、保護環境的一項綜合工程。上煤除渣工藝是鍋爐房擴建中不可或缺的部分，用于處理鍋爐產生的固體廢棄物。上煤除渣部分采用的工藝無論是安全性還是經濟性都達到國內先進水平，環保、勞動安全、節能水平都上升到了一個新水平；灰渣的處理能力比改造前增大近2倍；本次改造不但減少了上煤除渣部分的投資還提高了設計建設水平，各項指標都超過國內平均水平，部分指標達到國內先進水平。--中國石油工程設計公司新疆設計院 趙偉 黃曉軍 朱步范 趙永福 韓少熙 山濤 孫晶
本工程為擴建改造工程，在滿足安全生產的前提下，選擇高效節能先進的設備。
除渣系統選用了3臺CBZ重型板鏈除渣機。CBZ重型板鏈除渣機是一種連續工作的爐渣輸送設備，其工作原理為電動機通過減速器、主動鏈輪帶動板鏈，將槽內經水冷卻后的灰渣拉至槽外，用二級除渣機運至渣斗。本機設有安全過載裝置，當重鏈被卡阻時，可使機器停轉，保護設備不損壞，適應惡劣環境中長時間運行。CBZ重型板鏈除渣機由傳動裝置、從動裝置、渣槽和鏈條刮板等組成。其中傳動裝置有電動機、擺線減速機、主動鏈輪及機架組成。動力由電動機、三角皮帶，傳遞到減速機，使主動鏈輪傳動驅動鏈條，鏈條由鏈銷連接而成，鏈條和刮板貼在鋪有鑄石板的輸渣槽內滑動，將爐渣刮走。CBZ重型板鏈除渣機單臺除渣量比同規格CLZ重型框鏈式除渣機除渣量大，除渣機鏈板寬度能夠達到1.3m，如表1及表2所示。
針對西南鍋爐房選用煤質產生的灰渣中酸度較大，會對灰渣泵產生較大腐蝕性的問題，本次設計選用了三臺UHB-ZK125/120-50.0型耐腐耐磨砂漿泵作為灰水循環系統的動力設備。砂漿泵內層有耐磨耐腐蝕材料，大大增強了泵的耐腐蝕性，從而增長了泵的使用壽命。設備投產運行后取得良好的效果。
3.4 創新技術
新建一座露天灰水泵池。在滿足灰水容量前提下，不僅減少了建筑投資，而且便于操作人員及時檢修。選用3臺潛水排污泵對運行一個采暖冬季后的灰水池進行清理，減少了增加抓斗吊進行清灰的費用，降低了人工勞動強度。
使用3臺CBZ重型板鏈除渣機組成兩臺并聯再與第三臺串聯的除渣系統，滿足了擴建后的除渣要求，增強了除渣系統的可靠性。
4 結論
西南鍋爐房擴建工程是為了滿足該區域未來五到十年內的采暖要求、消除安全隱患、降低能耗、提高產品質量和技術水平、保護環境的一項綜合工程。上煤除渣工藝是鍋爐房擴建中不可或缺的部分，用于處理鍋爐產生的固體廢棄物。上煤除渣部分采用的工藝無論是安全性還是經濟性都達到國內先進水平，環保、勞動安全、節能水平都上升到了一個新水平；灰渣的處理能力比改造前增大近2倍；本次改造不但減少了上煤除渣部分的投資還提高了設計建設水平，各項指標都超過國內平均水平，部分指標達到國內先進水平。--中國石油工程設計公司新疆設計院 趙偉 黃曉軍 朱步范 趙永福 韓少熙 山濤 孫晶
參考文獻
［1］《工業鍋爐房實用設計手冊》編寫組編《工業鍋爐房實用設計手冊》， 機械工業出版社
［2］殷渭濤、殷偉棟. 編 《工業鍋爐房運輸設計》，第三機械工業不第四規劃設計研究院
［3］楊旭中、于長友. 主編 《燃煤鍋爐固體副產品處理手冊》 中國電力出版社
［1］《工業鍋爐房實用設計手冊》編寫組編《工業鍋爐房實用設計手冊》， 機械工業出版社
［2］殷渭濤、殷偉棟. 編 《工業鍋爐房運輸設計》，第三機械工業不第四規劃設計研究院
［3］楊旭中、于長友. 主編 《燃煤鍋爐固體副產品處理手冊》 中國電力出版社
