毕 业 设 计(论文)
题 目 热电联产小型锅炉除灰渣的设计和计算
院 系
专业班级
学生姓名
指导教师 动力工程系 热能与动力工程专业04K1班 黄明 梁振山
二○○八年六月
热电联产小型锅炉
除灰渣的设计和计算
摘 要
除灰渣系统是每个电厂必不可少的重要组成部分，除灰渣系统的设计是否经济合理不仅影响到电厂的发电效率和锅炉是否能够安全可靠的运行还会对周围的环境造成很大的影响。因此在本次设计中我力求对除灰渣系统的设计达到合理、安全、可靠的目的。除灰渣系统包括除渣系统和除灰系统两方面。
在本次设计中，我在搜集的大量资料的基础上，根据各种原始数据，确定除灰渣方案，合理地设计渣斗、灰沟、泵房和沉灰池.通过计算灰渣的输送量，选择和设计了输送灰渣的装置，并计算输送装置的主要参数，合理选择驱动装置。最后选择各种辅助设备。总之，我最终的任务是通过对除灰渣系统的设计能保证电站锅炉的正常运行，以机械化代替体力劳动，保证除灰渣设备安全、经济的运行。
关键词：除灰渣系统；设计；计算；设备。
DESIGN AND CALCULATION THE ASH AND SLAG DISPOSAL SYSTEM OF COGENERATION SMALL SCALED BOILER
Abstract
The ash and slag disposal system is an important and essential part in each power station.The design of the ash and slag disposal system whether or not economical and reasonable not only influence the efficiency of power station’s generate electricity,but also can influence boiler’s safety and credibility in a run process and would to result a large influence of environment. The ash and slag disposal system have two part,each one is ash disposal,orther one is slag disposal.
In this design , I collect a great deal of data.Base on various of date can ensure ash and slag scheme, reasonable design slag filler,ash storage,pump house and settling pit. Pass counting the transport quantity of ash and slag,elect and design the equipment of ash and slag transport,and this equipment’s main parameter,elect drive equipment with reason.At the last elect assistant.In a word,my final task is design the ash and slag disposal system,this can ensure the boiler of power station run in normally, replace manual labor by mechanization,ensure the ash and slag disposal system can run in a safety and economic state.
Keywords: ash and slag disposal system, design, calculate, equipment
目 录
摘 要 ........................................................................ I Abstract ..................................................................... II
1 绪论 ...................................................................... 1
1.1 热电联产小型锅炉除灰渣的背景及研究意义 .................................. 1
1.2 热电联产小型锅炉除灰渣的现状 ............................................ 1
1.3 本文的主要内容 .......................................................... 1
2 概述 ...................................................................... 2
2.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的概况 ........................................ 2
2.2热电联产小型锅炉除灰渣系统 ............................................... 2
2.3热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本参数 ..................................... 2
2.3.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本要求和原则 ............................. 3
2.3.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统的原始数据 ................................... 3
3 除渣系统的设计和设备的选用 ................................................ 5
3.1 除渣系统概述 ............................................................ 5
3.2 冷渣器 .................................................................. 5
3.2.1 冷渣机的作用 ........................................................... 5
3.2.2 冷渣机的选择 ........................................................... 5
3.3 螺旋输送机 .............................................................. 6
3.3.1 螺旋输送机的特点和应用范围 ............................................. 6
3.3.2 螺旋机的选择 ........................................................... 7
3.3.3 螺旋机的使用与维护 ..................................................... 7
3.4 链条输送机 .............................................................. 7
3.4.1 链条输送机的优点和工作原理 ............................................. 8
3.4.2 链条输送机的选择 ....................................................... 8
3.5 渣斗 .................................................................... 8
3.5.1 渣斗的设计原则 ......................................................... 8
3.5.2 渣斗的设计计算 ......................................................... 8
4 除灰系统的设计和设备的选用 ............................................... 10
4.1 除灰系统概述 ........................................................... 10
4.2 花岗岩水膜除尘器 ....................................................... 10
4.2.1 花岗岩水膜除尘器的概况 ................................................ 10
4.2.2 花岗岩水膜除尘器的结构与工作原理 ...................................... 10
4.2.3 花岗岩水膜除尘器的运行管理 ............................................ 11
4.2.4 花岗岩水膜除尘器的选择 ................................................ 11
4.3 灰沟 ................................................................... 11
4.3.1 厂内灰沟的设计原则 .................................................... 11
4.3.2 激流喷嘴 .............................................................. 11
4.3.3 灰沟的设计与计算 ...................................................... 12
4.3.3.1 冲灰水量计算 ........................................................ 12
4.3.3.2 灰沟中混合物计算 .................................................... 12
4.3.3.3 灰沟锒板半径的选择 .................................................. 13
4.4 出灰抓斗 ............................................................... 13
4.5 沉灰池 ................................................................. 14
4.5.1 沉灰池的设计原则 ...................................................... 14
4.5.2 沉灰池的设计计算 ...................................................... 15
4.5.3 沉灰池的布置 .......................................................... 17
4.5.3.1 沉灰池的排水形式 .................................................... 17
4.5.3.2 排水设施 ............................................................ 17
4.6 灰水泵 ................................................................. 17
4.6.1 泵的分类 .............................................................. 17
4.6.2 离心式水泵的工作原理 .................................................. 17
4.6.3 灰水泵的选择 .......................................................... 17
4.6.4 泵房的设计要求 ........................................................ 18
结束语 .................................................................... 19
参考文献 .................................................................. 20
致谢 ...................................................................... 21
1 绪论
1.1 热电联产小型锅炉除灰渣的背景及研究意义
煤经锅炉燃烧后，产生的不可燃固态残余物称为灰渣。通常将由层燃炉炉排后面的渣斗或煤粉炉冷灰斗排出的固态残余物称为渣，而将由烟气从锅炉炉膛带出的固态燃烧残余物称为灰。颗粒度较大的一部分灰粒子沉积在烟道中或者烟道中的受热面管子表面上。在除尘器中，大部分灰粒子又与烟气分离开来，余下的一小部分灰粒子则随烟气经烟囱排入大气[1]。
灰渣是火电厂锅炉燃烧的废物，要把它及时地清除[2]。要完成对小型热电联产电站的除灰渣系统的设计与计算，首先确定除灰渣方案并画出除灰渣系统图，设计并选择除渣设备，设计计算储渣场或储渣斗。其次计算灰水量、灰水管阻力，选择灰水泵，设计计算沉灰池、灰水泵房，设计灰沟选择激流喷嘴。然后画出除灰渣施工图。
1.2 热电联产小型锅炉除灰渣的现状
除灰渣系统近些年来发展很快，从传统的水力除渣到现在新兴的干式排渣系统，很好的保护环境，节省能源提高电厂效益[3]。灰渣排除是一项繁重的工作，劳动强度大，应注意适当提高机械化程度。一般小型电站每小时灰渣量达1.5t以上时，宜采用机械化方式；每小时灰渣量在1.5t以下时，宜采用简易机械化方式。
小型机组采用何种除灰渣系统方式与煤的品质，灰渣的特性，电厂的布置要求，当地的具体情况，整个电厂的配置水平等有密不可分的关系。目前常用的设备主要有刮板除渣机、链条除渣机、单斗提升机、框链除灰机、螺旋除渣机（细灰1700C）、圆盘除渣机、马丁式除渣机和带式除渣机等[4]。
本课题采用机械化除灰渣方法，思路是采取灰渣分除，干式除渣，水力除灰的方法，除灰水循环利用，以免造成水资源的浪费。在本课题中我所选用的除渣设备主要有冷渣器、螺旋除渣机、链条除渣机除灰设备采用湿式除尘器。
1.3 本文的主要内容
燃煤电厂的除灰渣系统是电厂对周边环境造成污染的一个重要因素，减少甚至避免除灰渣系统对环境的污染是除灰渣系统的设计、运行必须考虑的问题。
对现行电厂进行锅炉除灰渣系统的核算很重要。可以降低了厂用电率，减轻了职工的劳动强度，节约了生产用水，提高了锅炉运行的经济。
本课题采用干除渣水力除灰方式，其除灰水循环利的方法进行设计。锅炉燃烧产生的渣可以通过冷渣器、螺旋除渣机、链条除渣机运到渣斗上再装到卡车上直接拉走。锅炉燃烧产生的灰通过湿式除尘器、灰沟到沉淀池，灰沉淀完以后由出灰抓斗运到堆灰场由汽车运走。
2 概述
2.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的概况
现在电厂普遍采用灰渣分除的方法进行除灰渣，通常包括，锅炉底部渣的处理和水膜除尘器飞灰的处理。相对于迅速发展的燃烧技术，一些与之配套的辅机设备还有待进一步完善，锅炉排渣除灰问题是非常重要的。然而不同的电厂由于机组和燃烧煤种性质的不同，所以所用的除灰渣系统也各有不同。但基本上都遵循以下基本原则和要求：
(1)能及时、连续、高效地把排放的炉底渣迅速冷却到安全温度以下。
(2)运行故障少，检修工作量少，做到长期稳定、安全、可靠地运行。
(3)能有效地回收炉底渣的余热，提高锅炉热效率。
(4)材料消耗少，成本低，运行费用少。
本课题采用干除渣水力除灰方式其除灰水循环利这样的设计可以节省大量的水资源。
2.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统
热电联产小型锅炉除灰渣系统应根据灰渣量、灰渣的化学、物理特性、除尘器、灰沟型式、水质、水量、电厂与储渣斗的距离和高差、地质、地形、气象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。根据所要研究的内容决定本课题采用干除渣、水力除灰，灰水重复利用的方法进行除灰渣设计。
锅炉燃烧产生灰渣。其中的渣通过冷渣机冷却后到达螺旋输送机，然后由螺旋输送机送到链条输送机再由链条输送机送到渣斗中最后从渣斗中出来的渣有汽车拉走进行综合利用。锅炉燃烧产生的灰则通过文丘里湿式除尘器到达灰沟，通过灰沟将灰输送到沉灰池中进行沉淀，沉淀完以后把沉灰池上部的清水用灰水泵抽走使其回到文丘里除尘器中进行循环利用，而沉灰池中的灰则通过出灰抓斗清理出去然后将其用卡车拉走进行综合利用。
2.3 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本参数
除灰渣系统排出的总灰渣量应按照锅炉最大连续蒸发量时设计煤种灰渣量计算，并根据工程具体要求用校核煤种的灰渣量进行校核。锅炉各部分排放的灰渣量应按照锅炉厂提供的灰渣分配比例进行设计计算，在未取得锅炉制造厂家提供的数据是，其数值可参照表1选取。
除尘器的效率应采用厂家提供的数据，在未能取得厂家提供的数值时可参照下面表2选取。
表2-2 各式除尘器效率
灰渣密度应由实验取得，在未取得实际数据时，可参照下列数据选取：
（1） 堆积密度：
干灰 0.7-0.75 t/m3
固态渣 0.8-1.00 t/m3
液态渣 1.2-1.4 t/m3
湿灰 1.2-1.4 t/m3
湿固灰渣 1.3-1.4 t/m3
湿液灰渣 1.6-1.8 t/m3
磨煤机排石子煤 2-2.5 t/m3
灰场堆积密度 1 t/m3
（2） 真实密度：
干灰 2-2.2 t/m3
固态渣 2.2-2.4 t/m3
液态渣 2.4-2.7 t/m3
磨煤机排石子煤 3.5-4 t/m3
2.3.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本要求和原则
电站除灰系统的设计，必须认真执行国家的基本建设方针，体现社会主义的技术经济政策。设计方案要力求技术进步做到安全可靠，经济合理，安装维修方便，并应符合环境保护的有关规定，同时要考虑节约能源。除灰渣系统设计应在不断总结生产实践和科学实验的基础上，结合工程具体情况，积极慎重的采用成熟的新技术、新材料和新设备。[5]
2.3.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统的原始数据
1．煤质资料
2．原始数据：
锅炉效率：η=85.75℅
锅炉蒸发量：D=35 t/h
蒸汽压力：P =3.28Mpa (39ata)
蒸汽温度：t=4500C
给水温度：tgs=1500C
锅炉台数：4台
锅炉发展台数：2台
锅炉有效吸热量：
（ig1-igs）×103+D×(ips-igs) ×103 Q1=35×
=35×(796.1-151) ×103+35×0.05×(265-151) ×103
=22778000 大卡/时
锅炉燃煤量：
22778000/(4000×85.72)=6643 kg/h B1=Q1/(Qr×η1)=100×
B=B1×(1-q4/100)=6643×(1-4.85/100)=6321 kg/h
=6.321 t/h
尾部烟道出口烟量：Q 0=7.459×Bj=7.459×6321=47376 NM3/h
3 除渣系统的设计和设备的选用
3.1 除渣系统概述
锅炉排渣装置的选择和布置，主要应考虑满足生产需要，控制、操作、检修方便，技术上先进，经济上合理，保证锅炉的正常安全的运行。此外还应该执行环境保护的有关规定，因地制宜的积极配合满足灰渣综合利用的要求[6]。
排渣系统的选型和布置方式，应根据灰渣量和灰渣的化学物理特性，排渣装置的形式，锅炉房与渣斗之间的距离和高度差，当地的地质、地形和气象条件，以及灰渣的综合利用和环境保护等条件，通过技术经济比较后确定。
锅炉排渣系统的容量应该按照其排出的渣的总量来设计。该量则应按照锅炉最大连续蒸发量时的燃用设计煤种的灰渣量来计算，并可以工程具体条件用校核煤种时的灰渣量来进行校核。[7]
锅炉各种除渣设备在运行中均受到灰粒的磨损作用，如冷渣器、螺旋输送机、链条输送机等均受到严重的磨损，使用寿命不长，因此提高这些设备和部件的耐磨性是改进除渣设备、提高运行可靠性和经济性的关键。
3.2 冷渣器
3.2.1 冷渣机的作用
冷渣机将炉渣温度从950℃左右降到100℃以下，其输送量可随锅炉床压进行无级调速，并能实现锅炉连续排渣。冷渣机、螺旋输送机、链条输送机为集中控制加就地手工操作。控制信号纳入锅炉DCS控制室。为保证炉渣运输及设备安全运行，各设备之间均有联锁装置，当顺渣排出时停，逆渣排出则启动，各参与联锁的设备也可以解除联锁；另外，还设有启动、停机及事故灯光音响信号。
3.2.2 冷渣机的选择
1） 选择冷渣机的基本原则和要求
为选择符合自己需要的冷渣机，选择冷渣机应遵循以下基本原则和要求：
(1)能及时、连续、高效地把排放的炉底渣迅速冷却到安全温度以下。
(2)运行故障少，检修工作量少，做到长期稳定、安全、可靠地运行。
(3)能有效地回收炉底渣的余热，提高锅炉热效率。
(4)材料消耗少，成本低，运行费用少。[8]
2） 渣量计算：
锅炉额定负荷时的灰渣量计算
Ghz=Gm×[Aν/(100+Qν100)]=26.623t/h (3-1) DW×q4)/(8100×
Ghz表示锅炉每小时所产生的最大灰渣量（吨/时）
Gm表示每台锅炉额定负荷时消耗的煤的量（吨/时）
Aν表示燃料应用基灰分（%）
Qν
DW表示燃料应用基低位发热量（大卡/公斤）
q4表示锅炉机械未完全燃烧损失（%）
锅炉最大排渣量的计算
由表1可得固态排渣炉排出的渣量占灰渣总量的10%可得：
10%=2.6623t/h （3-2） Gz=Ghz×
通过计算可以确定冷渣机的选择为除渣能力为5t既LZ-5
3.3 螺旋输送机
3.3.1 螺旋输送机的特点和应用范围
螺旋输送机（以下简称螺旋机）是一种不带挠性牵引构件的连续输送设备，它利用旋转的螺旋将被输送的物料沿固定的机壳内表面推移而进行输送工作，其情况好象被持住不能旋转的螺母沿螺杆作平移运动一样，使物料不与螺旋一起旋转的力是物料的重力和机壳对于物料的摩擦力[15]。
螺旋机的优点是:
（1）构造简单，横截面尺寸小，制造成本低。
（2）便于在中间位置进行加载或卸载。
（3）操作安全方便。
（4）沿整个螺旋机、机盖可以良好的密封，因此在输送过程中被输送物料能够跟外界隔离。
螺旋机的缺点是:
（1） 在移动物料时要克服物料与机壳的摩擦力，因此单位动力消耗大。
（2） 在移动过程中，由于螺旋的作用，材料有相当严重的粉碎。
（3） 螺旋及机壳有强烈的磨损特别是吊轴和瓦轴极易磨损。
由于上述优缺点，限定了螺旋机的使用范围。但是它在各工业部门中广泛的用来输送各种各样的粉状、粒状和小块物体，如煤粉、面粉、水泥、砂类、谷类、块煤、石子以及煤灰等。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料，因为这些物料在输送时会粘结在螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承出形成物料的积塞，而使螺旋机不能正常工作。
螺旋机由于由于利用螺旋旋转而推移物料因此物料的有效流通断面较小，故不宜输送大块物料。螺旋机由于功率消耗大，因此多用在较低或中等运送量及运送长度不大的情况下（小于70米，且为50米以下较佳，对于阻力系数较大的物块不宜超过30米，超过30米应采用双端驱动）。
3.3.2 螺旋机的选择
有上面的密度表可以查出固态渣的真是密度为2.2-2.4t/m3其堆积密度为0.8-1.0t/m3，在上面的渣量计算中算出锅炉每小时的最大排渣量为2.6623t/h由此可以得出每小时锅炉产生的固态渣的真实体积为:
V=M/ =2.6623/2.2=1.21m3 （3-3） 由此可以选择出的螺旋输送机的型号为LS 400×8×71-M2
其中L表示螺旋输送机，S表示为水平式，400表示螺旋直径mm，8表示螺旋机长度m，71表示为选用的转速r/min，M2表示轴承类别（M1为滚动轴承，M2为滑动轴瓦）。
3.3.3 螺旋机的使用与维护
螺旋输送机是用来输送粉状，粒状，小块物体的一般用途的输送机，各种轴承均处于灰尘之中工作，因此在这样的工作条件下的螺旋输送机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作与保养主要要求如下：
1.螺旋机的加料应当均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器过早坏掉。
2．螺旋机应在机壳内有输送无聊时起动，即无负荷起动，起动后始向输送机加料。
3.为了保证螺旋输送机无负荷起动的要求，输送机在停车前停止加料，等机壳内输送材料已被输送完毕以后，方停止运转。
4.被输送的物料内不得混入坚硬的大块物料避免螺旋卡死而造成螺旋机的 损坏。
5.在使用中经常检视螺旋机各机件的工作状态，注意各卡紧固件是否松动，如果发现有机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新禁固。
6.应当特别注意联接螺旋钢管与联接轴的螺钉是否松动掉下或者剪断，如发现系等现象，应立即停车，并校正之。
7.螺旋机的机盖在输送机运转时不应取下，以免发生事故。
8.螺旋机各运动机件应经常加润滑油。
螺旋机驱动装置的减速机内应用汽油机润滑油HQ-10(CB485-84)隔三个月换油一次。 平衡联轴器应用4#高温润滑油脂ZN6-4,(GB501-88)输送机停车时加入即可。
螺旋机两端的轴承箱内应用轴承脂，ZG-3,(GB501-88)
应经常向螺旋机的各个吊轴承油杯内加入ZG3轴承脂当物料的温度超过80℃时，应改用ZN2钠基润油脂（GB501-88）
注：所有润滑材料均可以用性质相同者代替。
9.螺旋机特别是驱动装置应定期加以拭擦，以保持清洁。
10.螺旋机运转过程中发生任何不正常现象均加以检查，并消除之，不得强行运转。
3.4 链条输送机
3.4.1 链条输送机的优点和工作原理
链条输送机具有下述优点：除渣劳动强度大为减轻，环境卫生、安全生产条件亦得到充分保证。本设备所需操作极少，每班仅需一名工作人员开启关闭电源和一般性巡视，就能使除渣工作顺利进行。[16]
链条输送机是连续输送设备，它能将灰渣做水平和倾斜运输。
其工作过程是这样的：锅炉燃烧产生的渣通过冷渣器和螺旋输送机以后到达链条输送机，渣不需要其他装置就直接被送到渣斗中达到了除渣的目的。
链条输送机工作原理如下：电机通过皮带、皮带轮驱动变速机，由变速机进行减速及变速，再通过链条带动小链轮运动。使得锥齿轮转动，通过立轴将动力传给大链轮。再由大链轮经过链条带动大链轮转动。这样达到输送锅炉出渣的目的。
3.4.2 链条输送机的选择
链条输送机可以选用除渣能力为5t的输送机
其设备的主要参数为：
除渣能力 每小时为零到五吨，传动星形链轮转速 每分0.676转，链条运行速度为每分钟1.35米，提升角度（水平投影）为250设计长度为10米，电动机（能正反转）为 JO2-51-6,5.5瓦。
3.5 渣斗
3.5.1 渣斗的设计原则
渣斗是用来储存锅炉燃烧所剩余的渣的设备，对其进行设计时应该考虑下列原则：
（1）当小型电站由于场地狭窄或布置困难而不能布置渣场时，才设计渣斗。其容积应视运输条件而定，一般取一到两昼夜的渣量。
（2）在寒冷地区为了防止渣斗结冰，应该有保暖设施，如在斗内或出口处装设蒸汽管，使其温度保持在零上五摄氏度以上[9]。
（3）渣斗一般为钢筋混凝土结构，斗内壁应抹光，其倾角不小于60o;斗的出口尺寸不应小于600×600mm[10]。
（4）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，如火车不通过渣斗下面时可以减少至3.5m。本设计则采用汽车运输的方式。
3.5.2 渣斗的设计计算
由上面的原则可以确定本次设计渣斗的容积选择为两昼夜。
两昼夜即48小时该锅炉所产生的渣量最大为：
M总=Gz×48=2.6623×48=127.7904t （3-4）
其堆积体积为：
有上面可以查出渣的堆积密度为0.8-1.00t/m3为了保证渣斗有足够大的容积在本次设计中渣的堆积密度选择为1.00t/m3，可以得出48小时锅炉燃烧所产生的渣的最大体积为：
V总=M总/1.00=159.7824 m3 （3-5）
由此可以确定渣斗的体积为160 m3。
本次设计是根据冀州热电厂的四号炉技改工程进行的，其除渣流程可参见图纸：除渣系统流程图。
4 除灰系统的设计和设备的选用
4.1 除灰系统概述
火力发电厂除灰系统设计，必须认真执行国家的基本建设方针，体现社会主义的技术经济政策。设计方案要力求技术进步做到安全可靠，，经济合理，安全维修方便，并应符合环境保护的有关规定，同时要考虑节约用水、节约能源[11]。除灰系统应按电厂规划容量全面规划并考虑分期建设，亦可以根据机组分期建设情况通过技术经济比较后一次建成。
锅炉除灰系统的容量应该按照其排出的灰的总量来设计。该量则应按照锅炉最大连续蒸发量时的燃用设计煤种的灰渣量来计算，并可以工程具体条件用校核煤种时的灰渣量来进行校核。[12]
锅炉各种除灰设备在运行中均受到灰粒的磨损作用，如文丘里湿式除尘器、灰水泵等均受到严重的磨损，使用寿命不长，因此提高这些设备和部件的耐磨性是改进除灰设备、提高运行可靠性和经济性的关键[13]。
4.2 花岗岩水膜除尘器
4.2.1 花岗岩水膜除尘器的概况
花岗岩除尘器采用花岗岩石砌筑，它具有硬度大耐酸耐碱，热稳定性能好的特点，是一种非常理想的制造除尘器的好材料，克服了用钢铁制作除尘器腐蚀严重的缺点，除尘器结构简单，运行可靠，处理风量大，适应性强，除尘效率高投资省等优点，因此，花岗岩除尘器已经广泛应用于电力，化工、矿山、冶金、机械、建材、轻工、制药等行业各式锅炉的消烟除尘，起着保护环境造福人民的作用。
4.2.2 花岗岩水膜除尘器的结构与工作原理
基本结构：
1.
2. 文丘里管：文丘里管是由收缩管，喉管两部分构成，它有圆形和矩形两种，配置方式有立式和卧式两种结构。 除尘器：捕滴器主要有进气部分、筒体中段 ，溢水槽，引出段薄部分构构成，
捕滴器有圆形和倒锥形两种。
工作原理：
文丘里管是一个缩放管。喉部烟速最高，在喉部的入口将水均匀的喷入烟气中，高速的烟气将水进一步溶化成细小的水滴。烟气中的灰粒被湿润，比重加大而分离，使灰粒下沉。
除尘器是一个圆形筒体，循环水从上部溢水槽进入除尘器内沿内壁形成一层均匀的水膜。烟气从筒体下部切向或螺旋进入，在筒内做旋转运动，灰粒在离心力作用下
同烟气分离，烟气从筒体顶部旋转引出。灰粒甩到筒壁的水膜上。被水膜送到底部灰口排除，从而达到除灰的目的。[14]
4.2.3 花岗岩水膜除尘器的运行管理
1.除尘器运行前先开供水系统，待除尘器出灰口有水流出后方可启动引风机。
2.锅炉引风机停运转后随即停止向除尘器供水。
3.锅炉运行时除尘器不得缺水，更不能在缺水时干烧运行除尘器。
4.经常清理除尘器溢水槽，防止杂物堵塞。
5.除尘器底部出灰口每班搅拌一次。
6.及时修补除尘器漏水处、烟道、法兰漏风处。
7.冬季除尘器停运时必须排除溢水槽内的积水。
4.2.4 花岗岩水膜除尘器的选择
由原始数据可以查出尾部烟道出口烟量为：
Q 0=7.459×Bj=7.459×6321=47376 NM3/h （4-1）
由此可以确定花岗岩水膜除尘器的型号为Q/HSWV 20-1850/1000。其文丘里喷嘴为内置式耗水率为0.17×10-3（米/标米3烟气）耗水量为12t/h,除尘效率大于96%。
4.3 灰沟
4.3.1 厂内灰沟的设计原则
以往厂内灰沟的设计是建立在“清水明渠均匀流”的基础上的，而实际上灰沟中的介质即非清水，且其流速、水深也是变化的—即并非均匀流。如按照“均匀流”和清水进行估算，显然与实际情况不符，但如果按照有激流喷嘴考虑灰的附加阻力进行计算又非常复杂。实际上厂内灰沟是采用“自流沟加激流喷嘴”的方式运行，在设计中按照经验和习惯根据混合物流量来确定锒板半径，即简化了设计程序，事实上证明也是能满足生产需要的。特别要强调的是对于灰沟的起点、落灰渣点以及对于流量较小的支沟，激流喷嘴是必不可少的。而对于流量较大的主沟，当其流速已经能满足要求时，可以不设激流喷嘴。
灰沟的布置应力求短而直，如分期建设，要考虑扩建时便于连续。灰沟起点距落灰口前2-3米，灰沟起点沟深400毫米，坡度为1-1.5%，弯道半径为2米。
灰沟一般采用钢筋混凝土结构。为了防止腐蚀和磨损，沟底采用铸石镶板，铸石镶板的粗糙度系数为n=0.01。灰沟断面要考虑铸石镶板、激流喷嘴、有时还要考虑冲灰水母管的位置，铸石镶板以上的部位要考虑水位上升时不至于突然扩大。
4.3.2 激流喷嘴
每组除尘器落灰管前、灰沟相交或转弯处，以及较长的直沟段，中间一段一般设激流喷嘴，用来加速灰水混合物的流速，以防止灰沟中积灰。喷嘴一般设在落灰口前1.5-2.0米
处，喷嘴对准沟中心，并向下倾斜8o-15o，喷口离沟底250毫米，喷嘴前设阀门。
在本次设计中，在落灰管与灰沟相交出设置一个激流喷嘴，此外还有3个弯道，每个弯道设置一个激流喷嘴。本次设计中从灰沟到沉灰池共68米，每22米设置一个激流喷嘴，直沟段共设置2个喷嘴。综上所述，在这次设计中一共需要设计六个激流喷嘴。
4.3.3 灰沟的设计与计算
4.3.3.1 冲灰水量计算
冲灰水量包括冲灰器所消耗的水量和激流喷嘴所消耗的水量。当采用水膜除尘器时，还应该将其排水量计算在内。
（1）.灰沟激流喷嘴耗水量计算：
在本次设计中灰沟中激流喷嘴的直径采用φ14，通过直径可以从下表查出流量系数
表4-1
Qj=ϕjfj2gHcx⨯3600米3/时 （4-2）
=0.75×π×0.007×0.007×2⨯9.8⨯100⨯3600
=18.39米3/时
式中ϕj表示流量系数
fj表示喷嘴的横截面及（米2）
Hcx表示冲水水压（米水柱）一般为80-120米水柱 本设计选用100米水柱
由上面的关于激流喷嘴的一些叙述可以得出：
18.39∑Q6j（米3/时） （4-3） =110.34
（2）.水膜除尘器的排水量：
/Qsm=(1-bsm)Qsm（米3/时） （4-4）
=（1-0.2）×12
=9.6米3/时
式中bsm表示蒸发系数，取0.15-0.2，本次设计取0.2。
/ Qsm表示水膜除尘器的耗水量（米3/时）
4.3.3.2 灰沟中混合物计算
锅炉燃烧每小时所排出的最大灰量为：
Gh=ϕhGhzηch=22.7623吨/时 （4-5）
其中ϕh表示锅炉排出的灰在总灰渣量中所占的百分数，应采用锅炉厂所提供的数值，当未
取得厂家数据时其数值可参照表1选取，在本次设计中的锅炉为固态煤粉炉所以其数值可以选为90%
Ghz表示锅炉额定负荷时的灰渣量
ηch表示除尘效率，可参照表2选取数值，本次设计所用的除尘器为文丘里湿式除尘器，
所以选用数值为95%
排入灰沟中的全部冲灰水量的计算：
hQcx=Qsm+∑Qj=9.6+110.34=119.94米3/时 （4-6）
灰沟中混合物流量：
Qhs=gh
γh3米+Qhcx22.7627 +119.94=131.32米3/时 （4-7）2.00=
其中Qhs表示灰沟中的混合物流量（米3/时）
gh表示实际排入灰沟的灰量（吨/时）
γh表示灰的真实密度（吨力/米3）通过查下表可以得出
hQcx表示排入灰沟的全部冲灰水量（米3/时）冲灰水量可以通过水膜除尘器的用水量获得
4.3.3.3 灰沟锒板半径的选择
通过前面的分析，在一般情况下，电厂灰渣沟锒板半径采用R0150和R0225已经能满足实际要求。R0300锒板则可以满足特大流量的要求，这三种所能通过的流量参见下表：
通过上面的计算可以确定，在本次设计中选用的锒板半径为R0150。
在本次设计中灰沟到沉灰池的入口深度为1.75米。
4.4 出灰抓斗
出灰抓斗是用来清理沉灰池中积灰所用的装置，在本次设计中采用MHHZ电动葫芦桁架抓斗门式起重机，根据上面关于锅炉灰渣量的计算可以确定每小时锅炉所产生的积灰为
22.7627吨。由此可以确定本次设计所用的起重机的型号。其主要参数如下表所示：
表4-4
本产品说明：
1. 本产品额定起重量不包括抓斗自重，抓斗容量与跨度无关，用户可根据物料的容量选取抓斗的容量形式。本次设计中抓斗容量选取为1.5米3。
2. 本产品分两种装配形式，即抓斗开启方向与大车行走方向一致和相垂直两种，用户可根据需要选择。在本次设计中所选用的起重机抓斗开启方向应与大车行走方向一致。
3. 本产品无操作室。操作形式有两种：一种为手动电门操作，操纵者可以随着起重机行走，另一种为在地面某固定处操纵。在本次设计中选择的操作形式为手动电门操作。
4. 本产品用电缆供电。
5. 本产品适用于中小型锅炉房灰渣沉淀池出渣。
6. 本产品外形尺寸除LK外，在需要时可作修改，不再通知用户。
4.5 沉灰池
4.5.1 沉灰池的设计原则
锅炉的灰一般排到沉灰池，沉淀出水中的灰。因此，当灰排入沉灰池时，沉灰池的位置应尽可能靠近锅炉房。沉灰池的几何尺寸应根据灰浆量、流程、沉降速度以及外部输送条件等因素确定，有效总容积宜按照系统24-48小时的排灰量设计，其充满系数应按照0.8选取。沉灰池沿着流向应该有0.3%的坡度。沉灰池一般设两个，当一个池沉满出灰时，另一个池投入使用。沉灰池的排水宜循环使用。沉灰池还应该有抓斗起重机，在布置抓斗起重机时，抓斗的运行高度应该低于极限高度一米，抓斗的下缘与抓斗面的距离应大于0.5米。沉灰池中的抓斗起重机安装设计应该满足设计要求；当没有制造厂资料时，大车轨道两端应该设置安全尺寸和阻进器，安全尺寸的大小应能保证终点开关动作后大车的滑移距离，不应小于一米。大车行走速度每分钟不应超过四十米。
4.5.2 沉灰池的设计计算
沉灰池是用于沉淀锅炉除尘器的粉煤灰或混排灰渣的地方的地方。由于以往沉灰池按照平流式沉砂池的原理进行设计，而煤粉灰的粒径又较细。随着对异重流现象的研究，发现煤粉灰在沉淀池中的流态属于异重流。灰水混合物进入池中形成一定浓度的悬浮物层，此层灰粒的沉淀主要是靠相互之间的碰撞消耗能量而实现的，其沉淀效率极高，一般都在90%以上。影响沉淀效果的主要因素不是池子的长度而是池子的深度和宽度。
一．沉灰池的计算：
1．原始资料：
（1）确定每吨干灰在水中（沉灰池中）所占的容积ρ。根据一些电厂的实测资料汇总如下：
煤粉灰：ρ=1.20-1.40（米3/吨）
（2）排入沉灰池的灰量Gh=22.7623（吨）以及灰水混合物流量Qhs=131.32米3/时
（3）沉灰池有关参数的确定：
①沉灰池的有效容积应根据外部运输条件确定，一般可按照系统24-48小时的灰量考虑。
②沉灰池个数，一般设两个，一个运行，一个清灰。
③沉灰池贮灰部分的充满系数按0.8考虑。
2．计算步骤：
（1）沉灰池的有效设计容积：
V=1.25vG米3
式中v表示每吨干灰在沉灰池中的容积（米3/吨）。则
Ghv=ρ=22.7627 =11.38135米3/吨 （4-8）2
G表示沉灰池贮灰周期内锅炉的排灰量，按系统24-48小时的排灰量考虑。
在本次设计中选用的的贮灰周期为48小时。
1．25为考虑沉灰池的充满系数为0.8时的系数。
由次可以计算出
V=1.25vG （4-9）
=1.25⨯11.38135⨯48
=682.881米3
考虑到实际中的各种因素在本次设计中沉灰池容积选为700米3
（2）沉灰池的宽度B：
沉灰池的宽度可以根据出灰抓斗的跨度以及布置条件来确定。通过上面的出灰
抓斗的型号可以确定出灰抓斗的跨度为12米。由此可以确定B=12米。
（3）沉灰池的平均有效深度h1：
沉灰池的平均有效深度一般应大于等于2.5米。在本次设计中沉灰池的有效深度
选取为4米。
（4）沉灰池的面积F：
F=V700==175米2 （4-10） h14
（5）沉灰池长度L:
L=F175 ==16米 （4-11）B12
（6）决定异重流厚度h2：
异重流厚度与上升率（溢流率）vsh、单宽流量q、灰水重量浓度P等一系列因
数有关。当vsh增大，h2也增大。P增大，h2减少。q增大，使得池中灰水紊动加剧，也使得h2增大，一般情况下h2取值应该在2-2.5米。在本次设计中h2取2米。
（7）确定沉灰池的深度H：
H=h1+h2+h3+h4 （4-12）
=4+2+0.5+1
=7.5米
式中h1表示沉灰池平均有效深度（米）
h2表示异重流厚度（米）
h3表示清水层厚度（米），这是为了防止浑水自溢水孔而考虑的，一般取
0.3-0.5米。在本次设计中选用的清水层厚度为0.5米。
h4表示保护层深度（米），有沉灰池至池顶的高度，由布置而定》在本次
设计中保护层深度选为1米。
通过上面关于对沉灰池的计算可以确定沉灰池的有效设计容积为700米3，沉灰池的宽度B为12米，沉灰池长度L为16米，沉灰池的平均有效深度h1为4米，沉灰池总的深度为7.5米。
4.5.3 沉灰池的布置
4.5.3.1 沉灰池的排水形式
一般在沉灰池起端设配水槽，此槽内可设溢流沟，灰水由管道接入配水槽的溢流沟内，由溢流沟均匀从进水孔进入沉灰池。进水孔可以设计成高于溢水孔，也可以设计成低于溢水这样可以使进水池流量较稳定，使池首沉灰不被进水冲起。在本次设计中要求进水孔设计要高于溢水孔[18]。
4.5.3.2 排水设施
沉灰池后一般设清水池，亦应考虑抓斗可进入其内清灰。
沉灰池在正常运行时，其排水通过长条形溢水孔排入清水池。抓灰前则通过不同标高的排水孔将水放空，然后进行抓灰。清水池的排水可根据地形采用水泵或自流排除。 本次沉灰池的设计是根据，冀州热电厂的四号炉技改工程做的其沉灰池的布置和参数可参见图纸：沉灰池。
4.6 灰水泵
4.6.1 泵的分类
泵是一类能将原动机的机械能转化成被输送流体的压力势能和动能的流体机械。按照其工作原理不同可以将泵大致分为三类：
1.
2.
3. 叶片式泵。工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续的传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处的泵。例如：离心式、轴流式、混流式泵。 容积式泵（又称定排量式泵）。通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵。根据机械运行方式的不同还可以分为往复式和回转式。 其他类型的泵。无法归入前面两大类型的泵。这类泵的主要特点是利用具有较
高能量工作流体来输送能量较低的流体。例如，液环泵、射流泵等。
4.6.2 离心式水泵的工作原理
离心式水泵的主要部件是叶轮，当原动机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，即叶片对流体沿它的运动方向做功，从而使流体压力势能和动能增加。与此同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去，并以很高的速度流出叶轮，进入压出室，再经扩散管排出，这个过程称为压水过程。同时，由于叶轮中心的流体流向边缘，在叶轮中心形成低压区，当它具有足够的真空时，在吸入端压强的作用下流体经吸入室流入叶轮，这个过程为吸水过程。由于叶轮连续的旋转，流体也就连续的排出、吸入，形成离心式水泵的连续工作。
4.6.3 灰水泵的选择
灰水泵的选择是指，用户根据使用要求，在灰水泵的已有系类产品中，选择一种适用、
而不需要另外设计、制造的泵的过程。[17]
选择的总的原则是：所选择的设备在系统中能够安全经济的运行。
选择的主要内容是：确定灰水泵的型号、台数、规格（大小）、转速以及与之配套的原动机功率。其具体选择程序大致如下：
1.
2.
3.
4. 充分了解整个装置的用途、管路布置、地形条件、被输送流体的状况（如被输送流体的温度、密度、以及当地大气压强）以及运行条件等原始资料。 根据实际要求，确定最大流量和最大扬程或最大全压。然后视用途不同分别加上适当的安全裕量，作为选用灰水泵的依据。 根据已知条件，选用适当的灰水泵的类型（并同时考虑选择流量调节方式）。 在选定了泵的规格以后，要检验泵在系统中的运行情况，看它在流量、扬程变
化范围内，灰水泵是否处在高效区工作。如果运行工况点偏离最高效率区，则
说明此泵在系统中运行的经济性不佳，应当考虑重新选择。
根据上面灰水泵的选择程序和前面的计算可以确定本次设计所选用的灰水泵的型号为150SV-SP,其转速为每分钟700转，流量为每小时396立方米，扬程为13.2米，效率为53%，传动方式为BD，配套电机为Y280S-6。为了防止由于水泵出现问题以至于影响到整个电厂的正常运行的现象发生，所以灰水泵应该设置两台，一台运行，一台备用。
4.6.4 泵房的设计要求
灰水泵电动机的底座应高出地面200-300mm，泵房底层应设2台电动排水泵，也可设一台电动排水泵和一台低压水利喷射器。排水泵的容量不应小于50m3/h，水力喷射器作为排水泵的备用其容量不应小于30m3/h。当用卧式水泵时，其电动机底座应高出地面1.0米。轴封水泵宜布置在泵房的零米层上。
本课题除灰设计是根据冀州热电厂的四号炉技改工程作的，其除灰系统及其流程可参考图纸：沉灰沟平面布置图。
结 束 语
本文为了更有效地利用能源，避免浪费。从设计入手，以优化除灰渣系统，精心设计装置，选用高效的设备，保证除灰渣系统安全、稳定、长周期的运行。
本文是经过广泛收集资料精心完成的，形式上力求简明扼要，计算过程简单化，避免了冗长藏的一般叙述；内容上可靠实用，数据准确，并附有图表可供选用；在制图上，自己动手绘制了除灰渣系统图和除灰渣设备安装图。
除灰渣系统是关系到电厂是否能够正常运行的重要环节。本文主要了阐述了除灰渣系统的设计和计算及各种设备的选用。本文共分为四章。第一章为绪论部分，阐述了该设计的研究背景和意义，以及本文的主要任务；第二章概述了除灰渣系统的各种设备及其作用并列出了各种原始数据；第三章着重对除渣系统进行了设计，并选取了除渣的设备；第四章设计了除灰系统，选取了积灰输送设备，并对输送设备的参数进行了计算，据此选取了驱动设备，此外我还通过原始数据设计了灰沟、沉灰池和泵房。
本文章注意资料的更新和翔实，例如搜集了工程设计中常用的工程技术数据；对除灰渣系统设备的选型等方面，收集了大量的最新资料。
本文针对小型热电联产部门的除灰渣系统方面作了设计，不但对除灰渣系统整体作了介绍，并在设备的选用及人员配用方面作了说明，同时也在节约占地，降低电耗，留有扩建余地等方面作了考虑。最终以能保证向电站提供可靠的除灰渣系统，以机械化代替繁重的劳动力，保证锅炉安全稳定的运行。
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体工程.2004年第4期.
致 谢
本次小型热电联产机组除灰渣系统的设计和计算由梁振山教授担任导师，在此次设计过程中，梁振山老师给予了大力支持和具体指导，梁振山老师还提供了许多有价值的参考资料，在我写论文遇到困难的时候，梁振山老师总是能从百忙之中抽出时间来给我耐心讲解；在绘图过程中，梁振山老师指导并校核了我的制图工作；在本文章完成时，梁振山老师对本文进行了认真地审阅，提出了许多宝贵的意见和建议。同时，本论文的顺利完成所有老师们以及本班同学们的帮助是密不可分，感谢向我提供帮助的所有老师和同学们。另外,感谢动力系为我们提供的良好的上机环境和营造的良好学习氛围。本文作者由衷地感谢所有支持、帮助和关心过本篇论文工作的老师和同学们。
毕 业 设 计(论文)
题 目 热电联产小型锅炉除灰渣的设计和计算
院 系
专业班级
学生姓名
指导教师 动力工程系 热能与动力工程专业04K1班 黄明 梁振山
二○○八年六月
热电联产小型锅炉
除灰渣的设计和计算
摘 要
除灰渣系统是每个电厂必不可少的重要组成部分，除灰渣系统的设计是否经济合理不仅影响到电厂的发电效率和锅炉是否能够安全可靠的运行还会对周围的环境造成很大的影响。因此在本次设计中我力求对除灰渣系统的设计达到合理、安全、可靠的目的。除灰渣系统包括除渣系统和除灰系统两方面。
在本次设计中，我在搜集的大量资料的基础上，根据各种原始数据，确定除灰渣方案，合理地设计渣斗、灰沟、泵房和沉灰池.通过计算灰渣的输送量，选择和设计了输送灰渣的装置，并计算输送装置的主要参数，合理选择驱动装置。最后选择各种辅助设备。总之，我最终的任务是通过对除灰渣系统的设计能保证电站锅炉的正常运行，以机械化代替体力劳动，保证除灰渣设备安全、经济的运行。
关键词：除灰渣系统；设计；计算；设备。
DESIGN AND CALCULATION THE ASH AND SLAG DISPOSAL SYSTEM OF COGENERATION SMALL SCALED BOILER
Abstract
The ash and slag disposal system is an important and essential part in each power station.The design of the ash and slag disposal system whether or not economical and reasonable not only influence the efficiency of power station’s generate electricity,but also can influence boiler’s safety and credibility in a run process and would to result a large influence of environment. The ash and slag disposal system have two part,each one is ash disposal,orther one is slag disposal.
In this design , I collect a great deal of data.Base on various of date can ensure ash and slag scheme, reasonable design slag filler,ash storage,pump house and settling pit. Pass counting the transport quantity of ash and slag,elect and design the equipment of ash and slag transport,and this equipment’s main parameter,elect drive equipment with reason.At the last elect assistant.In a word,my final task is design the ash and slag disposal system,this can ensure the boiler of power station run in normally, replace manual labor by mechanization,ensure the ash and slag disposal system can run in a safety and economic state.
Keywords: ash and slag disposal system, design, calculate, equipment
目 录
摘 要 ........................................................................ I Abstract ..................................................................... II
1 绪论 ...................................................................... 1
1.1 热电联产小型锅炉除灰渣的背景及研究意义 .................................. 1
1.2 热电联产小型锅炉除灰渣的现状 ............................................ 1
1.3 本文的主要内容 .......................................................... 1
2 概述 ...................................................................... 2
2.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的概况 ........................................ 2
2.2热电联产小型锅炉除灰渣系统 ............................................... 2
2.3热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本参数 ..................................... 2
2.3.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本要求和原则 ............................. 3
2.3.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统的原始数据 ................................... 3
3 除渣系统的设计和设备的选用 ................................................ 5
3.1 除渣系统概述 ............................................................ 5
3.2 冷渣器 .................................................................. 5
3.2.1 冷渣机的作用 ........................................................... 5
3.2.2 冷渣机的选择 ........................................................... 5
3.3 螺旋输送机 .............................................................. 6
3.3.1 螺旋输送机的特点和应用范围 ............................................. 6
3.3.2 螺旋机的选择 ........................................................... 7
3.3.3 螺旋机的使用与维护 ..................................................... 7
3.4 链条输送机 .............................................................. 7
3.4.1 链条输送机的优点和工作原理 ............................................. 8
3.4.2 链条输送机的选择 ....................................................... 8
3.5 渣斗 .................................................................... 8
3.5.1 渣斗的设计原则 ......................................................... 8
3.5.2 渣斗的设计计算 ......................................................... 8
4 除灰系统的设计和设备的选用 ............................................... 10
4.1 除灰系统概述 ........................................................... 10
4.2 花岗岩水膜除尘器 ....................................................... 10
4.2.1 花岗岩水膜除尘器的概况 ................................................ 10
4.2.2 花岗岩水膜除尘器的结构与工作原理 ...................................... 10
4.2.3 花岗岩水膜除尘器的运行管理 ............................................ 11
4.2.4 花岗岩水膜除尘器的选择 ................................................ 11
4.3 灰沟 ................................................................... 11
4.3.1 厂内灰沟的设计原则 .................................................... 11
4.3.2 激流喷嘴 .............................................................. 11
4.3.3 灰沟的设计与计算 ...................................................... 12
4.3.3.1 冲灰水量计算 ........................................................ 12
4.3.3.2 灰沟中混合物计算 .................................................... 12
4.3.3.3 灰沟锒板半径的选择 .................................................. 13
4.4 出灰抓斗 ............................................................... 13
4.5 沉灰池 ................................................................. 14
4.5.1 沉灰池的设计原则 ...................................................... 14
4.5.2 沉灰池的设计计算 ...................................................... 15
4.5.3 沉灰池的布置 .......................................................... 17
4.5.3.1 沉灰池的排水形式 .................................................... 17
4.5.3.2 排水设施 ............................................................ 17
4.6 灰水泵 ................................................................. 17
4.6.1 泵的分类 .............................................................. 17
4.6.2 离心式水泵的工作原理 .................................................. 17
4.6.3 灰水泵的选择 .......................................................... 17
4.6.4 泵房的设计要求 ........................................................ 18
结束语 .................................................................... 19
参考文献 .................................................................. 20
致谢 ...................................................................... 21
1 绪论
1.1 热电联产小型锅炉除灰渣的背景及研究意义
煤经锅炉燃烧后，产生的不可燃固态残余物称为灰渣。通常将由层燃炉炉排后面的渣斗或煤粉炉冷灰斗排出的固态残余物称为渣，而将由烟气从锅炉炉膛带出的固态燃烧残余物称为灰。颗粒度较大的一部分灰粒子沉积在烟道中或者烟道中的受热面管子表面上。在除尘器中，大部分灰粒子又与烟气分离开来，余下的一小部分灰粒子则随烟气经烟囱排入大气[1]。
灰渣是火电厂锅炉燃烧的废物，要把它及时地清除[2]。要完成对小型热电联产电站的除灰渣系统的设计与计算，首先确定除灰渣方案并画出除灰渣系统图，设计并选择除渣设备，设计计算储渣场或储渣斗。其次计算灰水量、灰水管阻力，选择灰水泵，设计计算沉灰池、灰水泵房，设计灰沟选择激流喷嘴。然后画出除灰渣施工图。
1.2 热电联产小型锅炉除灰渣的现状
除灰渣系统近些年来发展很快，从传统的水力除渣到现在新兴的干式排渣系统，很好的保护环境，节省能源提高电厂效益[3]。灰渣排除是一项繁重的工作，劳动强度大，应注意适当提高机械化程度。一般小型电站每小时灰渣量达1.5t以上时，宜采用机械化方式；每小时灰渣量在1.5t以下时，宜采用简易机械化方式。
小型机组采用何种除灰渣系统方式与煤的品质，灰渣的特性，电厂的布置要求，当地的具体情况，整个电厂的配置水平等有密不可分的关系。目前常用的设备主要有刮板除渣机、链条除渣机、单斗提升机、框链除灰机、螺旋除渣机（细灰1700C）、圆盘除渣机、马丁式除渣机和带式除渣机等[4]。
本课题采用机械化除灰渣方法，思路是采取灰渣分除，干式除渣，水力除灰的方法，除灰水循环利用，以免造成水资源的浪费。在本课题中我所选用的除渣设备主要有冷渣器、螺旋除渣机、链条除渣机除灰设备采用湿式除尘器。
1.3 本文的主要内容
燃煤电厂的除灰渣系统是电厂对周边环境造成污染的一个重要因素，减少甚至避免除灰渣系统对环境的污染是除灰渣系统的设计、运行必须考虑的问题。
对现行电厂进行锅炉除灰渣系统的核算很重要。可以降低了厂用电率，减轻了职工的劳动强度，节约了生产用水，提高了锅炉运行的经济。
本课题采用干除渣水力除灰方式，其除灰水循环利的方法进行设计。锅炉燃烧产生的渣可以通过冷渣器、螺旋除渣机、链条除渣机运到渣斗上再装到卡车上直接拉走。锅炉燃烧产生的灰通过湿式除尘器、灰沟到沉淀池，灰沉淀完以后由出灰抓斗运到堆灰场由汽车运走。
2 概述
2.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的概况
现在电厂普遍采用灰渣分除的方法进行除灰渣，通常包括，锅炉底部渣的处理和水膜除尘器飞灰的处理。相对于迅速发展的燃烧技术，一些与之配套的辅机设备还有待进一步完善，锅炉排渣除灰问题是非常重要的。然而不同的电厂由于机组和燃烧煤种性质的不同，所以所用的除灰渣系统也各有不同。但基本上都遵循以下基本原则和要求：
(1)能及时、连续、高效地把排放的炉底渣迅速冷却到安全温度以下。
(2)运行故障少，检修工作量少，做到长期稳定、安全、可靠地运行。
(3)能有效地回收炉底渣的余热，提高锅炉热效率。
(4)材料消耗少，成本低，运行费用少。
本课题采用干除渣水力除灰方式其除灰水循环利这样的设计可以节省大量的水资源。
2.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统
热电联产小型锅炉除灰渣系统应根据灰渣量、灰渣的化学、物理特性、除尘器、灰沟型式、水质、水量、电厂与储渣斗的距离和高差、地质、地形、气象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。根据所要研究的内容决定本课题采用干除渣、水力除灰，灰水重复利用的方法进行除灰渣设计。
锅炉燃烧产生灰渣。其中的渣通过冷渣机冷却后到达螺旋输送机，然后由螺旋输送机送到链条输送机再由链条输送机送到渣斗中最后从渣斗中出来的渣有汽车拉走进行综合利用。锅炉燃烧产生的灰则通过文丘里湿式除尘器到达灰沟，通过灰沟将灰输送到沉灰池中进行沉淀，沉淀完以后把沉灰池上部的清水用灰水泵抽走使其回到文丘里除尘器中进行循环利用，而沉灰池中的灰则通过出灰抓斗清理出去然后将其用卡车拉走进行综合利用。
2.3 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本参数
除灰渣系统排出的总灰渣量应按照锅炉最大连续蒸发量时设计煤种灰渣量计算，并根据工程具体要求用校核煤种的灰渣量进行校核。锅炉各部分排放的灰渣量应按照锅炉厂提供的灰渣分配比例进行设计计算，在未取得锅炉制造厂家提供的数据是，其数值可参照表1选取。
除尘器的效率应采用厂家提供的数据，在未能取得厂家提供的数值时可参照下面表2选取。
表2-2 各式除尘器效率
灰渣密度应由实验取得，在未取得实际数据时，可参照下列数据选取：
（1） 堆积密度：
干灰 0.7-0.75 t/m3
固态渣 0.8-1.00 t/m3
液态渣 1.2-1.4 t/m3
湿灰 1.2-1.4 t/m3
湿固灰渣 1.3-1.4 t/m3
湿液灰渣 1.6-1.8 t/m3
磨煤机排石子煤 2-2.5 t/m3
灰场堆积密度 1 t/m3
（2） 真实密度：
干灰 2-2.2 t/m3
固态渣 2.2-2.4 t/m3
液态渣 2.4-2.7 t/m3
磨煤机排石子煤 3.5-4 t/m3
2.3.1 热电联产小型锅炉除灰渣系统的基本要求和原则
电站除灰系统的设计，必须认真执行国家的基本建设方针，体现社会主义的技术经济政策。设计方案要力求技术进步做到安全可靠，经济合理，安装维修方便，并应符合环境保护的有关规定，同时要考虑节约能源。除灰渣系统设计应在不断总结生产实践和科学实验的基础上，结合工程具体情况，积极慎重的采用成熟的新技术、新材料和新设备。[5]
2.3.2 热电联产小型锅炉除灰渣系统的原始数据
1．煤质资料
2．原始数据：
锅炉效率：η=85.75℅
锅炉蒸发量：D=35 t/h
蒸汽压力：P =3.28Mpa (39ata)
蒸汽温度：t=4500C
给水温度：tgs=1500C
锅炉台数：4台
锅炉发展台数：2台
锅炉有效吸热量：
（ig1-igs）×103+D×(ips-igs) ×103 Q1=35×
=35×(796.1-151) ×103+35×0.05×(265-151) ×103
=22778000 大卡/时
锅炉燃煤量：
22778000/(4000×85.72)=6643 kg/h B1=Q1/(Qr×η1)=100×
B=B1×(1-q4/100)=6643×(1-4.85/100)=6321 kg/h
=6.321 t/h
尾部烟道出口烟量：Q 0=7.459×Bj=7.459×6321=47376 NM3/h
3 除渣系统的设计和设备的选用
3.1 除渣系统概述
锅炉排渣装置的选择和布置，主要应考虑满足生产需要，控制、操作、检修方便，技术上先进，经济上合理，保证锅炉的正常安全的运行。此外还应该执行环境保护的有关规定，因地制宜的积极配合满足灰渣综合利用的要求[6]。
排渣系统的选型和布置方式，应根据灰渣量和灰渣的化学物理特性，排渣装置的形式，锅炉房与渣斗之间的距离和高度差，当地的地质、地形和气象条件，以及灰渣的综合利用和环境保护等条件，通过技术经济比较后确定。
锅炉排渣系统的容量应该按照其排出的渣的总量来设计。该量则应按照锅炉最大连续蒸发量时的燃用设计煤种的灰渣量来计算，并可以工程具体条件用校核煤种时的灰渣量来进行校核。[7]
锅炉各种除渣设备在运行中均受到灰粒的磨损作用，如冷渣器、螺旋输送机、链条输送机等均受到严重的磨损，使用寿命不长，因此提高这些设备和部件的耐磨性是改进除渣设备、提高运行可靠性和经济性的关键。
3.2 冷渣器
3.2.1 冷渣机的作用
冷渣机将炉渣温度从950℃左右降到100℃以下，其输送量可随锅炉床压进行无级调速，并能实现锅炉连续排渣。冷渣机、螺旋输送机、链条输送机为集中控制加就地手工操作。控制信号纳入锅炉DCS控制室。为保证炉渣运输及设备安全运行，各设备之间均有联锁装置，当顺渣排出时停，逆渣排出则启动，各参与联锁的设备也可以解除联锁；另外，还设有启动、停机及事故灯光音响信号。
3.2.2 冷渣机的选择
1） 选择冷渣机的基本原则和要求
为选择符合自己需要的冷渣机，选择冷渣机应遵循以下基本原则和要求：
(1)能及时、连续、高效地把排放的炉底渣迅速冷却到安全温度以下。
(2)运行故障少，检修工作量少，做到长期稳定、安全、可靠地运行。
(3)能有效地回收炉底渣的余热，提高锅炉热效率。
(4)材料消耗少，成本低，运行费用少。[8]
2） 渣量计算：
锅炉额定负荷时的灰渣量计算
Ghz=Gm×[Aν/(100+Qν100)]=26.623t/h (3-1) DW×q4)/(8100×
Ghz表示锅炉每小时所产生的最大灰渣量（吨/时）
Gm表示每台锅炉额定负荷时消耗的煤的量（吨/时）
Aν表示燃料应用基灰分（%）
Qν
DW表示燃料应用基低位发热量（大卡/公斤）
q4表示锅炉机械未完全燃烧损失（%）
锅炉最大排渣量的计算
由表1可得固态排渣炉排出的渣量占灰渣总量的10%可得：
10%=2.6623t/h （3-2） Gz=Ghz×
通过计算可以确定冷渣机的选择为除渣能力为5t既LZ-5
3.3 螺旋输送机
3.3.1 螺旋输送机的特点和应用范围
螺旋输送机（以下简称螺旋机）是一种不带挠性牵引构件的连续输送设备，它利用旋转的螺旋将被输送的物料沿固定的机壳内表面推移而进行输送工作，其情况好象被持住不能旋转的螺母沿螺杆作平移运动一样，使物料不与螺旋一起旋转的力是物料的重力和机壳对于物料的摩擦力[15]。
螺旋机的优点是:
（1）构造简单，横截面尺寸小，制造成本低。
（2）便于在中间位置进行加载或卸载。
（3）操作安全方便。
（4）沿整个螺旋机、机盖可以良好的密封，因此在输送过程中被输送物料能够跟外界隔离。
螺旋机的缺点是:
（1） 在移动物料时要克服物料与机壳的摩擦力，因此单位动力消耗大。
（2） 在移动过程中，由于螺旋的作用，材料有相当严重的粉碎。
（3） 螺旋及机壳有强烈的磨损特别是吊轴和瓦轴极易磨损。
由于上述优缺点，限定了螺旋机的使用范围。但是它在各工业部门中广泛的用来输送各种各样的粉状、粒状和小块物体，如煤粉、面粉、水泥、砂类、谷类、块煤、石子以及煤灰等。但不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料，因为这些物料在输送时会粘结在螺旋上，并随之旋转而不向前移动，或者在吊轴承出形成物料的积塞，而使螺旋机不能正常工作。
螺旋机由于由于利用螺旋旋转而推移物料因此物料的有效流通断面较小，故不宜输送大块物料。螺旋机由于功率消耗大，因此多用在较低或中等运送量及运送长度不大的情况下（小于70米，且为50米以下较佳，对于阻力系数较大的物块不宜超过30米，超过30米应采用双端驱动）。
3.3.2 螺旋机的选择
有上面的密度表可以查出固态渣的真是密度为2.2-2.4t/m3其堆积密度为0.8-1.0t/m3，在上面的渣量计算中算出锅炉每小时的最大排渣量为2.6623t/h由此可以得出每小时锅炉产生的固态渣的真实体积为:
V=M/ =2.6623/2.2=1.21m3 （3-3） 由此可以选择出的螺旋输送机的型号为LS 400×8×71-M2
其中L表示螺旋输送机，S表示为水平式，400表示螺旋直径mm，8表示螺旋机长度m，71表示为选用的转速r/min，M2表示轴承类别（M1为滚动轴承，M2为滑动轴瓦）。
3.3.3 螺旋机的使用与维护
螺旋输送机是用来输送粉状，粒状，小块物体的一般用途的输送机，各种轴承均处于灰尘之中工作，因此在这样的工作条件下的螺旋输送机的合理操作与保养就具有更大的意义，螺旋机的操作与保养主要要求如下：
1.螺旋机的加料应当均匀，否则容易造成输送物料的积塞，驱动装置的过载，使整台机器过早坏掉。
2．螺旋机应在机壳内有输送无聊时起动，即无负荷起动，起动后始向输送机加料。
3.为了保证螺旋输送机无负荷起动的要求，输送机在停车前停止加料，等机壳内输送材料已被输送完毕以后，方停止运转。
4.被输送的物料内不得混入坚硬的大块物料避免螺旋卡死而造成螺旋机的 损坏。
5.在使用中经常检视螺旋机各机件的工作状态，注意各卡紧固件是否松动，如果发现有机件松动，则应立即拧紧螺钉，使之重新禁固。
6.应当特别注意联接螺旋钢管与联接轴的螺钉是否松动掉下或者剪断，如发现系等现象，应立即停车，并校正之。
7.螺旋机的机盖在输送机运转时不应取下，以免发生事故。
8.螺旋机各运动机件应经常加润滑油。
螺旋机驱动装置的减速机内应用汽油机润滑油HQ-10(CB485-84)隔三个月换油一次。 平衡联轴器应用4#高温润滑油脂ZN6-4,(GB501-88)输送机停车时加入即可。
螺旋机两端的轴承箱内应用轴承脂，ZG-3,(GB501-88)
应经常向螺旋机的各个吊轴承油杯内加入ZG3轴承脂当物料的温度超过80℃时，应改用ZN2钠基润油脂（GB501-88）
注：所有润滑材料均可以用性质相同者代替。
9.螺旋机特别是驱动装置应定期加以拭擦，以保持清洁。
10.螺旋机运转过程中发生任何不正常现象均加以检查，并消除之，不得强行运转。
3.4 链条输送机
3.4.1 链条输送机的优点和工作原理
链条输送机具有下述优点：除渣劳动强度大为减轻，环境卫生、安全生产条件亦得到充分保证。本设备所需操作极少，每班仅需一名工作人员开启关闭电源和一般性巡视，就能使除渣工作顺利进行。[16]
链条输送机是连续输送设备，它能将灰渣做水平和倾斜运输。
其工作过程是这样的：锅炉燃烧产生的渣通过冷渣器和螺旋输送机以后到达链条输送机，渣不需要其他装置就直接被送到渣斗中达到了除渣的目的。
链条输送机工作原理如下：电机通过皮带、皮带轮驱动变速机，由变速机进行减速及变速，再通过链条带动小链轮运动。使得锥齿轮转动，通过立轴将动力传给大链轮。再由大链轮经过链条带动大链轮转动。这样达到输送锅炉出渣的目的。
3.4.2 链条输送机的选择
链条输送机可以选用除渣能力为5t的输送机
其设备的主要参数为：
除渣能力 每小时为零到五吨，传动星形链轮转速 每分0.676转，链条运行速度为每分钟1.35米，提升角度（水平投影）为250设计长度为10米，电动机（能正反转）为 JO2-51-6,5.5瓦。
3.5 渣斗
3.5.1 渣斗的设计原则
渣斗是用来储存锅炉燃烧所剩余的渣的设备，对其进行设计时应该考虑下列原则：
（1）当小型电站由于场地狭窄或布置困难而不能布置渣场时，才设计渣斗。其容积应视运输条件而定，一般取一到两昼夜的渣量。
（2）在寒冷地区为了防止渣斗结冰，应该有保暖设施，如在斗内或出口处装设蒸汽管，使其温度保持在零上五摄氏度以上[9]。
（3）渣斗一般为钢筋混凝土结构，斗内壁应抹光，其倾角不小于60o;斗的出口尺寸不应小于600×600mm[10]。
（4）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，如火车不通过渣斗下面时可以减少至3.5m。本设计则采用汽车运输的方式。
3.5.2 渣斗的设计计算
由上面的原则可以确定本次设计渣斗的容积选择为两昼夜。
两昼夜即48小时该锅炉所产生的渣量最大为：
M总=Gz×48=2.6623×48=127.7904t （3-4）
其堆积体积为：
有上面可以查出渣的堆积密度为0.8-1.00t/m3为了保证渣斗有足够大的容积在本次设计中渣的堆积密度选择为1.00t/m3，可以得出48小时锅炉燃烧所产生的渣的最大体积为：
V总=M总/1.00=159.7824 m3 （3-5）
由此可以确定渣斗的体积为160 m3。
本次设计是根据冀州热电厂的四号炉技改工程进行的，其除渣流程可参见图纸：除渣系统流程图。
4 除灰系统的设计和设备的选用
4.1 除灰系统概述
火力发电厂除灰系统设计，必须认真执行国家的基本建设方针，体现社会主义的技术经济政策。设计方案要力求技术进步做到安全可靠，，经济合理，安全维修方便，并应符合环境保护的有关规定，同时要考虑节约用水、节约能源[11]。除灰系统应按电厂规划容量全面规划并考虑分期建设，亦可以根据机组分期建设情况通过技术经济比较后一次建成。
锅炉除灰系统的容量应该按照其排出的灰的总量来设计。该量则应按照锅炉最大连续蒸发量时的燃用设计煤种的灰渣量来计算，并可以工程具体条件用校核煤种时的灰渣量来进行校核。[12]
锅炉各种除灰设备在运行中均受到灰粒的磨损作用，如文丘里湿式除尘器、灰水泵等均受到严重的磨损，使用寿命不长，因此提高这些设备和部件的耐磨性是改进除灰设备、提高运行可靠性和经济性的关键[13]。
4.2 花岗岩水膜除尘器
4.2.1 花岗岩水膜除尘器的概况
花岗岩除尘器采用花岗岩石砌筑，它具有硬度大耐酸耐碱，热稳定性能好的特点，是一种非常理想的制造除尘器的好材料，克服了用钢铁制作除尘器腐蚀严重的缺点，除尘器结构简单，运行可靠，处理风量大，适应性强，除尘效率高投资省等优点，因此，花岗岩除尘器已经广泛应用于电力，化工、矿山、冶金、机械、建材、轻工、制药等行业各式锅炉的消烟除尘，起着保护环境造福人民的作用。
4.2.2 花岗岩水膜除尘器的结构与工作原理
基本结构：
1.
2. 文丘里管：文丘里管是由收缩管，喉管两部分构成，它有圆形和矩形两种，配置方式有立式和卧式两种结构。 除尘器：捕滴器主要有进气部分、筒体中段 ，溢水槽，引出段薄部分构构成，
捕滴器有圆形和倒锥形两种。
工作原理：
文丘里管是一个缩放管。喉部烟速最高，在喉部的入口将水均匀的喷入烟气中，高速的烟气将水进一步溶化成细小的水滴。烟气中的灰粒被湿润，比重加大而分离，使灰粒下沉。
除尘器是一个圆形筒体，循环水从上部溢水槽进入除尘器内沿内壁形成一层均匀的水膜。烟气从筒体下部切向或螺旋进入，在筒内做旋转运动，灰粒在离心力作用下
同烟气分离，烟气从筒体顶部旋转引出。灰粒甩到筒壁的水膜上。被水膜送到底部灰口排除，从而达到除灰的目的。[14]
4.2.3 花岗岩水膜除尘器的运行管理
1.除尘器运行前先开供水系统，待除尘器出灰口有水流出后方可启动引风机。
2.锅炉引风机停运转后随即停止向除尘器供水。
3.锅炉运行时除尘器不得缺水，更不能在缺水时干烧运行除尘器。
4.经常清理除尘器溢水槽，防止杂物堵塞。
5.除尘器底部出灰口每班搅拌一次。
6.及时修补除尘器漏水处、烟道、法兰漏风处。
7.冬季除尘器停运时必须排除溢水槽内的积水。
4.2.4 花岗岩水膜除尘器的选择
由原始数据可以查出尾部烟道出口烟量为：
Q 0=7.459×Bj=7.459×6321=47376 NM3/h （4-1）
由此可以确定花岗岩水膜除尘器的型号为Q/HSWV 20-1850/1000。其文丘里喷嘴为内置式耗水率为0.17×10-3（米/标米3烟气）耗水量为12t/h,除尘效率大于96%。
4.3 灰沟
4.3.1 厂内灰沟的设计原则
以往厂内灰沟的设计是建立在“清水明渠均匀流”的基础上的，而实际上灰沟中的介质即非清水，且其流速、水深也是变化的—即并非均匀流。如按照“均匀流”和清水进行估算，显然与实际情况不符，但如果按照有激流喷嘴考虑灰的附加阻力进行计算又非常复杂。实际上厂内灰沟是采用“自流沟加激流喷嘴”的方式运行，在设计中按照经验和习惯根据混合物流量来确定锒板半径，即简化了设计程序，事实上证明也是能满足生产需要的。特别要强调的是对于灰沟的起点、落灰渣点以及对于流量较小的支沟，激流喷嘴是必不可少的。而对于流量较大的主沟，当其流速已经能满足要求时，可以不设激流喷嘴。
灰沟的布置应力求短而直，如分期建设，要考虑扩建时便于连续。灰沟起点距落灰口前2-3米，灰沟起点沟深400毫米，坡度为1-1.5%，弯道半径为2米。
灰沟一般采用钢筋混凝土结构。为了防止腐蚀和磨损，沟底采用铸石镶板，铸石镶板的粗糙度系数为n=0.01。灰沟断面要考虑铸石镶板、激流喷嘴、有时还要考虑冲灰水母管的位置，铸石镶板以上的部位要考虑水位上升时不至于突然扩大。
4.3.2 激流喷嘴
每组除尘器落灰管前、灰沟相交或转弯处，以及较长的直沟段，中间一段一般设激流喷嘴，用来加速灰水混合物的流速，以防止灰沟中积灰。喷嘴一般设在落灰口前1.5-2.0米
处，喷嘴对准沟中心，并向下倾斜8o-15o，喷口离沟底250毫米，喷嘴前设阀门。
在本次设计中，在落灰管与灰沟相交出设置一个激流喷嘴，此外还有3个弯道，每个弯道设置一个激流喷嘴。本次设计中从灰沟到沉灰池共68米，每22米设置一个激流喷嘴，直沟段共设置2个喷嘴。综上所述，在这次设计中一共需要设计六个激流喷嘴。
4.3.3 灰沟的设计与计算
4.3.3.1 冲灰水量计算
冲灰水量包括冲灰器所消耗的水量和激流喷嘴所消耗的水量。当采用水膜除尘器时，还应该将其排水量计算在内。
（1）.灰沟激流喷嘴耗水量计算：
在本次设计中灰沟中激流喷嘴的直径采用φ14，通过直径可以从下表查出流量系数
表4-1
Qj=ϕjfj2gHcx⨯3600米3/时 （4-2）
=0.75×π×0.007×0.007×2⨯9.8⨯100⨯3600
=18.39米3/时
式中ϕj表示流量系数
fj表示喷嘴的横截面及（米2）
Hcx表示冲水水压（米水柱）一般为80-120米水柱 本设计选用100米水柱
由上面的关于激流喷嘴的一些叙述可以得出：
18.39∑Q6j（米3/时） （4-3） =110.34
（2）.水膜除尘器的排水量：
/Qsm=(1-bsm)Qsm（米3/时） （4-4）
=（1-0.2）×12
=9.6米3/时
式中bsm表示蒸发系数，取0.15-0.2，本次设计取0.2。
/ Qsm表示水膜除尘器的耗水量（米3/时）
4.3.3.2 灰沟中混合物计算
锅炉燃烧每小时所排出的最大灰量为：
Gh=ϕhGhzηch=22.7623吨/时 （4-5）
其中ϕh表示锅炉排出的灰在总灰渣量中所占的百分数，应采用锅炉厂所提供的数值，当未
取得厂家数据时其数值可参照表1选取，在本次设计中的锅炉为固态煤粉炉所以其数值可以选为90%
Ghz表示锅炉额定负荷时的灰渣量
ηch表示除尘效率，可参照表2选取数值，本次设计所用的除尘器为文丘里湿式除尘器，
所以选用数值为95%
排入灰沟中的全部冲灰水量的计算：
hQcx=Qsm+∑Qj=9.6+110.34=119.94米3/时 （4-6）
灰沟中混合物流量：
Qhs=gh
γh3米+Qhcx22.7627 +119.94=131.32米3/时 （4-7）2.00=
其中Qhs表示灰沟中的混合物流量（米3/时）
gh表示实际排入灰沟的灰量（吨/时）
γh表示灰的真实密度（吨力/米3）通过查下表可以得出
hQcx表示排入灰沟的全部冲灰水量（米3/时）冲灰水量可以通过水膜除尘器的用水量获得
4.3.3.3 灰沟锒板半径的选择
通过前面的分析，在一般情况下，电厂灰渣沟锒板半径采用R0150和R0225已经能满足实际要求。R0300锒板则可以满足特大流量的要求，这三种所能通过的流量参见下表：
通过上面的计算可以确定，在本次设计中选用的锒板半径为R0150。
在本次设计中灰沟到沉灰池的入口深度为1.75米。
4.4 出灰抓斗
出灰抓斗是用来清理沉灰池中积灰所用的装置，在本次设计中采用MHHZ电动葫芦桁架抓斗门式起重机，根据上面关于锅炉灰渣量的计算可以确定每小时锅炉所产生的积灰为
22.7627吨。由此可以确定本次设计所用的起重机的型号。其主要参数如下表所示：
表4-4
本产品说明：
1. 本产品额定起重量不包括抓斗自重，抓斗容量与跨度无关，用户可根据物料的容量选取抓斗的容量形式。本次设计中抓斗容量选取为1.5米3。
2. 本产品分两种装配形式，即抓斗开启方向与大车行走方向一致和相垂直两种，用户可根据需要选择。在本次设计中所选用的起重机抓斗开启方向应与大车行走方向一致。
3. 本产品无操作室。操作形式有两种：一种为手动电门操作，操纵者可以随着起重机行走，另一种为在地面某固定处操纵。在本次设计中选择的操作形式为手动电门操作。
4. 本产品用电缆供电。
5. 本产品适用于中小型锅炉房灰渣沉淀池出渣。
6. 本产品外形尺寸除LK外，在需要时可作修改，不再通知用户。
4.5 沉灰池
4.5.1 沉灰池的设计原则
锅炉的灰一般排到沉灰池，沉淀出水中的灰。因此，当灰排入沉灰池时，沉灰池的位置应尽可能靠近锅炉房。沉灰池的几何尺寸应根据灰浆量、流程、沉降速度以及外部输送条件等因素确定，有效总容积宜按照系统24-48小时的排灰量设计，其充满系数应按照0.8选取。沉灰池沿着流向应该有0.3%的坡度。沉灰池一般设两个，当一个池沉满出灰时，另一个池投入使用。沉灰池的排水宜循环使用。沉灰池还应该有抓斗起重机，在布置抓斗起重机时，抓斗的运行高度应该低于极限高度一米，抓斗的下缘与抓斗面的距离应大于0.5米。沉灰池中的抓斗起重机安装设计应该满足设计要求；当没有制造厂资料时，大车轨道两端应该设置安全尺寸和阻进器，安全尺寸的大小应能保证终点开关动作后大车的滑移距离，不应小于一米。大车行走速度每分钟不应超过四十米。
4.5.2 沉灰池的设计计算
沉灰池是用于沉淀锅炉除尘器的粉煤灰或混排灰渣的地方的地方。由于以往沉灰池按照平流式沉砂池的原理进行设计，而煤粉灰的粒径又较细。随着对异重流现象的研究，发现煤粉灰在沉淀池中的流态属于异重流。灰水混合物进入池中形成一定浓度的悬浮物层，此层灰粒的沉淀主要是靠相互之间的碰撞消耗能量而实现的，其沉淀效率极高，一般都在90%以上。影响沉淀效果的主要因素不是池子的长度而是池子的深度和宽度。
一．沉灰池的计算：
1．原始资料：
（1）确定每吨干灰在水中（沉灰池中）所占的容积ρ。根据一些电厂的实测资料汇总如下：
煤粉灰：ρ=1.20-1.40（米3/吨）
（2）排入沉灰池的灰量Gh=22.7623（吨）以及灰水混合物流量Qhs=131.32米3/时
（3）沉灰池有关参数的确定：
①沉灰池的有效容积应根据外部运输条件确定，一般可按照系统24-48小时的灰量考虑。
②沉灰池个数，一般设两个，一个运行，一个清灰。
③沉灰池贮灰部分的充满系数按0.8考虑。
2．计算步骤：
（1）沉灰池的有效设计容积：
V=1.25vG米3
式中v表示每吨干灰在沉灰池中的容积（米3/吨）。则
Ghv=ρ=22.7627 =11.38135米3/吨 （4-8）2
G表示沉灰池贮灰周期内锅炉的排灰量，按系统24-48小时的排灰量考虑。
在本次设计中选用的的贮灰周期为48小时。
1．25为考虑沉灰池的充满系数为0.8时的系数。
由次可以计算出
V=1.25vG （4-9）
=1.25⨯11.38135⨯48
=682.881米3
考虑到实际中的各种因素在本次设计中沉灰池容积选为700米3
（2）沉灰池的宽度B：
沉灰池的宽度可以根据出灰抓斗的跨度以及布置条件来确定。通过上面的出灰
抓斗的型号可以确定出灰抓斗的跨度为12米。由此可以确定B=12米。
（3）沉灰池的平均有效深度h1：
沉灰池的平均有效深度一般应大于等于2.5米。在本次设计中沉灰池的有效深度
选取为4米。
（4）沉灰池的面积F：
F=V700==175米2 （4-10） h14
（5）沉灰池长度L:
L=F175 ==16米 （4-11）B12
（6）决定异重流厚度h2：
异重流厚度与上升率（溢流率）vsh、单宽流量q、灰水重量浓度P等一系列因
数有关。当vsh增大，h2也增大。P增大，h2减少。q增大，使得池中灰水紊动加剧，也使得h2增大，一般情况下h2取值应该在2-2.5米。在本次设计中h2取2米。
（7）确定沉灰池的深度H：
H=h1+h2+h3+h4 （4-12）
=4+2+0.5+1
=7.5米
式中h1表示沉灰池平均有效深度（米）
h2表示异重流厚度（米）
h3表示清水层厚度（米），这是为了防止浑水自溢水孔而考虑的，一般取
0.3-0.5米。在本次设计中选用的清水层厚度为0.5米。
h4表示保护层深度（米），有沉灰池至池顶的高度，由布置而定》在本次
设计中保护层深度选为1米。
通过上面关于对沉灰池的计算可以确定沉灰池的有效设计容积为700米3，沉灰池的宽度B为12米，沉灰池长度L为16米，沉灰池的平均有效深度h1为4米，沉灰池总的深度为7.5米。
4.5.3 沉灰池的布置
4.5.3.1 沉灰池的排水形式
一般在沉灰池起端设配水槽，此槽内可设溢流沟，灰水由管道接入配水槽的溢流沟内，由溢流沟均匀从进水孔进入沉灰池。进水孔可以设计成高于溢水孔，也可以设计成低于溢水这样可以使进水池流量较稳定，使池首沉灰不被进水冲起。在本次设计中要求进水孔设计要高于溢水孔[18]。
4.5.3.2 排水设施
沉灰池后一般设清水池，亦应考虑抓斗可进入其内清灰。
沉灰池在正常运行时，其排水通过长条形溢水孔排入清水池。抓灰前则通过不同标高的排水孔将水放空，然后进行抓灰。清水池的排水可根据地形采用水泵或自流排除。 本次沉灰池的设计是根据，冀州热电厂的四号炉技改工程做的其沉灰池的布置和参数可参见图纸：沉灰池。
4.6 灰水泵
4.6.1 泵的分类
泵是一类能将原动机的机械能转化成被输送流体的压力势能和动能的流体机械。按照其工作原理不同可以将泵大致分为三类：
1.
2.
3. 叶片式泵。工作叶轮旋转时叶轮上的叶片将能量连续的传给流体，从而将流体输送到高压、高位处或远处的泵。例如：离心式、轴流式、混流式泵。 容积式泵（又称定排量式泵）。通过工作室容积周期性变化而实现输送流体的泵。根据机械运行方式的不同还可以分为往复式和回转式。 其他类型的泵。无法归入前面两大类型的泵。这类泵的主要特点是利用具有较
高能量工作流体来输送能量较低的流体。例如，液环泵、射流泵等。
4.6.2 离心式水泵的工作原理
离心式水泵的主要部件是叶轮，当原动机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，即叶片对流体沿它的运动方向做功，从而使流体压力势能和动能增加。与此同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去，并以很高的速度流出叶轮，进入压出室，再经扩散管排出，这个过程称为压水过程。同时，由于叶轮中心的流体流向边缘，在叶轮中心形成低压区，当它具有足够的真空时，在吸入端压强的作用下流体经吸入室流入叶轮，这个过程为吸水过程。由于叶轮连续的旋转，流体也就连续的排出、吸入，形成离心式水泵的连续工作。
4.6.3 灰水泵的选择
灰水泵的选择是指，用户根据使用要求，在灰水泵的已有系类产品中，选择一种适用、
而不需要另外设计、制造的泵的过程。[17]
选择的总的原则是：所选择的设备在系统中能够安全经济的运行。
选择的主要内容是：确定灰水泵的型号、台数、规格（大小）、转速以及与之配套的原动机功率。其具体选择程序大致如下：
1.
2.
3.
4. 充分了解整个装置的用途、管路布置、地形条件、被输送流体的状况（如被输送流体的温度、密度、以及当地大气压强）以及运行条件等原始资料。 根据实际要求，确定最大流量和最大扬程或最大全压。然后视用途不同分别加上适当的安全裕量，作为选用灰水泵的依据。 根据已知条件，选用适当的灰水泵的类型（并同时考虑选择流量调节方式）。 在选定了泵的规格以后，要检验泵在系统中的运行情况，看它在流量、扬程变
化范围内，灰水泵是否处在高效区工作。如果运行工况点偏离最高效率区，则
说明此泵在系统中运行的经济性不佳，应当考虑重新选择。
根据上面灰水泵的选择程序和前面的计算可以确定本次设计所选用的灰水泵的型号为150SV-SP,其转速为每分钟700转，流量为每小时396立方米，扬程为13.2米，效率为53%，传动方式为BD，配套电机为Y280S-6。为了防止由于水泵出现问题以至于影响到整个电厂的正常运行的现象发生，所以灰水泵应该设置两台，一台运行，一台备用。
4.6.4 泵房的设计要求
灰水泵电动机的底座应高出地面200-300mm，泵房底层应设2台电动排水泵，也可设一台电动排水泵和一台低压水利喷射器。排水泵的容量不应小于50m3/h，水力喷射器作为排水泵的备用其容量不应小于30m3/h。当用卧式水泵时，其电动机底座应高出地面1.0米。轴封水泵宜布置在泵房的零米层上。
本课题除灰设计是根据冀州热电厂的四号炉技改工程作的，其除灰系统及其流程可参考图纸：沉灰沟平面布置图。
结 束 语
本文为了更有效地利用能源，避免浪费。从设计入手，以优化除灰渣系统，精心设计装置，选用高效的设备，保证除灰渣系统安全、稳定、长周期的运行。
本文是经过广泛收集资料精心完成的，形式上力求简明扼要，计算过程简单化，避免了冗长藏的一般叙述；内容上可靠实用，数据准确，并附有图表可供选用；在制图上，自己动手绘制了除灰渣系统图和除灰渣设备安装图。
除灰渣系统是关系到电厂是否能够正常运行的重要环节。本文主要了阐述了除灰渣系统的设计和计算及各种设备的选用。本文共分为四章。第一章为绪论部分，阐述了该设计的研究背景和意义，以及本文的主要任务；第二章概述了除灰渣系统的各种设备及其作用并列出了各种原始数据；第三章着重对除渣系统进行了设计，并选取了除渣的设备；第四章设计了除灰系统，选取了积灰输送设备，并对输送设备的参数进行了计算，据此选取了驱动设备，此外我还通过原始数据设计了灰沟、沉灰池和泵房。
本文章注意资料的更新和翔实，例如搜集了工程设计中常用的工程技术数据；对除灰渣系统设备的选型等方面，收集了大量的最新资料。
本文针对小型热电联产部门的除灰渣系统方面作了设计，不但对除灰渣系统整体作了介绍，并在设备的选用及人员配用方面作了说明，同时也在节约占地，降低电耗，留有扩建余地等方面作了考虑。最终以能保证向电站提供可靠的除灰渣系统，以机械化代替繁重的劳动力，保证锅炉安全稳定的运行。
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[18] 何永胜，邹济珍.某电厂330×2 MW 机组正压气力除灰系统设计特点. 硫磷设计与粉
体工程.2004年第4期.
致 谢
本次小型热电联产机组除灰渣系统的设计和计算由梁振山教授担任导师，在此次设计过程中，梁振山老师给予了大力支持和具体指导，梁振山老师还提供了许多有价值的参考资料，在我写论文遇到困难的时候，梁振山老师总是能从百忙之中抽出时间来给我耐心讲解；在绘图过程中，梁振山老师指导并校核了我的制图工作；在本文章完成时，梁振山老师对本文进行了认真地审阅，提出了许多宝贵的意见和建议。同时，本论文的顺利完成所有老师们以及本班同学们的帮助是密不可分，感谢向我提供帮助的所有老师和同学们。另外,感谢动力系为我们提供的良好的上机环境和营造的良好学习氛围。本文作者由衷地感谢所有支持、帮助和关心过本篇论文工作的老师和同学们。