滚筒冷渣器大型化的推广与应用

时间：08-03-07　　来源：中华电力网　　进入论坛　　0
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循环流化床（CFB）锅炉是八十年代发展起来的高效率、低污染和可良好综合利用的燃煤技术，它带来了煤燃烧技术的革命，是近半个世纪发展起来的一项新的燃烧技术。由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。近十年在中国大陆，循环流化床锅炉则更是发展迅猛，几乎全国80以上的中小电厂，热、电、汽联产电站，都选用了循环流化床炉。随着流化床锅炉的大力推广和普及，作为其重要辅机之一的热渣冷却设备的冷渣器，在稳定锅炉运行、环保、节能等方面，日益显现出其不可替代的重要性。循环流化床锅炉的排渣，是控制床层厚度，保证流化质量进而稳定燃烧的重要手段，因此各电厂对此都非常重视。据不完全统计，当前我国使用流化床锅炉的电厂所采用的排渣方式基本上有以下几种：1、用冲渣水将渣直接冲至渣池。这种方法的缺点是排出的高温热渣经冷水汽化后产生大量的热气和灰尘，使厂房和现场污染严重，同时不利于灰渣的综合利用。2、用小车将高温热渣运至厂房外。此种方法的缺点是现场污染严重且危险。3、采用螺旋水冷冷渣器。此种冷渣器的缺点是冷却效果仍不理想，冷却后的渣温仍在350℃左右，不但达不到冷渣要求，而且在这种温度下运转的绞笼常出故障。如螺旋叶片与中心轴之间的焊接应力消除问题、磨损问题等。4、流化床式冷渣器。此种冷渣器以哈锅生产的风水联合冷渣器为代表，其原理是：分三个分室，第一个分室采用气力选择性冷却，在气力冷却灰渣的过程中还可以把较细的底渣(含未燃尽碳颗粒，未反应石灰石颗粒等)重新送回燃烧室；第二、第三分室内布置埋管受热面与灰渣进行热交换，可以把渣冷却到150℃以下，然后排至除渣系统。每个分室均有独立的布风板和风箱。布风板为钢板式结构，在其上面布置有大直径钟罩式风帽。同时布风板上敷设有约200mm厚的耐磨耐火材料，并且倾斜流灰管。三个分室的配风来自冷渣器流化风机。冷渣器埋管受热面内工质为除盐水，来自回热系统，完成换热后再送至回热系统中。根据锅炉排渣量的多少及冷却情况，可适当调整进入冷渣器的冷却水量。5、水冷滚筒式冷渣器。其主要由螺旋叶片、内外套筒、进料与排风装置、进出水装置、传动装置和底座组成。当滚筒由传动装置驱动旋转时，锅炉排出的高温炉渣在套筒内由螺旋叶片导向前进，冷却水连续均匀地通过套筒夹层，冷却风也不断地在套筒内逆向通过，使炉渣逐渐冷却降温。此种冷渣器的优点在于：a、采用干式排渣，保持了渣的活性，有利于灰渣综合利用和环境保护b、采用筒体整体转动推进炉渣，炉渣由螺旋叶片导向前进，炉渣与螺旋叶片及内筒摩擦小，磨损小，整机寿命长，功耗低，噪声小。c、采用风水同时与滚动炉渣进行热交换，冷渣效果好，耗水量少。冷却水可采用除盐水，提高综合热效率。d、连续排渣，由于采用了变频调速电机，可进入DCS系统进渣的含碳量。e、结构合理，易损件少，便于安装和维护。f、投资少，是目前排渣方式的理想产品。风水联合冷渣器和水冷滚筒冷渣器在我厂都使用过，现就具体情况作一下阐述。设备简介及运行情况：一、我厂一期安装了三台四川锅炉厂生产的75t/h循环流化床锅炉。其排渣方式原设计为水力除渣。于1998年8月投产后发现此种排渣方式存在以下缺点：一是因流化床锅炉渣颗粒较大，输送困难，经常堵塞，影响生产；二是排出的高温热渣经冷水汽化后产生大量的热气和灰尘，使厂房和现场污染严重，同时不利于灰渣的综合利用。后为维持生产取消了此种排渣方式改为直接排红渣，致使现场污染严重而且非常危险。为改善此种生产现状，经过多方考察，于2000年5月安装了六台水冷滚筒冷渣器（每台炉两台）。其型号：GTL——80Z
冷渣量2——8t/h
冷却水量60t/h
炉渣入口温度＜1000℃
炉渣出口温度＜200℃
冷却水水质除盐水、软化水
冷却水进口压力≤0.6MPa
冷却水进口温度＜30℃
冷却水出口温度＜80℃
冷却风量1200㎡/h
配套电机功率3kw
经实际使用，此种冷渣器能够满足运行的需要。在进渣温度800℃时，排渣温度低于70℃，此时冷却水出口温度40℃左右，冷却水流量60t/h左右。但此种冷渣器也存在以下一些问题：

1、冷渣器入口管膨胀位移不够，导致排渣管变形，漏火、漏灰。

2、冷渣器倒灰管连接形式不牢固，易脱落，从而导致滚筒入口处漏灰。

3、水侧连接管原设计为胶管，经常泄漏，后改为金属软管。

4、电机冷却风扇材质是塑料的，温度稍高即损坏。

5、滚筒冷渣器支撑圈、托滚、倒向滚磨损较快，致使滚筒运行时平衡破坏，震动大。

6、冷渣器入口联箱与滚筒连接处不严，漏灰严重。

7、水侧轴封不严，漏水严重。

8、滚筒内叶片变形严重，螺距不相等。

9、出口防护罩不便于拆卸，导致检修维护量大。

10、冷渣器出风口结构不当，导致灰渣吸入尾部烟道。

在之后的生产中，我厂对此六台冷渣器不断地进行改造，但由于设计上的先天不足，现在仍然存在漏灰，支撑圈、托滚、倒向滚磨损较快等一些问题，但基本上能够满足生产需要。

二、2002年根据供热的需要，我厂进行二期扩建，扩建工程新上一台哈锅生产的220t/h循环流化床锅炉。锅炉采用引进Alstom公司的循环流化床锅炉技术进行基础设计，并完全按照引进技术所确定的原则和结构进行施工设计和制造，其选用的冷渣设备为风水联合冷渣器，先就具体情况作一下介绍：

1、锅炉简介：　

220t/hCFB锅炉采用高压参数(9.81MPa.g,540℃)设计，锅炉采用循环流化床燃烧方式，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器，锅炉采用平衡通风。水循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统。

2、冷渣器参数：

灰渣的入口温度：860℃

灰渣的出口温度：<150℃

冷却水流量：50t/h

冷却水温升：<20℃

冷却渣量：20t/h

冷却风量：在冷态调试时确定

3、设计燃煤　

名称

符号

单位

数值

设计煤种

校核煤种

碳

Car

24.52

21.273

氢

Har

2.4

2.199

氧

Oar

11.532

10.86

氮

Nar

0.712

0.64

硫

Sar

0.138

0.126

灰分

Aar

40.948

44.282

全水分

Mar

19.75

20.62

挥发分

Vadf

58.6

60.37

低位发热量

Qnet.ar

kJ/kg

9236

7997

哈氏可磨系数

HGI

最大允许粒径为≤10mmd50=1.2-1.5mmd<100μm不大于104、工作原理：锅炉排渣系统采用两台风水联合式冷渣器布置于炉膛前墙，这种冷渣器在国外使用较多。它共分三个分室，第一个分室为空室，采用气力选择性冷却，在气力冷却灰渣的过程中还可以把较细的底渣(含未燃尽碳颗粒，未反应石灰石颗粒等)重新送回燃烧室；第二、第三分室内布置埋管受热面与灰渣进行热交换，可以把渣冷却到150℃以下，然后排至除渣系统。每个分室均有独立的布风板和风箱。布风板为钢板式结构，在其上面布置有大直径钟罩式风帽。同时布风板上敷设有约200mm厚的耐磨耐火材料，并且倾斜布置有利于渣的定向流动，每个分室均布置有底部排渣管，在第三室后面有一个排渣口和一个排气管，排渣口与排渣系统相连接，排气管与炉膛相连。三个分室的配风来自冷渣器流化风机。冷渣器埋管受热面内工质为除盐水，来自回热系统，完成换热后再送至回热系统中。根据锅炉排渣量的多少及冷却情况，可适当调整进入冷渣器的冷却水量。由于水温很低(约为30℃)，可以获得较大的传热温差。冷渣器的三个分室均处于鼓泡床状态，流化速度很低(<1m/s)，因此管束不易发生磨损，从而保证冷渣器工作的安全性。当炉膛下部床压升高时，底渣通过炉膛前墙底部的两个出渣口经过L阀从两侧进入冷渣器第一室内，在流化风的作用下，首先在第一室内得到冷却，再经过第二室溢流到第三室，底渣不断被风和水冷管束冷却，冷却后的底渣再溢流到排渣口，进入排渣系统；流化空气及所携带的细灰通过排气管重新送回炉膛。5、投入运行：该台锅炉安装结束后，于2002年11月20日开始进行整体调试，在调试过程中，因为冷渣器不能满足排渣需要而导致停炉有6次。具体现象如下：a、为此种冷渣器选配的是L阀排渣，此种L阀排渣的线性较差，不能达到连续、均匀、少量的排放，所以在排渣时渣量很难控制。当床压升高进行排渣时，大量的高温渣经L阀进入一室，此时一室温度在一分钟左右就升高至800多度，虽经加大一室风量也仍然不能控制住温度，而且二、三室温度变化缓慢，此种现象说明一室的渣进到二、三室去得很少，因一室渣温度高排不出去，几分钟后冷渣器结焦停炉。b、针对此种现象，经与哈锅技术人员研究，改变排渣操作。排渣时执行如下运行程序：开L阀约30秒—90秒，停L阀冷却。加大一室风量，观察二、三室温度，当三室温度降至150度以下，开三室插板门放渣，当三室床压降至4Kpa以下时，关三室插板门，当一室温度降至150度以下，开一室插板门放渣，当一室床压降至4Kpa以下时，关一室插板门，重复开L阀工作，约需30—50分钟完成一次全部操作。因排渣时间较长，致使锅炉负荷始终在80t/h左右，而且经常结焦导致停炉。在此之后经多次改造，但效果均不理想，负荷始终在100t/h左右，并经常结焦，不能正常运行。而且该冷渣器配套的流化风机电机功率为800kw,即使能够正常运行也势必将增高厂用电率，从而降低了综合效益。针对此种情况，我厂于2003年4月开始着手进行冷渣器的换型改造工作，根据我厂应用水冷滚筒冷渣器的经验，决定仍然采用水冷滚筒冷渣器。但因我厂锅炉燃用的是褐煤，灰分较大，而且目前国内还没有单台出力为20t/h的水冷滚筒冷渣器，所以经过多方考察、研究，最后选择青岛四联电力设备厂与其合作，共同研制出了单台出力为20t/h的水冷滚筒冷渣器，于2003年10月在我厂投入使用。现把具体情况作一下介绍：设备简介：型号：GTL——15C出力：20t/h进渣温度：<1000℃出渣温度：<150℃电机功率：18.5kw进水压力：0.6Mpa最大转数：50Hz运行状况：该设备在设计上吸取了我厂一期滚筒冷渣器的经验，使其性能更加完善。该设备于2003年10月末投入使用，经过近5个多月的运行调试，现运行基本正常，经多次检测，各项指标如下：

煤发热量

2800kal/kg

除渣温度

<70℃

瞬时负荷

170t/h

入口水温

<20℃

投入台数

2台

出口水温

<45℃

滚筒转数

#1—25Hz、#2—25Hz

风室静压

<11kpa

冷却水量

<80t/h

床压

从以上指标来看，虽然锅炉没有达到额定负荷，但就冷渣器来看，其余量还是能够满足锅炉满负荷运行需要的，而且该设备配套电机功率仅为18.5kw，与风水联合冷渣器相比，厂用电率大大降低，且运行性能稳定。但此设备在运行中还存在以下几个问题需要继续完善：

1、滚筒冷渣器支撑圈、托滚、倒向滚磨损较快，致使滚筒运行时平衡破坏，震动大，轴向串动大。

2、因托滚磨损或更换磨损托滚时导致滚筒中心度偏移，是滚筒震动大，水侧金属软管泄漏。

3、滚筒冷渣器内部冷却水连接法兰经常发生泄漏。

4、支撑圈与外置冷却水管之间存在相对运动，导致冷却水管因磨损泄漏。

此台冷渣器的投产运行，不但解决了循环流化床锅炉排渣的问题，而且还填补了我国冷渣器大型化的空白，虽然还存在一些问题，但我们相信，经过设计方、生产方、使用方等各方面不懈的努力，水冷滚筒冷渣器将不断完善，最终将成为循环流化床锅炉理想的配套除渣设备。

(本文作者：)

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