循环流化床锅炉冷渣器运行和改造
谭建坤
(广东电力试验研究所,广东广州510600)
　　摘　要:介绍循环流化床锅炉的冷渣器运行中出现的主要问题及改造经验,对设备改造前后的运行情况
进行了比较。同时还介绍了不同型式冷渣器设备的调研情况。
　　关键词:能源与动力工程;循环流化床锅炉;冷渣器;运行;改造
　　中图分类号:TK229. 66 　　　文献标识码:A 　　　文章编号:16712086X(2006) 0420249203
Operation and Retrof it of a Circulating
Fluidized Bed Boiler’s Slag Cooler
TAN Jian2kun
(Guangdong Electric Power Testing Institute , Guangzhou 510600 , China)
Abstract : Main problems encountered during operation of a circulating fluidized bed boiler’s slag cooler are being
presented, together with retrofit experience and a comparison of operational behavior before and after retrofit.
Simultaneously , an account of study results of different types of slag coolers is given.
Keywords : energy and power engineering ; circulating fluidized bed boiler ; slag cooler ; operation ; retrofit
收稿日期:2005211221
作者简介:谭建坤(1973 - ) ,男,工程师,主要从事锅炉系统性能测试、节能及燃烧优化分析等方面的工作。
1 　概　况
　　广东省粤连电厂有限公司二期装有2 台HG2440/ 13. 72L.WM9 型循环流化床(CFB) 锅炉,为哈
尔滨锅炉厂采用Alstom 公司技术生产的国内首台135　MW锅炉。每台锅炉装有2 台风水联合式冷渣器,位于炉前。2004 年两台机组相继投入商业运行,从调试阶段到投产以来,锅炉始终受排渣困扰,常常由于来不及排渣导致床压过高,机组只能降负荷运行,更严重时被迫停炉。后来将风水联合式冷渣器更换成滚筒式,运行至今,排渣问题得到良好改善。
2 　风水联合式冷渣器运行
2. 1 　设备设计说明
　　冷渣器位于炉前呈矩形,两侧分别布置1 台,内衬耐磨、耐火材料,共分3 个室,第一室没有布置受热面,主要是利用流化风冷却热渣;第二、第三室内装有蛇形管束,一、二室相通,二、三室由风冷隔墙隔开,冷渣器底部有布风板和风箱。每台冷渣器有1 个进渣管,位于第一室侧面,第一室还布置有事故排渣口;在第三室后面有1 个排渣口和1 个返料口,排渣口与排渣系统相连接,返料口与炉膛相连。
冷渣器主要设计参数为:单台冷渣器设计排渣量(B - MCR) 为15. 8　tPh (设计煤种) ,11. 9　tPh
(校核煤种) ; 风量为7. 6　kgPs ; 冷却水为37 ～38　kgPs ,37 　°CP57 　°C(进口P出口) 的除盐水;进口渣温为903 　°C ,出口渣温应小于150 　°C。
2. 2 　运行中存在的问题
　　在热态运行中,冷渣器的排渣经常出现问题,频繁使用事故排渣口,排出的炉渣粒度偏大。冷渣器运行很不稳定,主要出现的问题有:一方面是控制锅炉排渣的锥形阀与落渣管处经常出现堵塞,即使阀门在全开位置,仍无法排渣或很不顺畅,对锥形阀进行吹扫后,稍有改善,但仍容易再出现问题;另一方面是冷渣器内有结焦,主要发生在一室,结焦阻碍炉渣的流化,或者焦块挡住了落渣口,在一次临修期间,曾发现冷渣器一室内结了大块焦,而炉床内无结焦,清理后仅正常运行2天,又出现了排渣困难。炉渣难于排出锅炉直接导致了床压不断升高,最高达14　kPa ,机组负荷经常降至60～70　MW运行。
经过对冷渣器排渣问题的分析,原因有多方面,主要是由于冷渣器一室结焦引起。实际经验表明,在冷渣器一室未结焦时,可以较正常排渣。
导致结焦的原因可能有两点:
(1) 锥形阀出现堵塞,在吹通后大量下渣,在短时间内大量的热渣进入冷渣器,一方面导致冷渣器一室流化冷却风无法把大量的热渣流化好;另一方面导致冷渣器超温,最终大量的高温热渣在冷渣器一室结焦。
(2) 有时煤质较差,含灰量高,为保持床压采
取连续排渣,冷渣器长时间维持较大负荷运行,热渣在狭小的冷渣器一室内温度很高,局部可能超温。同时由于冷渣器内一、二室的渣必须翻过很高的隔墙才能进入第三室,这样在冷渣器一室内的渣位必然很高,当高温热渣进入没有水冷的,被大量的渣充满的狭小的冷渣器一室,温度无法很快降下来。另外冷渣器内的流化风又为高温热渣内未燃尽的可燃物继续氧化创造了条件,导致氧化放热,局部散热不好的炉渣可能超温结焦。一旦发生结焦就会产生恶性循环,焦块越结越大,从而导致冷渣器排渣困难。
此外,还存在其它原因:
(1) 原煤破碎机的破碎筛分效果差,煤粒度偏大,造成密相区燃烧份额加大,床温提高,炉渣粒度大,偏离冷渣器的设计要求;
(2) 锅炉主燃料切断(MFT) 后,床料中煤未完全燃尽,在炉内产生低温结焦,焦块进入冷渣器;
(3) 炉内出现局部区域流化不良,造成结焦,如果焦块到了排渣口位置,则造成冷渣器进渣不畅,影响排渣;
(4) 冷渣器内流化风量显得不够,渣料流化效果不佳,一室的热渣很难翻过二、三室,造成一室经常负担过重。
2. 3 　改进措施
　　针对冷渣器排渣困难问题,从运行中和设备上实行了一些措施:
(1) 启动2 台冷渣器冷却水泵(设计1 台运行,1 台备用) ,加快冷渣器内冷却速度;
(2) 启动3 台冷渣器流化风机(设计2 台运行,1 台备用) ,提高冷渣器内冷却风量;
(3) 使用事故排渣口;
(4) 割除了几根二室水冷管束;
(5) 在现有条件下,尽量优化破碎机运行,减小煤粒度。
由于受许多现实条件限制,这些措施对缓解排渣困难收效甚微,问题始终没有彻底解决。公司决定对目前国内一些不同类型的冷渣器实际运行进行调研,为下一步改进提供参考意见。
3 　国内几种型式冷渣器使用情况
3. 1 　风水联合式冷渣器
　　目前国内三大锅炉厂生产的400　tPh 等级的CFB 锅炉基本都推荐配套风水联合式冷渣器,其中广东连州电厂、梅县电厂、东莞糖厂自备电厂,以及山东白洋河电厂和淄博电厂的CFB 锅炉配套使用的均是风水联合式冷渣器。据电厂反映,设备运行中均遇到许多相同的问题。冷渣器对煤质和其颗粒度大小要求很高,在设计范围内排渣一般较顺利,而在实际中总有大于锅炉煤粒度要求的煤块和煤矸石进入炉膛,这样就容易造成冷渣器堵塞,无法正常工作;煤质变差,灰分增大容易造成锅炉出渣量大增,冷渣器一室容易发生结焦堵渣;冷渣器流化风量常显不够,炉渣流化效果不好,很难越过二、三室之间的隔墙;频繁使用事故排渣口排渣,并经常夹带很多未燃尽的红渣,热污染严重,清理难度大,漏灰对周围环境的污染相当严重,耗费大量的人力物力清理。
3. 2 　滚筒式冷渣器
　　该型式冷渣器是从滚筒式(即回转式) 输送机发展过来,筒内布置有螺旋叶片或扬料板,筒体可水冷,物料可采用空冷或(间接或直接) 水冷的方式,该型式冷渣器使用寿命较高。吉林东关电厂和河南郑州矿务局自备电厂CFB 锅炉使用的是滚筒式冷渣器,用水作为冷却介质。山东白洋河电厂后来对冷渣器进行改造,更换成滚筒式。此类型冷渣器设计比较简单,据电厂反映,不存在结焦的问题,故障率低,东关电厂使用的2 台排渣量
为15～20　tPh 的滚筒式冷渣器,大修改造后连续运行近半年,没有出现大问题而影响设备的正常运行。滚筒式冷渣器另一优点就是出渣温度低,东关电厂的冷渣器出渣达到60～80 　°C ,用刮板机输送。郑州矿务局自备电厂的冷渣器出渣低于100 　°C ,可用皮带运渣。此外,设备现场环境干净,易于维护。另外,滚筒式冷渣器只需要低转速转动,配套电机容量低,按单台冷渣器,东关电厂配备的为20　kW 以上,郑州矿务局自备电厂配备
的为11　kW。相比之下,连州电厂的风水联合式冷渣器配备了3 台罗茨流化风机,容量3 ×250kW,厂用电量显然较大。
3. 3 　水冷绞龙式冷渣器
　　水冷绞龙式冷渣器,即螺旋式冷渣器,是一种特殊的螺旋输送机,它能在灰渣输送过程中与物料间接换热,冷却CFB 锅炉的高温灰渣。冷却介质一般为低温锅炉给水或冷凝水。大连热电厂CFB 锅炉使用的是此型式的冷渣器,出渣用刮板输送。据反映,出渣量少时,冷却效果较好;出渣量大时,出渣温度容易超温,绞龙易变形且被卡
死。水冷绞龙式冷渣器为机械传动设备,受灰渣摩擦作用,螺旋叶片容易磨损破裂,受热部件易受热膨胀变形而卡涩,设备故障率较高。因此,在低排渣量锅炉上较为适用,现场灰污染比风水联合式冷渣器有改善。
4 　设备改造和运行情况
　　电厂经过多方调研,结合锅炉实际条件,重新选定冷渣器类型,由原来的风水联合式更换成滚筒式,并于2004 年完成改造。之后受电厂委托,广东省电力试验研究所对该机组做了性能验收试验。经过较长一段时间的运行,冷渣器内部没有出现结焦情况,热渣的冷却效果良好,出渣温度一般在100 　°C左右;冷却水量充足,可以满足锅炉在不同出力下的排渣需要;设备的故障率低,连续运行时间长,避免了由于排渣问题而影响锅炉的正
常运行,明显改善了设备安全运行的条件。表1列出了广东连州电厂滚筒式冷渣器性能验收试验主要运行参数。

　设备改造后尚存在某些问题,例如位于热渣从炉膛落到冷渣器的一段入口短管,炉渣经常在此位置出现堵塞,下渣不顺畅;控制排渣的是原来使用的锥形阀,下渣口维持原状,根据实际运行经验,在目前的煤质和煤粒大小的情况下,大渣堆在锥形阀周围,在入口段经常出现堵塞。对锥形阀吹通后,可以落渣,但问题反复出现。
5 　结　语
　　从连州电厂循环流化床锅炉冷渣器改造后的运行情况看来,可以总结出以下几点:
(1) 冷渣器从风水联合式改为滚筒式,可以满足机组带满负荷运行,并顺利通过机组的性能验收试验;
(2) 从目前运行经验看来,滚筒式冷渣器对热渣的冷却效果良好,出渣温度较低;
(3) 与原来的风水联合式冷渣器相比,目前投运的滚筒式冷渣器故障率明显降低,正常运行周期加长,节省了大量的人力物力,设备安全运行得到较好的保障;
(4) 改造后的冷渣器设备仍存在下渣不顺畅的问题,主要发生在从炉膛至滚筒的管段中,由于该部位未进行改造,故此问题与原先控制排渣的部件有关。