310t/h循環流化床鍋爐冷渣器改造

摘要：冷渣器作為循環流化床鍋爐高效運行的重要輔助部件之一，它能否長周期穩定運行，關系到鍋爐平穩運行。文章針對中化泉州石化有限公司冷渣器由于排渣困難造成鍋爐非計劃停車的一系列問題進行了冷渣器改造與生產上的調整，改造后冷渣器實現連續排渣，基本實現改造目的。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；冷渣器；鍋爐運行；非計劃性停車；節能環保 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK227 文章編號：1009-2374（2017）02-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.020

當前，循環流化床鍋爐燃燒技術是已基本實現大型化和商業化的潔凈煤燃燒技術，由于具有燃燒效率高、燃燒強度高、脫硫效率高、氮氧化物排放低、燃料適應性好、負荷調節范圍大、負荷調節快等優點，在世界各主要工業國家得到大力發展和推廣應用，并取得了重大的經濟效益、社會效益和環境效益。冷渣器作為循環流化床鍋爐高效運行的重要輔助部件。它的不正常運行是導致被迫停爐和減負荷運行的主要原因之一，因此冷渣器的可靠運行關乎循環流化床鍋爐能否可靠、長周期經濟運行。本文從我司循環流化床鍋爐冷渣器投運以來所出現的一些問題以及改造狀況做一個介紹，以期對循環流化床鍋爐冷渣器的改造與運行有所幫助。

1 設備概況

1.1 裝置簡介

本裝置是泉州石化項目的主要系統配套裝置，是全廠蒸汽平衡的重要產汽及調節裝置，采用的是美國FW公司生產的2臺310t/h的高溫高壓的CFB鍋爐，鍋爐燃料為正?？扇加?00%的石油焦也可摻燒80%的燃煤。

鍋爐系統配套煙氣脫硫除塵系統，煙氣脫硫除塵系統包括為2臺310t/h CFB鍋爐排放的2×286000Nm3/h煙氣配套的除塵裝置（包括布袋除塵器和引風機）、濕式洗滌脫硫脫硝裝置（包括洗滌塔系統、臭氧發生系統、污水處理系統、NaOH供應系統）。

每臺鍋爐排放的含有SO2、NOx和煙塵的熱煙氣通過煙道輸送每臺鍋爐配套的布袋除塵器，除塵后經引風機送至EDV?系統進行脫硫脫硝。EDV?系統在EDV?洗滌塔的入口冷卻部分將煙氣冷卻至它的飽和溫度，在洗滌塔的洗滌部分除去SO2、NOx和煙塵。在通過洗滌單元后，煙氣進入位于噴霧塔內包含15個旋風單元的旋風組件。每個旋風單元間離心力分離煙氣中的殘留水滴。脫除水滴后的煙氣排放至位于洗滌塔頂部的煙囪，然后排放大氣。

1.2 燃料特性

本鍋爐實際摻燒的燃料為90%石油焦與10%燃煤。石油焦與燃煤的特性如下：（1）石油焦水分在0～3.5%（重量）之間，燃煤水分在7%～9%（重量）之間；（2）石油焦灰分在0.2%～2.5%（重量）之間，燃煤灰分在15%～25%（重量）之間；（3）石油焦揮發分在9.5%～11.5%（重量）之間，燃煤揮發分在30%～50%（重量）之間；（4）石油焦低位發熱量在31.9～34.2（MJ/kg）之間，燃煤低位發熱量在18.5～23（MJ/kg）之間。

1.3 冷渣器作用

從循環流化床鍋爐排出的高溫灰渣會帶走大量的物理熱，從而惡化現場運行條件，灰渣中殘留的S和O仍可以在爐外釋放二氧化硫和氮氧化物，造成環境污染。對灰分高于30%的中低熱值燃料，灰渣不經冷卻，灰渣物理損失可達2%以上，這部分可通過風冷冷渣器回收利用。

1.4 冷渣器結構

該鍋爐配套的冷渣系統為風冷冷渣器。冷渣器位于爐膛兩側，當爐膛內壓力高于允許值時，鍋爐排出部分爐底的粗渣。排出的高溫爐渣在冷渣器內冷卻，冷卻后的爐渣溫度低于200℃，可以滿足出渣設備的要求。每臺冷渣器被分隔為4個區域。從爐內出來的固體首先進入選擇區，在此完成燃燒，更細的煤及石灰石顆粒被帶回到爐內。接著是3個冷卻區，底渣的冷卻在此完成，熱空氣回到爐內。冷渣器選擇區和冷卻區的冷卻空氣由鍋爐的一次風機提供，冷一次風取自管式空氣預熱器之前，在其經過冷渣器后，返回爐內作為燃燒空氣。床灰排出速度受控于每臺冷渣器出口側（冷側）的流量控制回轉閥。冷渣器沒有其他機械/運動部件，依靠空氣流化來運行，有已被證明的低維修工作量的跟蹤記錄。冷渣器容量的設計標準為在鍋爐最大出力和設計燃料的條件下200%的預計底灰流量。

自我司兩臺CFB鍋爐投運以來，冷渣器主要出現以下問題：（1）爐膛內燃料燃燒不充分使冷渣器分離段的底渣含碳量高因而發生二次燃燒，導致冷渣器分離段高溫結焦，造成排渣困難，最后因床壓太高得不到控制，從而造成鍋爐非計劃停爐；（2）爐膛往冷渣器進渣管的高壓風流量控制不合理，使進渣管的排渣量得不到控制，不是太高就是太低，從而導致結渣堵塞；（3）開工前期，各個運行班組對冷渣器四個風室的流化風量控制有分歧，流化風量過高造成冷渣器氧含量過剩造成冷渣器二次燃燒，風量過小造成冷渣器各個風室的底渣流化不良或者不能把底渣冷卻下來，最后使冷渣器排渣困難；（4）經常利用冷渣器的事故排渣閥人工排紅渣，這樣不但污染環境，更是危及人身以及設備的安全；（5）冷渣器的旋轉排渣閥不能連續排渣，造成鍋爐的床壓升高，為了保持一定床壓，往爐膛添加脫硫用的石灰石粉用量必須減少。我廠CFB鍋爐脫硫分為爐內脫硫和尾部脫硫，尾部脫硫系統使用的是濕式洗滌脫硫塔，即往脫硫塔加入NaOH溶液，從而達到脫硫效果。因為要保證鍋爐二氧化硫的排放量符合國家規定的200mg/Nm3以下，所以導致爐后脫硫的用堿量大幅增加。

2 改造措施

針對以上CFB鍋爐冷渣器運行出現的問題，工藝、設備、運行等人員做了如下改造與調整：（1）增加兩臺煙氣再循環風機，風機的煙氣由引風機出口抽取，使原來冷渣器分離段與1段冷卻器的流化冷卻風由一次冷風調整為引風機出口經過升壓的低溫煙氣。（2）調整進入鍋爐的石油焦、煤、石灰石的粒徑，減少大顆粒燃料所占的比例，使燃料粒徑符合鍋爐燃料標定的范圍。（3）各個運行班組人員加強溝通，統一操作指令：當冷渣器各倉室溫度出現異常時及時調整，使冷渣器各個風室的冷卻流化風量保持穩定；當分離段溫度超過700℃，應逐步關小或關閉冷渣器旋轉出閘閥開度，直至溫度下降或不再上升，待穩定后再開大。（4）各個運行班組在操作時做到：爐膛物料流化良好，爐墻四周的二次風穿透力較強；在保證流化的情況下，降低一次風量，保證較大顆粒的焦粒在爐膛內進行多次循環；同時調整一、二次風與煤的配比，保證充足的氧量；加強爐內燃燒，保持鍋爐的床溫在880℃～920℃之間。（5）加強爐膛往冷渣器的進渣管的風量調整，使高壓輸渣風風量穩定在4～6Nm3/min范圍。（6）增加冷渣器的事故排渣閥，即在3個冷卻段風室各增加一個事故排渣閥，以保持冷渣器出現問題時能在線疏通，從而保證冷渣器的平穩長周期運行。

3 改造效果

通過以上對冷渣器的改造及運行優化調整，冷渣器運行的可靠性大大提高，基本消除了鍋爐因冷渣器超溫結焦而停爐的隱患。實際運行優勢如下：

第一，改造后，冷渣器分離段底渣因缺氧沒有二次燃燒，使得冷渣器沒有發生高溫結焦而停爐。

第二，改造后，通過調整燃燒底渣含碳量也明顯降低，以下是冷渣器改造前后的底渣含碳量對比：（1）改造前冷渣器底渣含碳量為12%（重量），改造后為2%（重量）；（2）改造前冷渣器底渣氧化鈣量為54%（重量），改造后為10%（重量）；（3）改造前冷渣器底渣硫酸鈣量為14%（重量），改造后為6%（重量）。

第三，鍋爐爐外脫硫所用燒堿量大幅降低。我廠CFB鍋爐脫硫分為爐內脫硫和尾部脫硫，爐內脫硫用的是石灰石，尾部脫硫用的是濃度32%NaOH，32%NaoH每噸的成本大約為800元，每月的耗堿量大約為4500t，每個月堿液就要消耗360萬元左右，石灰石成本大約200元，每月消耗大概8000t，增加了煙氣再循環風機以后，冷渣器可以順暢排渣，可以有效地控制床壓，可以加大石灰石的使用量，使爐內的脫硫效果更加明顯，進而減少了尾部氫氧化鈉的消耗，現在每月的耗堿量降低到2000t左右，石灰石的耗量增加到12000t，堿液每月少用2500t左右，也相當于每月節省200萬元左右，一年則是2400萬元左右，為公司節省了大筆運行費用。

第四，改造后，人工捅渣疏通冷渣器再也沒發生過，使職工的工作環境得到很大改善。

改造后存在的不足主要有：（1）新增2臺煙氣再循環風機，致使鍋爐本身用電消耗量增大；（2）冷渣器分離段溫度因燃料、石灰石粒徑的變化，有時還是會超溫，但只要及時停止冷渣器旋轉出渣閥，待溫度下降后再開啟，問題就能夠解決。

4 結語

冷渣器作為循環流化床鍋爐的重要輔助設備，它的不正常運行是導致循環流化床鍋爐被迫停爐和減負荷運行的主要原因之一，同時它可以保持爐膛灰平衡和床料的良好流化，細顆粒分選回送，提高燃燒和脫硫效率，加熱鍋爐用風等條件。它能否長周期穩定運行，關系到鍋爐平穩運行。經過這次冷渣器改造及生產上的優化調整，冷渣器再沒有出現高溫結焦致使鍋爐停爐的故障，基本達到改造的目的；冷渣器能夠連續排渣，使鍋爐床壓維持在一個穩定范圍，并因此節省了脫硫堿液的用量，為公司創造了很大的經濟效益。

參考文獻

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作者簡介：劉云龍（1987-），男，廣東揭陽人，中化泉州石化有限公司助理工程師，研究方向：鍋爐運行。

（責任編輯：蔣建華）