1177t/h循環流化床鍋爐冷渣機系統改造研究

摘 要：我國是能源消耗大國，尤其是火力發電產業與環境惡化的矛盾日益凸顯，順應國內形勢需要，“清潔燃燒”得到了快速發展，而循環流化床鍋爐作為一種高效、低污染、燃料適應廣、能實現清潔排放，在我國得到非常廣泛應用。其中，滾筒冷渣機是循環流化床鍋爐必備的排渣設備，它在實現排渣功能的同時，能有效的維持鍋爐內物料的正常流化，并能回收高溫灰渣的熱量，實現熱量的有效利用。滾筒冷渣機的穩定運行受到越來越多的關注。針對準能矸電公司二期2×1177t/h循環流化床鍋爐滾筒冷渣機系統存在的問題，對滾筒冷渣機及其系統存在的流渣、排渣溫度高、除塵器入口煙溫高、進渣管堵塞、進渣管膨脹節漏渣和進回水金屬軟管崩裂漏水等問題進行了原因分析，并結合實際進行了改造，提出了滾筒冷渣機系統的改進方案。通過改造，滾筒冷渣機的故障明顯降低，提高了機組運行的穩定性、安全性和經濟性。

關鍵詞：1177t/h循環流化床鍋爐 滾筒冷渣機 改造 研究

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-02

一、滾筒式冷渣機系統及工作原理

準能矸電公司二期兩臺東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的DG1177/17.4-Ⅱ2亞臨界參數循環流化床鍋爐。其型式：單汽包自然循環、CFB鍋爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、汽冷式旋風分離器、緊身封閉布置、全鋼爐架懸吊方式、固態排渣。鍋爐為單汽包、自然循環、循環流化床燃燒方式。鍋爐的底渣采用干式機除渣輸送，6個排渣口布置在爐膛后水冷壁下部，相對應6臺的變頻滾筒冷渣機、兩臺鏈斗輸送機及兩臺斗式提升機。鏈斗輸送機本體和傳動部分均采用全封閉結構。每臺冷渣機出口設有三通分兩路，經手動切換可進入任意一臺鏈斗輸送機，鏈斗機將經過冷渣機冷卻后的鍋爐底渣送入斗提機，斗提機將來自鏈斗機的鍋爐底渣直接輸送到渣倉內。設置啟動順序依次是：斗提機、鏈斗機、冷渣機，停運則相反。斗提機跳閘則觸發對應鏈斗機、冷渣機跳閘。

滾筒式冷渣機的結構由內外兩個滾筒組成，兩個滾筒形成雙層密封套筒，冷卻水從密封套筒中間間隙通過實現冷卻的目的。滾筒式冷渣機器主要分為百葉滾筒式和多管滾筒式兩種。百葉滾筒式冷渣機是在滾筒的內壁上固定規則的螺旋葉片，并且螺旋葉片之間安裝著許多縱向葉片，當高溫灰渣進入內筒后，隨著滾筒的轉動，灰渣在螺旋葉片的推動下旋轉移動到出渣口，同時由縱向葉片推動灰渣到滾筒頂部，在重力的作用下自然下落，灰渣在運動過程中與密封套中的冷卻水換熱降溫。冷卻水流經旋轉水接頭、水冷筒體、回水管，與灰渣充分換熱后將灰渣的熱量帶走。多管滾筒式冷渣機是在筒內按照一定傾斜度布置多根相互平行的六棱管，高溫灰渣進入滾筒后，灰渣在相互平行的管內依靠筒體推動和自身重力旋轉著向出渣口緩慢流動，流動的過程中與冷卻水進行換熱。冷卻水在流經旋轉水接頭、各管間隙中、回水管后將熱量帶走。矸電公司二期1177t/h循環流化床鍋爐選用的是阿爾斯通四洲電力設備（青島）有限公司生產的GTL-CX系列滾筒冷渣機，滾筒冷渣機由筒體組件、進渣裝置、出渣裝置、驅動機構、冷卻水系統和電控裝置組成。用于流化床鍋爐的熱渣（≤950℃）冷卻，冷卻后的渣溫一般不大于150℃。冷卻介質采用凝結水（除鹽水），進水溫度一般<40℃，出水溫度應<75℃。

二、滾筒冷渣機運行中存在的問題和分析

1.滾筒冷渣機出渣溫度高

目前冷渣機的結構和冷卻系統，仍然存在一些問題。水冷式滾筒冷渣機高達950℃左右的高溫爐渣，源源不斷的進入換熱筒體內部，經過與筒壁及內部翼片的復雜放熱，將爐渣從950℃左右冷卻到150℃以下。實際情況是2011年9月和11月兩臺機組相繼投產后，鍋爐的滾筒冷渣機排渣溫度一直不能降至150℃以下。在高負荷下，鍋爐燃用劣質煤時，鍋爐的排渣量會大幅度增加，爐渣得不到有效冷卻就被排出，最高時排渣溫度高達260℃，造成了大量的鍋爐底渣熱量未能有效回收和流失。同時高溫灰渣在進入下游輸渣設備中，導致這些設備故障率頻發，設備維護成本增加，在一定程度上影響了鍋爐的安全經濟穩定運行。另外高溫灰渣從渣倉倒運過程中產生大量揚塵，對環境造成一定的污染。

2.除塵器入口煙溫高

為了便于滾筒冷渣機進渣和控制滾筒冷渣機內的灰渣外排，降低現場的環境污染，在進出渣處加裝負壓吸塵管，吸塵管的一段接到鍋爐尾部煙道，靠引風機動力維持滾筒的負壓。運行中，排入滾筒冷渣機的熱渣，經負壓吸塵管吸入尾部煙道，導致尾部煙道煙溫升高，布袋除塵器入口煙溫升高，大顆粒灰渣未完全燃燒被吸到布袋上，這樣引起布袋高溫損壞，布袋破損引起除塵器效率降低，造成煙囪煙塵濃度升高，環保指標不達標。鍋爐被迫降出力運行。

3.進渣管堵塞和膨脹節漏灰

運行中鍋爐的燃用劣質矸石煤，經碎煤機破碎，很難達到規定的粒度，大顆粒煤進入爐膛內燃燒；另外鍋爐存在高溫結焦現象，導致爐內流化不良，大顆粒矸石和焦塊進入滾筒冷渣機進渣管，造成進渣管堵塞；滾筒冷渣機進渣管為水冷式進渣管，疏通起來不方便，而且很難疏通，影響鍋爐的安全運行，存在安全隱患。進渣管膨脹節是插入式金屬膨脹節，滾筒冷渣機運行過程中由于設計不合理和進渣管膨脹的不均勻，導致膨脹節產生間隙大冒紅渣，存在安全隱患，還造成現場環境污染。曾經發生幾次因膨脹節漏紅渣，導致鍋爐被迫壓火停爐。

4.進回水軟管崩裂

滾筒冷渣機是旋轉運行的設備，而進回水母管是靜止不動的。所以為了消除動靜設備之間的應力，在進回水旋轉接頭與進回水母管之間加裝金屬軟管。金屬軟管運行時間長老化和運行中會產生的扭曲應力，容易導致金屬軟管崩裂，漏水。準能矸電自投產以來發生3次進回水金屬軟管崩裂現象，造成機組缺水非停和降負荷運行。

三、滾筒冷渣機系統的改造

1.排渣溫度高的改造

矸電公司鍋爐滾筒冷渣機的實際使用情況統計結果表明，夾套式滾筒冷渣機在滿負荷運行時，排渣溫度遠遠超過設計值（保證排渣溫度≦150℃）。其主要原因是冷渣機的冷卻水采用凝結水，設計壓力較高，為了保證冷渣機運行的安全性，設計鋼板厚度為20mm，增加了傳熱熱阻，影響了傳熱效率，同時因設計結構的限制，受熱面不足，無法達到設計及使用要求。因此，在夾套式滾筒冷渣機內增加受熱面，是解決排渣溫度高最有效、最直接的辦法。

1.1將滾筒冷渣機內部分螺旋葉片拆除，延圓周方向均勻的布置8組材質為20G、規格為￠89×8mm和￠48×6mm組成的模式水冷管排。在防止堵塞的同時，可以減輕重量，有助于延長滾筒冷渣機驅動機構及支撐部件的使用壽命。

1.2管排一端與冷渣機冷卻水進水環型管焊接，另一端與冷渣機端板處的回水管焊接，形成閉式循環冷卻水回路。

1.3管排豎立的固定于滾筒冷渣機內部，與螺旋葉片的方向一致，粗管與細管之間焊接有10mm厚的鰭片，避免管排處積渣，保證灰渣能順利排出。

改造后的滾筒冷渣機排渣溫度明顯下降，實測平均排渣溫度下降到80℃左右，即使鍋爐燃用劣質煤且滿負荷運行時，冷渣機的的排渣溫度也能達到設計溫度以下。另外還設置了滾筒冷渣機回水溫度高于90℃時，跳閘滾筒冷渣機。鍋爐灰渣的熱量被凝結水回收后，進入到電廠的熱力循環系統之中，減少鍋爐物理灰渣熱損失，提高了電廠循環熱效率；輸渣設備的運行過程中維護工作量減少，檢修成本降低；濕式雙軸攪拌機可以投入使用，減少了灰渣在運輸過程中對環境的污染。

2.負壓系統改造和調整

針對負壓吸塵系統在運行中影響除塵器入口煙溫和布袋的安全，進行改造和調整。對鍋爐空預器出口水平煙道加裝氣力輸灰系統，不僅可以把尾部煙道的部分細灰輸走，還可以把滾筒冷渣機吸塵管的熱灰進入尾部灰斗里，高溫灰就不會吸到除塵器。另外運行關小吸塵閥門，控制吸灰量。通過改造和調整，布袋除塵器入口煙溫降低，灰量減少，除塵器壓差降低，布袋也不會燒損，除塵器運行正常，布袋使用壽命延長，鍋爐不再限負荷運行。

3.滾筒進渣管的改造

原設計滾筒冷渣機進渣管是水冷式，現改造為耐磨耐火耐熱式，膨脹節外部并加裝了封閉的金屬膨脹節，現改造后進渣管進渣順暢，熱灰渣也不會外漏。原進渣管冷卻水回水管道由原來滾筒頭部改到尾部，這樣優化了系統節省材料，又減少回水阻力。

4.滾筒進回水軟管的改造

為了避免滾筒冷渣機進回水金屬軟管的崩裂漏水，導致大量凝結水外漏，機組缺水停運。采取防斷水措施，1、定期檢查檢查進回水金屬軟管，定期更換新的金屬軟管。2、對滾筒冷渣機設置斷水保護。滾筒冷渣機進回水門都安裝電動門，當冷卻水進水流量大于100t/h，延時3秒，跳滾筒冷渣機。當冷卻水進水壓力低于0.6MPa，跳滾筒冷渣機。

四、結論與展望

1.結論

針對1177t/h循環流化床鍋爐滾筒冷渣機系統問題的分析和改造，滾筒冷渣機的故障率明顯降低，運行周期也延長，節約了人力、物力和財力，為循環流化床鍋爐機組的長周期運行提供了可靠保障，使機組安全性、環保性、經濟性運行有了顯著提高。也為同類型機組滾筒冷渣機改造提供了科學依據。

2.展望

隨著全國節能節能減排工作的持續深入，循環流化床鍋爐作為潔凈煤燃燒技術必將得到更加廣泛的推廣，滾筒冷渣機作為循環流化床鍋爐必備的排渣設備也將越來越受到重視。滾筒冷渣機在大型循環流化床鍋爐排渣工藝中日漸成熟，對減少鍋爐非停和降低廠用電有著很大的提升空間。不可否認，滾筒冷渣機在實際運行當中有著一些問題，但這些問題會隨著研究的不斷深入，不斷優化完善，才能使滾筒冷渣機將隨著設備機組容量的增加而發揮更大的價值。

參考文獻

[1]甘政，陳建斌，代澤華，劉昌旭，陳志遠.大型循環流化床鍋爐冷渣機優化創新[J].電力設備管理，2018（03）：63-65+81.

[2]溫欣穎.煤礦用循環流化床鍋爐上煤除渣系統設計[J].煤礦機械，2016，37（05）：28-29.

作者簡介：郝志強，男，（1975-），內蒙古呼和浩特，本科，助理工程師，主要從事電廠運行管理。