循環流化床鍋爐滾筒冷渣機流渣原因探討及處理

摘要：循環流化床鍋爐以其燃料適應范圍廣、爐內脫硫、低NOx排放、燃燒效率高、負荷調節比大、灰渣綜合利用等優點，近年來在我國得到了飛速的發展。本文主要對循化流化床鍋爐滾筒式冷渣機在日常應用中所發生“流渣”現象的原因進行了分析，并對該問題的處理進行了探討。

關鍵詞：循環流化床鍋爐;滾筒冷渣機;流渣

因為循環流化床鍋爐灰渣溫度高達9001000℃，所以循化流化床鍋爐均配置專門灰渣冷卻系統（冷渣器）來冷卻高溫的灰渣，將爐膛排出的高溫爐渣冷卻到150℃及以下，從而有利于爐渣的輸送和處理。早期我國引進技術的循環流化床鍋爐普遍采用流化床式冷渣器（風水聯合冷渣器）。但流化床式冷渣器無法適應國內復雜多變的燃料品質，當出現較多大顆粒時，流化床式冷渣器容易出現堵塞、結焦等問題，最終導致鍋爐壓火或者停爐。滾筒冷渣機以其對爐渣粒徑及分布要求寬松;通渣能力強，對渣量的適應性較好;冷渣效果好;耗電率低;運行平穩可靠;操作方便;系統配置簡單;磨損量小，整機壽命高;安裝方便等特點目前已在大型循化流化床鍋爐中得到了大規模的應用，并成為循環流化床鍋爐灰渣冷卻的主流產品。

但滾筒冷渣機在實際應用中也暴露出了一些問題，例如：冷渣器入口管存在燒紅現象、下渣管堵塞和下渣管出風不出渣;冷渣器進出口旋轉接頭漏渣;長時間運行筒體跑偏;傳動鏈條磨損斷裂;冷渣機出口無規律性“流渣”現象等。本文以某廠LGT系列滾筒冷渣機為例針對冷渣機出口無規律性“流渣”現象進行探討分析。

一、滾筒冷渣機結構及原理

該廠LGT系列滾筒冷渣機是由滾筒、轉動系統、驅動機構、進渣裝置、出渣裝置、冷卻水系和電控裝置、進渣管組件等組成（詳見下圖）。

其工作原理為鍋爐排渣口排出的熾熱的灰渣經斜伸入滾筒內的進渣管進入滾筒端部，并在進渣管周圍堆積到一定高度，當其產生的重力與進渣管內的渣流的重力平衡時，管內渣流便被阻滯;當由滾筒旋轉而推動灰渣向滾筒出渣端移動時，進渣管出口周圍渣堆高度隨之下降從而打破了管內外灰渣的重力平衡，管內渣流又繼續。這樣，滾筒轉，熱渣流進;滾筒停，熱渣流停;快轉快進，慢轉慢進。在灰渣推進過程中，灰渣與冷卻水進行熱交換，由循環流動的冷卻水將灰渣大部分熱量帶走，灰渣溫度降低，可以由輸渣設備運走或儲存到渣倉內。

二、滾筒冷渣機流渣的現象及原因分析

（1）該廠自2012年底投產，尤其自2018年以來先后出現多次冷渣機出口“流渣”現象。主要表現為冷渣機入口頻繁堵渣后，經過人工敲打疏通、爐膛床壓上升、爐膛壓力波動等原因誘發無規律可循的冷渣機出口大量“流渣”現象。冷渣機出口渣溫高達300500℃，造成冷渣機出口渣溫高保護動作，冷渣機跳閘。嚴重時大量熱渣瞬時涌入輸渣機，造成輸渣機瞬時過載跳閘，使得輸渣機鏈斗因高溫變形，冷渣機筒體碳化，甚至通過輸渣機縫隙，熱渣灰涌出輸渣機箱體，不僅增加大量的清理維修工作，甚至威脅機組及人身安全。

（2）循環流化床鍋爐滾筒冷渣機流渣原因分析。①冷渣機本身造成“流渣”的原因。a.通過查看該型號冷渣機安裝使用說明書要求冷渣機進入筒體的進渣管距離內筒壁的距離一般控制在180230mm，視出力大小而有不同，即開口高度要低于筒體內最高的螺旋片。而該廠在運行過程中頻發出現冷渣機進渣管脫落、進渣管堵塞磨損等問題，在維護過程中增大了進渣管與內筒壁的距離，甚至超過了筒體內最高的螺旋片，造成渣封高度增加，阻力減小，增大了流渣的風險。b.隨著冷渣機運行時長的增加，冷渣機螺旋導流片磨損變短或者缺失較多，在沒有得到有效的維護情況下造成冷渣機內部阻力變小，當發生堵渣突然暢通后，增加了“流渣”的可能。c.因該廠在運行過程中經常出現爐膛內部結焦、入爐煤粒徑大等原因造成的冷渣機進渣管堵塞問題，并通過人工捅渣或敲打等方式疏通，造成冷渣機進渣管變形、進渣管內部澆注料脫落，加劇了進渣管堵渣的可能，當堵渣突然暢通后增大了“流渣”的風險。d.該廠冷渣機冷卻水取自凝結水，雖然凝結水水質較好，但投產7年以來未進行過定期除垢工作，且2018年該廠為降低鍋爐排煙溫度進行了低壓省煤器改造對冷渣機冷卻水進行分流造成冷渣機冷卻水量減少，同時該廠為間接空冷機組存在夏季真空低凝結水溫高的問題，勢必影響換熱效果，在排渣過程中尤其是大量熱渣涌入冷渣機時熱渣得不到充分的冷卻流至排渣口，排渣溫度高增加了“流渣”風險。②外部因素分析。a.該廠自投產以來為降低成本執行配煤摻燒制度，增加經濟煤種的摻燒量，其中包括對煤泥摻燒。主要通過給煤機輸送的入爐煤中摻混晾曬干煤泥及煤泥膏體泵泵送濕煤泥的方式進入爐膛。因煤泥本身粒徑較細，造成爐膛內部物料中細灰比例增大，進入冷渣機的床料中細灰含量高，同時因細灰的流動性強，在冷渣機內部具有流動性，增加了冷渣機“流渣”的幾率。b.同時該廠在執行配煤摻燒的同時，入爐煤種摻混有大量的中煤及煤矸石，中煤及煤矸石在燃燒過程中爆裂性差，在爐膛底部聚集堵塞排渣口，當通過擾動突然暢通，勢必造成大量粗細物料涌入冷渣機，來不及冷卻流至冷渣機出口造成“流渣”。c.通過運行經驗該廠發生多次爐膛結焦及風帽脫落問題，造成爐膛內部風場流向改變，尤其是風場改變后冷渣機進渣口與回料器出口形成短路時，回料器返回的大量細灰直接進入冷渣機，造成“流渣”。

三、滾筒冷渣機“流渣”問題的解決方案

（一）滾筒冷渣機的改造及維護

（1）提高冷渣機內螺旋葉片的高度，在“流渣”時可將大量的熱渣阻擋在冷渣機內，防止大量熱渣涌入輸渣機造成“流渣”。該方案已經在某廠無錫鍋爐廠生產的UG480/13.7M型循化流化床鍋爐中應用并取得了良好的效果，“流渣”現象明顯減少，且改造前后對冷渣機的出力未產生影響。

（2）在進渣管出口處設擋板或在螺旋片處設擋板，原理同上，增加熱渣在冷渣機內部的阻力，防止“流渣”，該方案同時為廠家推介方案。

（3）控制進渣管口距離內筒壁的距離低于筒體內最高的螺旋片，若需增大冷渣機出力，在進渣管直段兩側開弧口方式解決，防止冷渣機進渣口渣封形成困難或對冷渣機出口方向阻力減小造成“流渣”。

（4）冷渣機入口采用篦式組合閥，防止大量灰渣瞬時涌出。該方案也在某廠上鍋生產的SG690/13.7M451循環流化床鍋爐中得到應用，渣自流問題的到徹底解決。

（5）冷渣機換熱面定期除垢，提高換熱效率，降低排渣溫度。

（二）運行方式及燃燒調整降低“流渣”風險

（1）配煤摻燒過程中嚴格控制入爐煤粒徑的兩極分化，同時嚴格控制中煤與煤泥的同時摻燒比例，防止出現粗渣堵塞冷渣機排渣管，疏通后細渣大量涌入冷渣機。

（2）在保證燃燒調整的同時維持較低床溫，較少結焦風險，降低冷渣機入口渣溫高和堵渣的風險。

（3）適當降低一次風量，保持合理的床壓，維持穩定的爐膛內部壓力，防止出牙大幅波動，較少冷渣機堵渣后突然暢通的風險。

（4）合理調節冷渣機運行方式，轉速要控制在30Hz以下，盡量低轉速運行，采取間斷排渣，勤排、少排，防止渣封破壞造成“流渣”。

（5）冷渣機停運后盡量不排空冷渣機內部存渣，防止再次啟動，冷渣機內部無渣，滾筒內部阻力過小。

（三）其他

（1）低壓省煤器冷卻水改造至冷渣機后，減少多冷渣機冷卻水的分流。

（2）采取冷端治理措施，提高機組真空，降低凝結水溫，或者冷渣機冷卻水更改為其他水源。

（3）考慮爐膛側墻排渣、采取防結焦措施或者進行布風板風帽改造等減少回料器細灰直接排入冷渣機的可能。

四、結語

綜上所述，循化流化床鍋爐滾筒冷渣機“流渣”現象雖然沒有規律可循，但通過總結分析“流渣”現象的原因，并采取相應的措施，該問題還是可以得到有效的控制，希望上述分析能夠給同類型配備滾筒冷渣機的循化流化床鍋爐機組提供參考，避免發生“流渣”事故的發生。

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[4]李冠忠.循化流化床鍋爐滾筒冷渣器噴熱渣原因分析及處理[J].中國科技期刊數據庫科研，2017（12）.

[5]青島松靈LGT系列滾筒冷渣機安裝使用說明書.

作者簡介：吳昊，河北定州人，工程師，研究方向：火電廠集控運行。