提高循環流化床鍋爐排渣系統安全性的對策

（福建省石獅熱電有限責任公司 福建石獅 362700）

循環流化床鍋爐在國內得到廣泛應用，尤其是在熱電廠。排渣輸渣系統是循環流化床鍋爐的一個重要系統，與鍋爐的安全運行緊密相關。當前循環流化床鍋爐的排渣輸渣系統普遍選用對排渣進行冷卻、輸出的滾筒冷渣機，幾乎成為標準配置。DL/T 1954—2016《循環流化床鍋爐滾筒冷渣機運行及技術條件》[1]頒布與實施后，對提高循環流化床鍋爐采用滾筒冷渣機的排渣輸渣系統的安全性起到了很好的指導作用。但是，目前采用滾筒冷渣機的排渣輸渣系統，依然存在一些安全問題和重大隱患，主要是發生進渣端高溫灰渣嚴重漏灰渣、噴灰渣和高溫灰渣“貫涌”到冷渣機出渣口、沖出滾筒冷渣機，造成鍋爐停運、設備高溫灼燒變形、輸渣皮帶著火或者輸渣鏈斗超溫變形損壞，造成較大損失，嚴重影響電廠的安全生產、安全供熱和企業形象。為解決以上問題和隱患，福建省石獅熱電有限責任公司采取了一系列的防范措施，進行補充優化設計，取得了很好的效果，從根本上杜絕了以上問題和隱患，提高了滾筒冷渣機系統的本質安全性。

1 滾筒冷渣機排渣系統的主要問題

滾筒冷渣機是2004年左右開始應用于循環流化床鍋爐的，以其結構簡單、可靠性高、運行調整便捷、運行周期長、維檢修工作量少而很快得到推廣應用。在早期應用中，也發生過爆炸、噴熱渣等事故，造成人員傷亡、設備損壞、輸渣鏈斗高溫變形或輸渣皮帶著火等。針對使用中暴露的問題，制造廠和行業監管部門及時下達了注意事項和反事故措施，規范了冷渣機作為壓力容器進行監管以及運行、檢修中的防范措施。尤其是DL/T 1954—2016 《循環流化床鍋爐滾筒冷渣機運行及技術條件》頒布與實施后，從電力行業標準的高度，規范了滾筒冷渣機在設計、制造、運行等方面的要求，安全可靠性得到了較大的提高。同時，各發電廠嚴格執行壓力容器管理規范，滾筒冷渣機超壓損壞的事件得到了有效杜絕。

目前依然存在的主要問題有：①鍋爐排渣管與滾筒冷渣機進渣室之間的膨脹裝置處密封不可靠，易發生900℃左右的高溫灰渣泄漏、噴濺，威脅鍋爐安全運行和周邊設備、設施安全。②發生嚴重的進渣自流，大量的900℃左右的高溫灰渣進入滾筒冷渣機，發生“貫涌”，未被冷卻就直接從冷渣機出渣口涌出，造成輸渣皮帶著火燒毀或者鏈斗輸渣機灼燒變形。處置不及時，造成鍋爐停運。

發生以上問題和隱患的主要原因，一是滾筒冷渣機在結構設計上有缺陷；二是聯鎖與保護的配置上不全面。

（1）結構設計上的缺陷：①鍋爐排渣管與滾筒冷渣機進渣室、接渣管之間的膨脹裝置的密封不可靠，采用活動擋板結構，間隙比較大，當灰渣較細時，如發生沖渣，高溫灰渣會從膨脹裝置的間隙處噴濺出來。②滾筒冷渣機的原理和作用是：鍋爐爐床上的大顆粒以及多余的灰渣，通過鍋爐排渣管進入到滾筒冷渣機進渣室的接渣管，然后進入冷渣機內部的螺旋輸渣片處。當滾筒冷渣機運轉時，螺旋輸渣片將熱灰渣逐級往出渣端輸送，過程中與滾筒夾層內的冷卻水換熱，熱灰渣被冷卻并被排出冷渣機的出渣口，由輸渣裝置輸送到渣倉。原理上要求“接渣管出口處堆積灰渣后形成自密封，與爐膛內的床料達到平衡，排渣管里的灰渣呈靜止狀態。滾筒冷渣機運轉后，螺旋輸渣片輸出多少灰渣、鍋爐排渣管就排下來多少灰渣。滾筒冷渣機不運轉，則排渣管不出渣”，排渣多少是由滾筒冷渣機的轉速決定的。而實際在運的滾筒冷渣機，設計上沒有可靠形成“進渣管出口灰渣自密封、與爐膛內的床料達到平衡”的裝置。當爐膛內的床料、灰渣比較細時，或者爐內物料壓力急劇波動時（比如爐膛內打正壓、尾部煙道吹灰時），900℃左右的高溫灰渣會從排渣管大量涌入冷渣器，貫穿滾筒冷渣機內腔從冷渣機出渣口涌出。此時筒體內部的進渣管出口的高溫灰渣具有很強的流動性，灰渣下行的作用力大于阻力，不能形成自密封，爐內高溫床料持續涌入滾筒冷渣機發生嚴重的“進渣自流”即“貫涌”。在排渣初期、排渣過程中出現排渣不暢時、排渣過程中尾部煙道吹灰或爐膛內部壓力出現波動時，都有可能發生此種灰渣貫涌事件。

（2）聯鎖與保護的配置上不全面。作為將高溫灰渣進行冷卻的裝置，主要的功能是冷卻高溫灰渣，防止高溫灰渣直接排出。因此，必須設置防止高溫灰渣外排的連鎖保護，可靠的防止高溫灰渣外排、以及發生高溫灰渣外排時防止事故擴大的連鎖保護裝置，改造前、后示意圖如圖1。

2 采取的措施

（1）增加預防或減弱進渣自流和進渣貫涌必須的封渣室和擋渣板，確保高溫灰渣不會自行涌入滾筒冷渣機。

在進渣管端部設置封渣室，由一個水平耐高溫鋼板和垂直半圓弧鋼板組成，固定在進渣管上，與滾筒冷渣機內腔的螺旋片、內壁有10～20 mm的間隙，共同形成一個封渣室，其作用是灰渣涌入封渣室得到緩沖后，充滿封渣室并克服阻力才能從間隙進入滾筒內腔，增加了灰渣下行的阻力，形成足夠的渣封，防止或者減緩爐內高溫物料自流或涌入冷渣機。

擋渣板是安裝在滾筒冷渣機內腔、距離進渣端約三分之一滾筒總長度的位置的4塊大于四分之一圓的鋼板，沿著螺旋片安裝。沿滾筒軸線方向看，形成一個相鄰有重疊度的整圓擋渣板，其作用是當封渣室縫隙中有高溫灰渣自流或貫涌時，阻擋和減緩高溫灰渣向出渣端移動，同時自流進入滾筒內腔的灰渣積存后，增大阻力，阻止或減小進渣自流或貫涌。

（2）滾筒冷渣機進渣管安裝耐高溫手動進渣閥和氣動快關進渣閥。兩個進渣插板閥之間增加壓縮空氣管和閥門。

（3）設置灰渣溫度測點，對出渣口、滾筒內腔中部的渣溫進行監測，并作為渣溫高保護動作的信號取值。渣溫測點應靈敏可靠，采用紅外線測溫裝置。因安裝了護套的鎧裝熱電偶或熱電阻測溫裝置靈敏度不高，不宜采用。

（4）出渣口處的輸渣裝置設置能自動投入的消防水噴淋裝置。

（5）滾筒冷渣機增加以下報警、連鎖與保護。①當滾筒內腔中部的渣溫高于250℃時，保護動作，聯鎖關閉氣動快關進渣閥，并連鎖停運滾筒冷渣機。②當排渣溫度高于120℃時，保護動作，聯鎖關閉氣動快關進渣閥、停運滾筒冷渣機、停運輸渣裝置、開啟噴淋系統。③當出水溫度超過100℃時，保護動作聯鎖關閉氣動快關進渣閥、停運滾筒冷渣機。④當冷卻水流量小于設計的最小流量時，保護動作聯鎖關閉氣動快關進渣閥、停運滾筒冷渣機。⑤在以上保護動作之前，應報警。⑥正常排渣時，若進渣溫度下降變化值超過100℃時報警，作為堵渣判定條件，聯鎖關閉氣動快關進渣閥。

（6）在就地安裝監控攝像裝置，能監控到滾筒冷渣機的兩端。選用有溫度監測功能的監控攝像裝置，在監測到異常溫度升高時及時報警。

（7）滾筒冷渣機兩端設置有方便開關的觀察窗，便于觀察筒體內部的情況。

（8）進渣室接渣管安裝管內灰渣的溫度測點，該溫度測點用以判斷是否有堵渣和下渣不通暢等異常。

（9）鍋爐排渣管與進渣室之間的膨脹裝置應嚴密可靠，并安裝防護罩，防止漏灰渣時四濺噴射。

（10）鍋爐排渣管設置捅渣口，捅渣口設置在進渣閥之前。捅渣口應設置有可靠的耐高溫插板或閘板。

（11）滾筒冷渣機下部及附近一定區域內，不應有電纜溝、油管道等不能耐受高溫的設施。必要時，應設置擋渣墻，防止高溫灰渣外漏時流淌而損壞周邊設施。

（12）應設置“高溫危險 請勿逗留”警示牌。

（13）啟動滾筒冷渣機時，應先打開氣動快關進渣閥，然后緩慢開啟手動進渣閥。以最小頻率啟動滾筒冷渣機，直至滾筒緩慢轉動。觀察接渣管管內渣溫是否上升，如正常上升，可以繼續進行排渣并按照鍋爐的需要調整排渣量。如接渣管管內渣溫未上升，則可能是排渣管堵渣，應停運并進行處置。

（14）正常排渣時應監視冷卻水流量、溫度、壓力和進渣溫度、滾筒內腔中部渣溫、排渣溫度、鍋爐床壓的變化，確定滾筒冷渣機工作是否正常。

（15）鍋爐吹灰等引起爐膛內部壓力波動較大時，應注意監視滾筒冷渣機各渣溫、水溫變化，必要時應停止排渣，關閉氣動快關進渣閥。

（16）正常停運時，應關閉啟動快關進渣閥。先停止滾筒冷渣機運行，后關閉進渣閥。

（17）當判斷發生排渣管堵渣時應立即降低滾筒冷渣機轉速。采取開關進渣閥2～3次或者適度敲振鍋爐排渣管，無效后應關閉進渣閥。用壓縮空氣進行疏通或從捅渣口用捅條進行疏通。

3 結論

采取以上措施后，一是從源頭上，在進渣管管口增加了封渣室，提高了滾筒冷渣機內部的排渣管口形成灰渣強制密封、阻止灰渣“自流”和“貫涌”的可靠性。二是增加了擋渣板，在封渣室沒有完全阻止灰渣“自流”和“貫涌”時，形成第二道防線，阻止高溫灰渣向出渣口運動并延緩速度，為連鎖保護起作用爭取到時間。三是在發生灰渣“自流”和“貫涌”時，及時觸發聯鎖保護動作，關閉排渣快關進渣閥，隔斷排渣，防止高溫灰渣排到輸渣皮帶或鏈斗輸渣機上，造成嚴重后果。四是在高溫灰渣從國通冷渣機排出時，連鎖保護動作，噴淋裝置啟動，保護輸渣裝置。五是在運行中加強排渣過程中的監視，及時發現異常，及時處置。

實施了以上措施后，滾筒冷渣機排渣系統做到了本質上安全可靠運行，杜絕了噴渣、涌渣造成的輸渣皮帶著火或鏈斗輸渣機損壞的事故。