論2×300MW CFB機(jī)組鍋爐冷渣器技術(shù)改造

（臨渙中利發(fā)電有限公司，安徽 淮北 235139）

1 系統(tǒng)概況

臨渙中利發(fā)電有限公司2×300MW機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)為亞臨界自然循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐蒸發(fā)量1075t/h，采用單鍋筒、雙布風(fēng)板、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、汽包鍋爐。燃用矸石、煤泥和中煤的混合燃料、固態(tài)排渣?；〞r(shí)，每臺(tái)鍋爐采用四臺(tái)改進(jìn)型風(fēng)水聯(lián)合冷渣器產(chǎn)品。但是，由于實(shí)際運(yùn)行中燃料中摻燒的煤泥比例超過設(shè)計(jì)值較多，風(fēng)水聯(lián)合冷渣器故障頻發(fā)，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不符合“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”的企業(yè)宗旨。經(jīng)過調(diào)研，最終將兩臺(tái)爐的風(fēng)水聯(lián)合冷渣器分批改造為滾筒式冷渣器。這項(xiàng)技術(shù)改造不僅美化了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，達(dá)到了有效抑塵的目的，還有效地提升了機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2 改造前存在的問題

兩臺(tái)爐風(fēng)水聯(lián)合冷渣器運(yùn)行期間暴露出許多問題，主要集中在以下幾方面：

（1）冷渣器進(jìn)渣門故障多，渣量控制困難，安全隱患大。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器采用進(jìn)渣門調(diào)整進(jìn)渣量。進(jìn)、排渣門采用氣動(dòng)與手動(dòng)混合型插桿閥結(jié)構(gòu)。正常運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)插桿關(guān)閉，通過氣動(dòng)插桿開度大小控制爐膛向冷渣器的排渣量。實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)渣門部位堵塞，下渣不暢現(xiàn)象。通過人工捅渣、清堵時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、人員與設(shè)備安全隱患大。進(jìn)渣管堵塞，冷渣器無法正常投運(yùn)，爐膛床壓控制困難，時(shí)常造成爐膛兩側(cè)布置板出現(xiàn)“翻床”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐停運(yùn)。冷渣器事故排渣部位出現(xiàn)過數(shù)次捅渣人員不同程度的燙傷事故，并出現(xiàn)因捅渣突然疏通時(shí)，不能即時(shí)關(guān)閉進(jìn)渣門，造成冷渣器高溫室大量進(jìn)渣，高溫段冷卻水溫度驟升而汽化現(xiàn)象。

（2）冷渣器內(nèi)部結(jié)焦頻繁，對(duì)煤種適應(yīng)性差，運(yùn)行調(diào)整困難。鍋爐排渣過程中大顆粒含量偏高時(shí)，爐膛排渣口、冷渣器以及其進(jìn)、排渣管道內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)排渣不暢、頻繁結(jié)焦現(xiàn)象。尤其是當(dāng)煤泥摻燒量較大或鍋爐燃燒調(diào)整不當(dāng)時(shí)，造成一些未燃燼的煤泥塊從爐膛排出后，在冷渣器及其進(jìn)出口管道內(nèi)產(chǎn)生二次燃燒、結(jié)焦等嚴(yán)重后果。由于鍋爐爐膛采用雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，當(dāng)單側(cè)排渣不暢，兩側(cè)床壓差過大時(shí)，會(huì)造成“翻床”現(xiàn)象，控制不及時(shí)造成機(jī)組非停事故。

（3）風(fēng)帽磨損嚴(yán)重。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器內(nèi)部風(fēng)帽的磨損使?fàn)t渣在冷渣器內(nèi)部的走向不符合設(shè)計(jì)要求，局部造成死區(qū)，使局部結(jié)焦的可能性增大，影響排渣效果。

（4）灰渣大量泄漏影響文明生產(chǎn)工作。大量的紅渣通過冷渣器事故放渣管，排放至鍋爐零米，造成大量揚(yáng)塵，使鍋爐房環(huán)境衛(wèi)生治理非常困難。

3 改造可行性及方案

滾筒式冷渣器在國(guó)內(nèi)410～480t/h循環(huán)流化床鍋爐上已廣泛應(yīng)用。滾筒式冷渣器主要由內(nèi)部固定螺旋片的雙層密封套筒、進(jìn)料口、進(jìn)出水旋轉(zhuǎn)接頭、傳動(dòng)裝置、底座和控制部分組成。

鍋爐排出的高溫底灰從進(jìn)渣口進(jìn)入筒體，在筒體內(nèi)螺旋片導(dǎo)流流向排渣口并拋灑熱渣。滾筒式冷渣器具有以下特點(diǎn)：一是較高的冷卻效率，能夠解決風(fēng)水聯(lián)合冷渣器冷卻能力不夠的問題。滿足干式連續(xù)、間斷冷卻灰渣的需要。二是渣量可調(diào)整范圍大，有利于穩(wěn)定鍋爐床壓在最佳范圍?？杀３皱仩t燃燒層高度，促進(jìn)燃燒，降低灰渣含碳量。三是進(jìn)渣管上不再設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，可以解決風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器進(jìn)渣管和空倉(cāng)結(jié)焦問題。四是系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，易損件少，除進(jìn)出水旋轉(zhuǎn)接頭密封需要定期緊固檢修外，其他檢修維護(hù)工作量少、檢修方便。五是控制簡(jiǎn)單方便，便于與DCS接口，有利于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。六是排渣溫度能有效控制在150℃以下，為刮板輸渣機(jī)、斗提機(jī)可靠運(yùn)行提供保證。七是由于雙層密封套筒之間設(shè)有多層螺旋導(dǎo)水板，既穩(wěn)固了簡(jiǎn)體，提高筒體的耐壓強(qiáng)度，又加強(qiáng)了換熱。八是通過吸風(fēng)管使筒體內(nèi)部形成負(fù)壓，避免了揚(yáng)塵。通過充分調(diào)研，根據(jù)鍋爐設(shè)備運(yùn)行需要和環(huán)境衛(wèi)生要求，通過調(diào)圖審查和就地實(shí)勘，最終決定將原來的風(fēng)水聯(lián)合冷渣器全部拆除，在原來風(fēng)水聯(lián)合冷渣器與爐膛結(jié)合處安裝進(jìn)渣裝置，連接到冷渣器，通過冷渣器內(nèi)部的渣封和冷渣器轉(zhuǎn)速，控制進(jìn)渣量，冷端通過排渣管接入刮板輸渣機(jī)，正常時(shí)冷渣通過主排渣口進(jìn)入刮板機(jī)，再通過斗提機(jī)進(jìn)入渣倉(cāng)，完成渣的輸送過程。另在每臺(tái)冷渣器的進(jìn)渣管和排渣管上還設(shè)有事故排渣裝置，以方便冷渣器故障或進(jìn)渣不暢時(shí)往地面排渣。

（1）工作原理。此次改造的滾筒冷渣器由滾筒、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)渣裝置、出渣裝置、冷卻水系和電控裝置等組成。由變頻電機(jī)改變轉(zhuǎn)速來調(diào)整簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)速，調(diào)整進(jìn)渣量、排渣量。在工作時(shí)，通過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪使?jié)L筒低速轉(zhuǎn)動(dòng)，筒體內(nèi)部的灰渣在旋轉(zhuǎn)葉片的作用下緩慢向低溫段移動(dòng)，在軸向葉片的作用下被攜帶至滾筒頂部然后落下，完成換熱過程。冷卻水在由旋轉(zhuǎn)水接頭、水冷筒體及筒體外部回水管形成的管路中流動(dòng)，將熱量帶走。冷渣機(jī)冷卻方式以水冷為主，風(fēng)冷為輔，冷卻水采用閉式水。熱渣約900℃左右，冷卻后的渣溫不大于150℃。大型滾筒冷渣器滾筒直徑主要有φ1500mm、φ1800mm等多種，長(zhǎng)度不固定，通常與其出力、出渣溫度和限定的進(jìn)出口距離有關(guān)。

（2）冷渣器的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間計(jì)算，每臺(tái)鍋爐四臺(tái)滾筒冷渣器。其中B、C冷渣器設(shè)計(jì)出力為20t/h，A、D冷渣器設(shè)計(jì)出力為25t/h。

表1 滾筒冷渣器主要參數(shù)表

4 改造后技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性效果分析

（1）運(yùn)行對(duì)比分析。

兩臺(tái)爐滾筒冷渣器至2017年全部改造完成取得較好效果。改造后，進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)減少將近60000Nm3/h，需要通過提高二次風(fēng)機(jī)的出力來補(bǔ)充充足的風(fēng)量。這樣使得一、二次風(fēng)機(jī)的出力更匹配。提高二次風(fēng)機(jī)出力也提高了二次風(fēng)壓，使得下二次風(fēng)的穿透能力加強(qiáng)，密相區(qū)和稀相區(qū)的分界更明確。使得密相區(qū)物料的燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，提高了燃料的燃燒效率。爐膛垂直方向的物料分布隨之得以改善，爐膛垂直方向的熱力場(chǎng)分布更加均勻?qū)ΨQ，對(duì)于燃料在稀相區(qū)的充分燃燒有利。對(duì)冷渣器的控制更加方便，運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)方運(yùn)行控制更加便利，現(xiàn)場(chǎng)就地操作更加方便和安全。

（2）改造前后的效益。

①機(jī)組運(yùn)行安全可靠性提高。冷渣器全部改造完成后，鍋爐安全運(yùn)行水平顯著提高。未發(fā)生重大不安全事件，冷渣器無須人工清渣，這樣既保證了職工的人身安全，又減少了鍋爐限負(fù)荷、非計(jì)劃停運(yùn)。

②經(jīng)濟(jì)性提高。改造前由于排渣系統(tǒng)故障造成的鍋爐出力受限損失每年不少于2500萬元。而各種冷渣器清理工作產(chǎn)生的人工耗資達(dá)到40萬元。通過改造節(jié)約大量人力、物力。與去年同等運(yùn)行條件下比較，機(jī)組煤耗下降了約2g/kW·h，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性得到了提高。

③工作環(huán)境的變化。改造后，輸渣線的工作環(huán)境有了很大改變，鍋爐零米的衛(wèi)生面貌得到了根本改善，為企業(yè)“文明化，美觀化，效益化，安全化”生產(chǎn)帶來了很大幫助。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，結(jié)合設(shè)備設(shè)計(jì)特性，充分利用循環(huán)流化床設(shè)備新技術(shù)對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改造，發(fā)揮了滾筒冷渣器的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。改造后鍋爐安全性提高、煤泥摻燒量增加，也達(dá)到了改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)到的效果，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)低發(fā)熱量能源的綜合利用。