循環(huán)流化床鍋爐冷渣器出力差異分析

摘 要：對(duì)同達(dá)熱電兩臺(tái)CFB鍋爐配套的滾筒式冷渣器的運(yùn)行狀況、改進(jìn)措施進(jìn)行了分析與總結(jié)，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：CFB;循環(huán)流化床鍋爐;冷渣器

0 引言

冷渣器是保證循環(huán)流化床（CFB）鍋爐安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，冷渣器出力不足造成機(jī)組被迫降負(fù)荷甚至停運(yùn)的情況時(shí)有發(fā)生，不僅增加了運(yùn)行操作難度，增加了檢修維護(hù)工作量，還給電廠造成了經(jīng)濟(jì)損失。本文就同達(dá)熱電兩臺(tái)鍋爐所配滾筒式冷渣器在運(yùn)行中的出力差異進(jìn)行分析，探討CFB鍋爐冷渣器出力受限的問題及其改進(jìn)措施。

1 設(shè)備概述

山西漳電同達(dá)熱電有限公司兩臺(tái)鍋爐型號(hào)：DG1165/17.4-Ⅱ1型，為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、汽冷式旋風(fēng)分離器、循環(huán)流化燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、燃煤、鋼架為雙排柱鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)式鍋爐。本電廠每臺(tái)鍋爐配置6臺(tái)滾筒式冷渣器，由青島松靈電力環(huán)保設(shè)備有限公司制造，型號(hào)為L(zhǎng)GT-25×10000，其銘牌參數(shù)如表1所示。冷渣器冷卻水源有兩路，夏季用凝結(jié)水，冬季供熱凝結(jié)水量不夠時(shí)用閉式循環(huán)水冷卻。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由布置在鍋爐房零米的冷卻水泵與板式換熱器、膨脹水箱組成，水源來(lái)自化學(xué)除鹽水，板式換熱器的冷源為開式循環(huán)冷卻水;凝結(jié)水自凝結(jié)水泵出口經(jīng)過(guò)精處理、軸封加熱器后進(jìn)入冷渣器充分換熱，進(jìn)入#7低加入口，中間設(shè)旁路調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)冷卻水流量。

2 滾筒式冷渣器工作原理

同達(dá)熱電每臺(tái)鍋爐在爐膛的后墻下部設(shè)有6個(gè)排渣口，約900 ℃的灰渣從排渣口排出，進(jìn)入均勻布置的6臺(tái)滾筒式冷渣器（圖1），經(jīng)冷渣器冷卻后進(jìn)入除渣系統(tǒng)。

滾筒式冷渣器工作原理：鍋爐排渣口排出灰渣，經(jīng)斜伸入滾筒內(nèi)的進(jìn)渣管進(jìn)入滾筒端部，并在進(jìn)渣管周圍堆積到一定高度，當(dāng)其產(chǎn)生的重力與進(jìn)渣管內(nèi)的渣流的重力平衡時(shí)，管內(nèi)渣流便被阻滯;當(dāng)由滾筒旋轉(zhuǎn)而推動(dòng)灰渣向滾筒出渣端移動(dòng)時(shí)，進(jìn)渣管出口周圍渣堆高度隨之下降，從而打破了管內(nèi)外灰渣的重力平衡，管內(nèi)渣流又繼續(xù)流動(dòng)。這樣滾筒轉(zhuǎn)，熱渣流進(jìn);滾筒停，熱渣流停;快轉(zhuǎn)快進(jìn)，慢轉(zhuǎn)慢進(jìn)。在灰渣推進(jìn)過(guò)程中，灰渣與冷卻水進(jìn)行熱交換，由循環(huán)流動(dòng)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(shè)備運(yùn)走或儲(chǔ)存到渣倉(cāng)內(nèi)。

3 冷渣器運(yùn)行中存在的問題

機(jī)組正常運(yùn)行階段，為充分回收冷渣器余熱，#1、#2機(jī)組冷渣器冷卻水全部由閉式水切換為凝結(jié)水，但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生#1機(jī)組由于冷渣器冷卻能力較#2機(jī)組偏低，造成冷渣器出力受限的情況，且由于出渣溫度達(dá)到跳閘值頻繁跳閘，造成鍋爐床壓及水冷風(fēng)室壓力偏高，機(jī)組被迫限負(fù)荷運(yùn)行，而#2機(jī)組不受限制正常帶負(fù)荷運(yùn)行。

現(xiàn)選取不同負(fù)荷工況下#1、#2爐冷渣器出力情況進(jìn)行對(duì)比，具體如表2、表3、表4所示，可以看出相同負(fù)荷工況下，#2爐的冷渣器出力比#1爐的冷渣器出力強(qiáng)。

4 冷渣器出力差異原因分析

4.1 ? ?冷渣器進(jìn)渣量過(guò)大、進(jìn)渣溫度高

#1爐在運(yùn)行中床溫較#2爐高，為維持床溫在合理范圍內(nèi)，勢(shì)必會(huì)積攢床料提高床壓，但在運(yùn)行后期或降負(fù)荷時(shí)，由于床壓較高，排渣量相應(yīng)增大;同時(shí)，由于進(jìn)渣溫度高，在相同的冷卻能力下，冷渣器經(jīng)常出力受限，頻繁跳閘（排渣溫度大于140 ℃，冷渣器跳閘），影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，#2爐無(wú)此情況。

4.2 ? ?冷卻流量偏小

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行各負(fù)荷段，兩臺(tái)爐冷渣器冷卻水全部為凝結(jié)水時(shí)，#1爐冷卻水量較#2爐偏小約100 t/h，選取#1、#2機(jī)組各負(fù)荷計(jì)算冷卻水吸收排渣熱量，結(jié)果如下：

（1）300 MW：

#1機(jī)組：

Q1=cmΔt=4.2×103×540×103×（78-53）≈5.67×1010 J

#2機(jī)組：

Q2=cmΔt=4.2×103×653×103×（92-67）≈6.86×1010 J

（2）260 MW：

#1機(jī)組：

Q1=cmΔt=4.2×103×466×103×（90-66）≈4.70×1010 J

#2機(jī)組：

Q2=cmΔt=4.2×103×547×103×（71-50）≈4.82×1010 J

（3）200 MW：

#1機(jī)組：

Q1=cmΔt=4.2×103×392×103×（75-50）≈4.12×1010 J

#2機(jī)組：

Q2=cmΔt=4.2×103×543×103×（73-52）≈4.79×1010 J

在冷卻水都為閉式水的情況下，#1爐冷卻流量為350 t/h左右，#2爐冷卻流量為350～410 t/h。

綜上，冷渣器在運(yùn)行中，冷卻水的進(jìn)出水溫差基本在20 ℃左右，但由于流量的偏差導(dǎo)致#1、#2爐冷渣器出力不同。

4.3 ? ?冷渣器自身?yè)Q熱效果差異

（1）經(jīng)觀察，#1爐#2、#6冷渣器，#2爐#1、#3冷渣器排渣出力明顯較其他冷渣器小，尤其#1爐#2、#6冷渣器在變頻器輸出頻率為50～60 Hz時(shí)（滿出力為100 Hz），排渣溫度就達(dá)到130 ℃左右。（2）在#1爐#1、#2、#4、#6冷渣器冷卻水由凝結(jié)水切換至閉式水后，選取兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷相同、一次風(fēng)量相同、床壓相同的工況，可以看出#1爐冷渣器的轉(zhuǎn)速仍比#2爐偏大，由此可以分析出#1爐冷渣器的換熱效果不如#2爐好。

4.4 ? ?冷卻水水質(zhì)

冷渣器運(yùn)行中冷卻水水質(zhì)不合格，造成冷卻水管內(nèi)部結(jié)垢，這樣不僅減弱了冷卻水與排渣的換熱效果，還會(huì)減小冷卻水流量，嚴(yán)重時(shí)，還可能使冷渣器發(fā)生冷卻水?dāng)嗔?，冷卻水管超溫爆裂事故。

4.5 ? ?煤質(zhì)及粒度

燃煤品質(zhì)對(duì)冷渣器穩(wěn)定運(yùn)行的影響尤為突出。當(dāng)燃煤中含石塊較多時(shí)，粒徑較大的石塊容易堆積堵塞在排渣入口，造成排渣不暢;同時(shí)，在鍋爐運(yùn)行中，若燃煤粒度較大，則流化不良，造成局部低溫結(jié)焦，焦塊進(jìn)入下渣管也易堆積堵塞在排渣入口，造成堵塞。

4.6 ? ?安裝設(shè)計(jì)原因

冷渣器在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，滾筒進(jìn)渣管與爐膛接合面處傾角不合理，雖不會(huì)導(dǎo)致冷渣器下渣管堵塞，但爐膛內(nèi)灰渣進(jìn)入下渣管不暢，阻力增加，削弱了冷渣器的排渣能力。

5 改進(jìn)措施

（1）加強(qiáng)入爐煤粒度管控，加強(qiáng)燃煤破碎與篩分系統(tǒng)的定期檢查與維護(hù)，保證燃煤粒度合格。（2）加強(qiáng)冷卻水水質(zhì)的監(jiān)督化驗(yàn)，利用機(jī)組檢修時(shí)機(jī)，對(duì)冷卻水管進(jìn)行檢查，分析結(jié)垢原因，定期除垢。（3）優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整：針對(duì)#1爐床溫偏高機(jī)組，運(yùn)行期間應(yīng)根據(jù)負(fù)荷、床溫及時(shí)調(diào)整床壓、風(fēng)量煤量的配比;在冷渣器冷卻水全部切換為凝結(jié)水后，應(yīng)將旁路調(diào)節(jié)門全部關(guān)閉，確保至冷渣器的冷卻水量充足;根據(jù)床溫、床壓、排渣溫度精細(xì)調(diào)整，及時(shí)增減冷渣器出力以滿足運(yùn)行工況。（4）加強(qiáng)檢修、技改管理，對(duì)冷渣器下渣管傾斜角度進(jìn)行重新設(shè)計(jì)安裝，對(duì)部分處理較小的冷渣器進(jìn)行增加換熱管束等局部結(jié)構(gòu)的改造。

6 結(jié)語(yǔ)

在機(jī)組正常運(yùn)行中，冷渣器的可靠性、合理性不僅影響鍋爐運(yùn)行安全，還影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。同達(dá)熱電有限公司通過(guò)改進(jìn)冷渣器及其系統(tǒng)，合理控制冷渣器的運(yùn)行方式，極大地減少了由冷渣器原因造成機(jī)組降負(fù)荷的異常事件，對(duì)保證機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

收稿日期：2020-11-26

作者簡(jiǎn)介：馬富中（1990—），男，山西應(yīng)縣人，助理工程師，從事集控運(yùn)行管理工作。