循环流化床锅炉冷渣排渣系统改造研究

1、 国内近年来投产的400t/h以上容量CFB锅炉，在锅炉灰渣冷却方面，几大锅炉厂均趋向于选择风水联合鼓泡床式冷渣器。但从近年锅炉投产后的实际运行情况证明，风水联合冷渣器在目前国内燃煤品质保证及燃煤粒径控制方面都存在较大差距的情况下，运行可靠性较差，冷却效果与设计要求严重不符，对锅炉安全、连续、稳定运行带来恶劣影响。本文从淄博公司2465t/hCFB锅炉运行近两年来，在冷、排渣系统方面突出的矛盾分析，论证了冷渣器改造的必要性和可行性，并对采用滚筒式冷渣器的改造效果进行了简要总结，对国内同类型机组具有一定借鉴意义。 淄博公司2145MWCFB机组配用哈锅引进ALSTOM公司技术生产的HG-465/

2、13.7-L.PM7型CFB锅炉，设计煤种为淄博贫煤，最大允许粒径7mm，d50=0.6mm，d200m不大于25。锅炉的灰渣处理系统亦采用了引进ALSTOM技术制造的风水联合冷渣器配合原装进口锥形阀组成排渣及热渣冷却系统。 1.11.1冷渣系统存在突出问题：冷渣系统存在突出问题： a.a.运行中频繁发生排渣不畅：运行中频繁发生排渣不畅： 仅从机组03年8月投产至04年6月，3、4锅炉因排渣困难造成机组非停事件即达3次。锅炉排渣困难给机组安全运行造成了极大的被动局面。 造成锅炉排渣困难的根本原因是入炉煤粒度超标造成床料粒度超标。根据临界流化风量经验计算公式，床料平均粒径增加一倍，则临界流化风量

3、需要提高50%。床料粒径增大造成流化风量不足，炉内流化不良，容易在排渣口附近及冷渣器内产生低温结焦，导致排渣困难。资料证明：风水联合鼓泡床式冷渣器，在煤质稳定连续、煤中杂质含量控制合理且粒级匹配可靠的情况下，是符合大容量CFB锅炉运行要求的最佳除渣方式之一。然而在国内当前煤碳市场供应实际情况下，煤质变化幅度大，煤中“三块”严重超标，碎煤设备磨耗速度快，碎煤系统粒度保障可靠程度低，风水联合冷渣器淄博公司CFB锅炉实际运行中已经被证明难以满足机组正常运行要求。 b. b.冷渣效果差，对除渣设备造成恶劣损害：冷渣效果差，对除渣设备造成恶劣损害： 大量大颗粒床料排出炉膛进入冷渣器后，同样因粒径过大造成

4、冷渣器内严重流化不良，物料难以按照设计通过正常流化、冷却，从一、二室翻越风冷隔墙进入三室，并翻越溢流口进入正常排渣管，而是在一、二室大量堆积。由于炽热炉渣仍含有未完全燃尽的碳，在冷渣器内又得到充足氧气供应，温度又高，堆积后极易出现低温结焦。淄博公司运行一年来的实际情况已经充分证明了这一点。而被迫从事故排渣口进入输渣机的灰渣温度一般超过400，目测为炽热红渣。如此高的排渣温度对后处理设备带来恶劣损害，安全可靠程度急剧下降，故障频繁，且现场生产条件严重恶化。 c. c.冷渣器流化风耗能严重：冷渣器流化风耗能严重： 锅炉设计由三台50容量罗茨风机作为冷渣器流化冷却供风，正常运行两用一备，配用185K

5、W高压电机，耗电较大，且为保证充分的流化供风，经常需要三台风机全部启动用作锅炉排渣，耗能更为明显。 另一方面，由于冷渣器事故排渣、锅炉本体漏灰、刮板除渣机密封不良等因素，厂房内粉尘污染情况突出，给罗茨风机的正常运行带来恶劣影响，空气滤清器、润滑油等消耗严重，检修维护费用较高。1.21.2除渣系统存在诸多缺陷：除渣系统存在诸多缺陷： a.a.刮板输渣机及斗式提升机故障频繁：刮板输渣机及斗式提升机故障频繁： 设备本身存在先天设计及制造缺陷。刮板输渣机采用链条带动刮板运转方式，回链采用悬臂梁式托轮承重，刮板与底板、链条与托轮之间部件磨损严重。托轮滚动轴承在高温除渣条件下润滑不良，频繁出现托轮卡涩缺陷

6、，加剧了传动系统各部件磨损。再则，输渣机刮板及链条结构自重大，空载运行耗能巨大，而其自重又加剧了托轮等各部件的磨损。在斗式提升机方面，亦存在相同问题，链条、链斗等部件磨损严重，故障频繁。 另一方面则由于冷渣器排渣温度严重超标，造成输渣机及斗式提升机设备运行状况急剧恶化。在保证锅炉连续运行的前提下，冷渣器被迫大量采用短路排渣方式，排渣温度一般在400以上，高温炉渣超出了刮板机等设备的承受限度，刮板变形、链条不均衡膨胀、下垂歪斜、箱体变形等缺陷频繁发生。据统计，2004年除渣系统运行工况最恶劣的时期，两台锅炉一个月内除渣系统刮板输渣机、斗式提升机累计发生故障22次，按照平均每次故障时间46小时计算

7、，一个月内共发生故障时间达88132小时。 b. b.锅炉刮板输渣机、斗式提升机维护费用巨锅炉刮板输渣机、斗式提升机维护费用巨大：大： 因上述所述的刮板输渣机、斗式提升机日因上述所述的刮板输渣机、斗式提升机日常运行中频繁发生的大量缺陷，维护工作量巨常运行中频繁发生的大量缺陷，维护工作量巨大，刮板、链条、托轮、变速箱等零配件、备大，刮板、链条、托轮、变速箱等零配件、备品消耗量巨大，据初步统计，品消耗量巨大，据初步统计，2 2465t/h465t/h循环循环流化床锅炉机组流化床锅炉机组20042004年锅炉除渣系统设备零配年锅炉除渣系统设备零配件费用平均每月件费用平均每月8 81010万元。万元。

8、 鉴于淄博公司2465t/hCFB机组冷、排渣系统在实际运行中存在的突出问题，淄博公司进行了长期、积极的专题调研论证，作了大量的搜资和分析比较工作，并专程对山东晨鸣纸业自备电厂、临沂恒通化工自备电厂220t/hCFB锅炉配用的8t/h回转水冷式冷渣器进行了参观学习，对该型号冷渣器生产厂家山东章丘圣火科技有限公司进行了实地考察，认为将现有的鼓泡床式风水联合冷渣器改造为章丘圣火公司专利设计制造的HBSL型冷渣器方案是可行的。 2.1 HBSL 2.1 HBSL型冷渣器主要结构及工作原理型冷渣器主要结构及工作原理 HBSL型冷渣器由进料室、出料室、84根六棱蜂窝状冷渣通道组成的水冷转子、驱动装置、机

9、架以及断水保护装置等部分组成。工作时开通冷却水，转子在驱动装置带动下低速转动（02转/分钟），高温炉渣进入进料室；转子与水平线成一定夹角，高端设置有进渣口，低端设置有出渣口，转子每转动一周炉渣也随之转动一周，并沿下坡滚落一定距离，随着转子的连续转动，炉渣也在冷却通道内连续滚动并与换热面交替接触，并将热量传递给冷却通道内的冷却水，加热后的冷却水汇入锅炉给水除氧系统，使炉渣余热得到回收，从而起到省煤器的作用。因为炉渣颗粒在六棱体形状的冷却通道内是由高端向低端滚动传热的，避免了圆管会造成的炉渣颗粒在管内滑动摩擦的弊端，金属与炉渣之间的摩擦系数较小，加之设备运转转速很低，金属壁面的磨损因此比较小。 2

10、.2 HBSL 2.2 HBSL型冷渣器主要特点：型冷渣器主要特点： 连续排渣，变频无级调速，有利于锅炉稳定运行；炉渣冷却比较彻底，热回收效率高，排渣温度低于100，节能效果明显；设备结构紧凑，体积小，适合于现场改造安装；磨损较小，能耗较低，实际运行寿命经现场检验能够符合电业生产要求。 #3机组2005年3月24日至4月28日进行的首次A级检修中实施了改造，主要改造内容如下：3.1锅炉冷渣系统全面治理改造：锅炉冷渣系统全面治理改造：a.锥形阀：锥形阀：将锥形阀全开，阀头开至最大位置，阀头压缩空气、除盐水双冷却系统维持运行。运行中仍可利用锥形阀控制排渣。锥形阀排出之后排渣管道的非金属膨胀节继续作

11、为补偿锅炉膨胀用途。b.冷渣器：冷渣器：将目前的风水联合冷渣器拆除，采用HBSL型旋转滚筒式冷渣器，锅炉两侧各安装2台额定排渣量912t/h的冷渣器。要求并确保冷渣器正常排渣温度不超过100。每侧两台冷渣器成90度夹角布置。c.冷却水泵：冷却水泵：将目前的冷渣器冷却水泵作为改造为HBSL型滚筒式冷渣器后的冷却供水之用，目前设备安装及运行方式不变，只须在冷渣器安装就位之后，安装布置冷却水管道。d.冷渣器流化风机：冷渣器流化风机： 将三台冷渣器流化风机全部拆除。原设计冷渣器流化风机供给风量占到锅炉总风量3.74，改造后通过提高二次风风量予以补偿，且提高了二次风在炉膛内部物料中的穿透刚度，对于改善炉

12、内燃烧，提高物料燃尽程度，保护炉内风管都有良好作用。 锅炉冷渣器改造后如图所示：#3锅炉A侧两台呈90度夹角布置的水冷滚筒式冷渣器：#3锅炉B侧两台呈90度夹角布置的水冷滚筒式冷渣器：3.2锅炉排渣系统全面治理改造：锅炉排渣系统全面治理改造：将3锅炉目前的由一、二级埋刮板输渣机、斗式提升机组成的锅炉排渣系统进行全面改造：a.I级埋刮板输渣机：级埋刮板输渣机：将I级埋刮板输渣机全部拆除，在拆除后的空间砌筑深度1200mm宽度2070mm的运转沟，在运转沟内安装带宽500mm、输送直线距离35.3m的皮带输送机作为一级输渣设备，沟内皮带机两侧预留700mm的检修通道。皮带采用阻燃抗高温型皮带，并在

13、皮带机上部采用活动式防雨防尘罩予以防护，以提高现场文明生产水平。整个厂房内运转沟上部采用格栅盖板加以防护，保证人员检查行走，如此消除了原先一级刮板输渣机布置于地面之上造成了零米厂房内空间局促的弊病，优化了厂房空间。 #3锅炉I级皮带输渣机现场安装方式如图所示： b.II级埋刮板输渣机及斗式提级埋刮板输渣机及斗式提升机：升机：将II级埋刮板输渣机全部拆除，安装带宽500mm、输送直线距离约40m、输送高度23m、倾角350的DJ型波状挡边大倾角带式输送机作为二级输渣设备，皮带机两侧安装700mm的检修通道。皮带采用阻燃抗高温型皮带，挡边高度100mm，横隔板间距252mm，并在皮带机上部采用活动

14、式防雨防尘罩予以防护。二级皮带机直接大倾角输渣至渣仓顶部，斗式提升机拆除。3.3 #3锅炉冷渣器改造后不同锅炉负荷下的运行参数见下表：锅炉冷渣器改造后不同锅炉负荷下的运行参数见下表： 时时 间间2005-6-20 11:002005-6-19 16:592005-6-22 12:172005-6-18 1:41备注备注锅炉主蒸汽流量锅炉主蒸汽流量t/h462.38369.203440.414440.414410.015 锅炉中下层床温平均值锅炉中下层床温平均值881.52862.316875.915853.65 A冷渣器出渣温度冷渣器出渣温度49.69649.69647.58547.58540

15、.33240.33258.39658.396 B冷渣器出渣温度冷渣器出渣温度49.88449.88440.13640.13647.79347.79357.40957.409 C冷渣器出渣温度冷渣器出渣温度48.68148.68144.83744.83756.28256.28258.29958.299 D冷渣器出渣温度冷渣器出渣温度38.88638.88638.30738.30738.60938.60936.07436.074 ABCDABCD冷渣器进水温度冷渣器进水温度48.31648.31645.14245.14247.0347.0344.224 A A冷渣器出水温度冷渣器出水温度63.13

16、463.13458.38358.38351.27951.27967.99767.997 B B冷渣器出水温度冷渣器出水温度63.57463.57450.3950.3969.05369.05366.8666.86 C C冷渣器出水温度冷渣器出水温度61.73761.73752.70152.70171.3871.3867.28467.284 D D冷渣器出水温度冷渣器出水温度52.88852.88850.23250.23251.88251.88249.65449.654 4.1取得的实际效益计算取得的实际效益计算（1）安全效益显著：）安全效益显著：显著提高了机组安全稳定运行水平：如前所述，2004

17、年仅因冷渣器排渣不畅即造成锅炉非计划停运3次之多，另外因一二级埋刮板输渣机、斗式提升机故障造成的事故排渣、机组低负荷运行更是发生多次。通过该冷渣、排渣系统的优化改造，基本能够消除上述缺陷的发生，从而显著提高机组安全稳定运行水平，并带来可观的安全和发电经济效益。（2）节能效益突出：）节能效益突出：A.A.降低煤耗：降低煤耗：循环流化床锅炉排渣温度即床上温度900，炉渣热值较高，通过冷渣器与冷却水换热，可使炉渣温度降低到100以下。锅炉炉渣余热得到了充分回收，通过冷却水热量回收至机组回热系统，既提高了锅炉效率，又节能效果显著。按照每小时1吨炉渣回收余热计算如下：1000Kg0.32卡/ Kg850

18、272000卡=54.4 Kg（5000卡热值）的原煤按照锅炉年运行5000小时，单炉渣量:设计煤种20.23t/h、校核煤种24.23t/h计算，同时考虑改造前风水联合冷渣器排渣温度在400500，对炉渣余热具有一定的回收能力，按照改造前回收热量是改造后60概算：设计煤种：20.2354.45000402201吨原煤；校核煤种：24.2354.45000402636吨原煤。按照锅炉每小时消耗燃料：BMCR工况设计煤种75.672t/h，校核煤种79.308t/h，锅炉年运行5000小时计算，可降低目前单机煤耗的：设计煤种：2201（76.6725000）0.574校核煤种：2636（79.3

19、085000）0.665B.B.降低机组厂用电率：降低机组厂用电率：a.冷渣器流化风机：改造后停用2用1备（特殊情况下3用0备）的冷渣器流化风机，其减少的风量由提高二次风机（800KW，6KV，90.3A）风量予以补偿。冷渣器流化风机铭牌功率185KW，6KV，实际正常运行电流15A，而停用后由二次风机进行风量补偿，概算将导致二次风机电流升高3A，可计算节约功率：Py=I0.126（15-3）0.12695.24KW每年可节约电量：295.2500095.2万KWhb.皮带机、滚筒冷渣器：改造后取消一级埋刮板输渣机（11KW）、二级埋刮板输送机（11KW）、斗式提升机（15KW），增加滚筒式冷渣器驱动电机（4台1.1KW）、一级皮带输送机（4.5KW）、二级