循环流化床锅炉选择性排渣冷却系统研究_图文

1、重庆大学博士学位论文循环流化床锅炉选择性排渣冷却系统研究姓名：曾兵申请学位级别：博士专业：动力工程及工程热物理指导教师：卢啸风20120603中文摘要摘要大型锅炉技术的发展十分迅猛，技术已较为成熟，且已成为我国劣质燃料高效清洁利用的主要途径。然而在大容量化、高参数化的发展和应用过程中仍然存在一些问题，其中以底渣系统故障、底渣热量回收利用问题和炉内受热面磨损问题最为突出，严重制约了我国锅炉的可用率和运行可靠性。出现这些问题的本质是我国锅炉在大量燃用劣质燃料后炉内床料粒度分布大大偏离了设计值，影响锅炉的正常运行。而调节炉内床料粒度分布最有效、最直接、最灵活的方式恰为通过选择性排渣来实现。因此，在研

2、究锅炉床料粒度分布的形成机理及其调节优化方法的基础上，研发新一代的冷渣器和排渣装置，以及探讨底渣热量回收系统的经济性、冷却能力和回收效率等问题，有非常重要的意义。为此，本文首先从理论上探讨了锅炉炉内床料粒度分布的形成机理及其调节方法，并研究了锅炉底渣热量回收利用的冷却能力、经济性等相关问题。其次针对现有底渣系统存在的问题提出了对宽筛分底渣进行分选并按粒径分级冷却的思路，开发出了带颗粒粒径分选思想的流化床冷渣器系列专利及与之配套的相关专利技术。然后分别对所提出的专利技术“排渣分选装置”和“复合式冷渣装置”进行了可行性研究。最后对复合式冷渣装置进行了半工业的冷态试验和工业应用研究。本文的主要研究内

3、容及创新点是：通过建模研究了选择性排渣和排循环灰对炉内床料粒度分布的调节作用探讨了锅炉炉内床料粒度分布的形成机理及其发生变化后产生的影响，并通过分析总结得出采用选择性排渣是调节炉内床料粒度分布最佳的方法。之后通过建立的物料平衡一维静态模型分别对不回收、回收底渣细颗粒和排放循环灰三种工况进行了计算，计算结果表明，选择性排渣和排放循环灰对炉内床料粒度分布的调节作用恰好相反，选择性排渣可以使得炉内床料粒度变细，而排放循环灰将使炉内床料粒度变粗。首次系统地研究了底渣热量回收时的能力限制、对机组经济性的影响等问题建立了分别采用纯水冷式“滚筒冷渣器”和风水联合冷却式“流化床冷渣器”两种不同底渣冷却方式回收

4、底渣物理热时对机组热经济性的影响模型。选取了三种具有代表性的不同容量等级的锅炉凝汽式发电机组（、）作为研究对象，在定功率条件下采用热平衡法计算得出了不种底渣热量回收方式时的机组热经济性指标，并对结果进行了对比分析。此外，详细探讨了不同热量回收方式的底渣余热回收效率问题、不同冷却介质的冷却能力问题及适宜的风水冷比例问题等，并给出了相关意见建议。重庆大学博士学位论文首次提出了一种在顺利排放底渣同时能实现底渣粗细分选的排渣分选装置针对具有自主知识产权的“一种排渣分选装置”进行了冷模试验研究，验证了技术可行性，并对该装置内的气固流动特性尤其是排渣分选特性进行了试验研究，得到了流化风速、分选隔墙高度、初

5、始床料粒径分布等因素对分选效果的影响，以及颗粒分选效果较好时分选室与主床间的风速匹配关系。首次提出了对宽筛分底渣进行分选并按粒径分级冷却的新思路根据对宽筛分底渣按粒径分级冷却的思路，开发出了带颗粒粒径分选思想的流化床冷渣器系列专利，包括“复合式冷渣装置”、“双分选式流化床冷渣器”、“双喷动床流化床冷渣器及与之配套的回风系统”等，同时开发了多种与之配套的专利技术，均获得了我国国家发明或实用新型专利授权。针对复合式流化床冷渣器的研发，首先通过小型试验台的冷模试验和数值模拟研究验证了结构设计和技术的可行性；然后在一半工业试验台上针对复合式流化床冷渣器的分选特性和回灰特性进行了冷态试验研究；最后在试验

6、研究的基础上设计了出力分别为和的复合式流化床冷渣器，并先后在攀枝花某锅炉机组和安徽某锅炉机组上进行工业示范验证和应用研究。工业应用结果表明复合式流化床冷渣器粗细颗粒分选分离效果明显、底渣颗粒粒度适应性和流动性较好、冷却能力较强，各项参数能够达到设计要求。复合式流化床冷渣器可作为未来大型锅炉冷渣器的发展方向之一。关键词：循环流化床，冷渣器，床料粒度分布，排渣分选，底渣热量回收英文摘要（），（），（）（），：，（，）重庆大学博士学位论文，），（，“”，“”，：，符号说明英文字母彳彳，）而，办办符号说明收到基灰分密相区表面处的炉膛横截面积炉膛上部横截面积阿基米德数全厂标准煤耗率燃料量曳力系数系数直径

7、汽耗率切割粒径，中位粒径蒸汽流量汽耗量锅炉额定蒸发量排渣速率磨损速率扬析夹带率扬析率，回灰速率颗粒夹带流量虚拟质量力升力考虑颗粒粒径和流化速度的修正因子重力加速度分选速率计算高度，初始料层高度抽汽焓值形拐点高度特征高度高度，分选隔墙高度炉膛高度高压加热器（善麓叫伽圳伽的一叫重庆大学博士学位论文希腊字母比例系数，扬析夹带常数，修正系数灰特性系数低压加热器分离器入口颗粒流量相间质量交换常数冷却仓流化数布风板风帽数量分选仓流化数压力功率汽轮机额定功率汽轮机热耗率全厂热耗率低位发热量风机出口流量渣量热耗摩尔比雷诺数收到基硫份温度，时间烟气速度，主床操作风速平均速度速度，分选室操作风速相速度矢量体积功率

8、质量流量质量分数分选切割粒径密度堆积密度混合密度（、（，州“吕七凹甜矿矿珊符号说明真实密度动力粘度空隙率，体积份额效率，分选效率锅炉效率锅炉基准效率汽轮机绝对电效率发电效率机械效率水渣比衰减指数凝汽系数疏水系数门杆漏汽率汽封漏汽率抽汽系数轴封漏汽率球形度临界粒径上端差，质量份额份额，差值，下端差差值风渣比单衰减系数模型中的颗粒浓度衰减系数水冷比例无量纲速比应变张量初始状态风，空气收到基灰气泡，锅炉，主床气泡给灰冷渣器特征，临界，冷却仓。确重庆大学博士学位论文上标全循环灰复合式流化床冷渣器疏水密相区除氧器排渣乳化相飞灰给水泵给水流化床冷渣器气相计算高度处小汽轮机第级高压加热器档，任意数进第级低压

9、加热器最大临界流化出颗粒相回收，返回滚筒冷渣器分离，分选，分选室，分选仓，固相二次风机械传动水，冷却水无穷远处指数常数给水泵标准“爪麒僦砌绪论绪论我国能源现状能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，亦是当今国际社会共同关注的焦点。能源的开发和利用极大地推进了人类社会和世界经济的发展，但随着人类使用能源不断增多，能源对人类经济社会发展的制约和对环境的影响亦越来越明显。特别是化石能源开发利用过程中所造成的环境污染和生态破坏等问题日亦突出，能源排放引起的全球气候变化对人类的生存和经济发展方式提出了挑战【。我国是世界上发展最快的、最大的发展中国家，进入二十一世纪以来，随着经济的持续高速发展和科技创新的

10、日新月异，能源得到了更加广泛的使用，一次能源消费总量不断达到新高，年已达到（，百万吨油当量）或亿（，吨标准煤当量），如图所示。目前我国已成为世界上第一位能源生产国和第一位能源消费副。零半抽差年份图世纪以来我国能源消费及其增长情况我国能源资源具有总量比较丰富、人均能源资源拥有量较低、分布不均衡、开发难度较大、供需矛盾尖锐、结构不合理、利用效率低等特点。其中煤炭资源比较丰富，年中国已探明的煤炭可采储量占世界探明可采储量的，仅次于美国的和俄罗斯的虽然我国是全球最大的煤炭生产国和消费国，但是煤炭的供应仍较紧张，煤种多样，低热值、高硫和低挥发分煤种比例大，按现有的生产能力计算，亿吨的探明储量仅可维持年左

11、右的生产。长期以来，煤炭在我国一次能源生产和消费构成中占左右（如图所示），而发达国家平均水平仅在左右，。以煤炭为主的能源结构在未来很长一段时间内都难以柏如”抽”¨重庆大学博士学位论文改变，仍是我国的基本国情。与此同时，煤炭大量开采利用过程中存在一系列问题，如随着平均开采深度的不断增加，开采成本上升；资源回收率低、煤矸石堆积如山（每生产亿吨煤炭，排放煤矸石万吨）；安全事故多发；煤炭运输问题；对地下水系和地表生态破坏大、环境问题突出。并且其相对粗犷的利用方式，、。、烟尘以及粉尘排放量不断攀升，对生态环境造成了较大污染和破坏。煤炭的开发利用已成为我国环境污染物排放的主要来源之一。因此，发展

12、洁净煤技术走煤炭清洁高效利用之路是我国能源发展的战略选择【。鼍再生像源按靛天然气一水力发电罄原油一攥年份图我国一次能源消费结构所谓洁净煤技术，就是指在煤炭利用过程中能有效减少污染排放并提高利用效率的各种新技术，主要包括：煤炭洗选、型煤、水煤浆、煤炭气化液化、超（超）临界发电、循环流化床（）燃烧、整体煤气化联合循环、增压流化床燃烧联合循环、工业锅炉高效燃烧、低燃烧等【。随着循环流化床锅炉向大型化、高参数化方向发展，锅炉技术现己基本成熟，制造、运行成本也较低，在保证高效燃烧的同时能显著减少污染物排放，不需要附加设备即可满足严格的环保要求，已成为当今世界上商业化程度最高的洁净煤燃烧技术之一，也被认为

13、是我国现阶段最切实可行的洁净煤燃烧技术【刚。尤其是在国家政策大力支持燃用热值低、灰份高的劣质燃料以弥补能源供应紧张的情况下，循环流化床燃烧技术更是我国劣质燃料高效清洁利用的主要途径】。我国在“十一五”规划中已明确指出，将开发超临界锅炉作为洁净煤技术开发的重点课题。循环流化床技术的发展概况及存在的主要问题循环流化床技术的优点作为近三十年发展起来的一种新型洁净煤燃烧技术，技术得到了迅猛发绪论展，设计、制造水平不断提高，设备可用率方面已经与常规煤粉锅炉相当，其工程应用也已经由小型锅炉发展到的电站级大型锅炉，并在向更大容量和超临界参数方向发展（世界上首台超临界锅炉正在四川省内江白马开工建设），。燃烧技

14、术具有许多其它燃烧方式所无法比拟的优势，具体表现在【】：燃料适应性广。锅炉既可以燃用烟煤、贫煤和褐煤，也可以燃用采用固定和悬浮燃烧方式难以正常燃烧的低热值（灰分大于）低挥发性劣质无烟煤、石煤、煤矸石、泥煤、油页岩、石油焦、污泥、生活垃圾以及各种农林废弃物等劣质燃料或废弃物。燃烧效率高。在燃用高热值燃料、运行情况良好时，锅炉的燃烧效率可达，与煤粉锅炉的燃烧效率相当，且炉膛截面热强度和容积热负荷高。可实现炉内高效脱硫。锅炉的运行床温通常为，脱硫的反应效率在此温度范围内恰好最高。引型的锅炉的钙硫摩尔比（）为时脱硫效率可达左右，且国内其它同等容量级的机组也基本能达到这一水准。目前通常认为小于时，脱硫效

15、率可达以上。排放低。由于锅炉为低温和分级燃烧，对降低的排放非常有利。通常锅炉的排放浓度可控制在以内，如果床温不均匀或者燃料含氮量较高，则有可能达到左右。负荷调节范围大、调峰性能好。由于锅炉的外循环灰量可调，因此具有非常好的负荷调节和低负荷运行性能（最低稳燃负荷可达额定负荷的，负荷变化速率可达每分钟），能适应调峰机组的要求。燃料制备及给煤系统简单。锅炉的入炉燃料是宽筛分物料，在以下即可，只需简单的干燥、破碎和筛分装置。而且炉内具有较好的物料颗粒混合特性，可以相应减少给煤点，从而简化给煤系统。灰渣综合利用率高。低温燃烧所产生的灰渣具有较好的活性，且灰渣含碳量较低，可用于水泥或其它建筑材料的原料，易

16、于实现灰渣的综合利用。国外循环流化床锅炉技术发展现状近二三十年来，锅炉技术在国外得到了快速发展，在西方国家现有家公司生产流化床锅炉，其中有家生产锅炉。图所示为国外电站级锅炉炉型及容量发展的概况，国外至今已有台以上容量大于的锅炉投入了商业运行。目前，锅炉的检验规程和安全规程已列入美国标准，这是技术成熟的一个重要标志【】。据英国贸工部估计，到年，世界上以燃煤为主的锅炉容量将达，其中中国为，北美，印度，日本。重庆大学博位论文投运时间年）图国外大型锅炉的发展历程【】经过多年以来的发展和整合，不同流派的锅炉技术逐渐相：互融合、相互渗透，加速了锅炉的发展，国外锅炉技术已较为成熟。目前国外锅炉的生产主要集中

17、在法国公司和美国公司。国外锅炉数量较多的代表性炉型如下【孓”：型德国公司是世界上最早从事燃烧技术研发工作的公司之一，型锅炉的主要结构特点是布置有外置式流化床换热器（）将燃烧与传热分丌，及采用高循环倍率、高温绝热旋风分离器。具有负荷调节和床温控制灵活性大、燃料适应性好等特点。目前该炉型投入运行的最大容量锅炉是安装在我国四川省内江白马示范电站的机组（如图所示），该机组已于年月成功投入运行。此外，公司现已完成该炉型超临界锅炉方案设计。图白马锅炉（型）（）图型锅炉绪论型由原芬兰公司生产的型锅炉是国外运行台数最多的种锅炉。现该炉型已为公司所有。该炉型的特点是：采用较高的循环倍率和高温旋胍分离器，炉内设置

18、翼墙式受热面和“”型过热器，但彳设外置式流化床换热器。具有系统简单、结构紧凑等优点。图为公司的，诬锅炉。波兰电厂先后有台的该炉型锅炉成功投运，证明了不采用外置式流化床换热器的机组容量也可以达到以上。型美圈公司是一家具有较长锅炉开发和生产史的著名制造商，拥有诸如带方形分离器的紧凑型锅炉设计、循环狄热交换器、汽水冷高温旋风分离器等孥利。公司在固际上锅炉的业绩和大型化高参数化进展最为突出，发展趋势如图所示。公司有两代产品，一代的结构特点是：采用热交换器和汽冷式高温旋风分离器，通过流化风实现循环灰量的有效控制，热交换器内只布黄过热器受热面，尾部采用平行双烟道结构，保证低负荷时的再热气温。其具有代表性的

19、锅炉为年在美国电力公司的电站投运的锅炉。二代则采用带有方形分离器的紧凑型结构设计，以年在电站投运的亚临界锅炉和年在波兰投运的世界上容量最大的超临界锅炉（如图所示）为代表。此外，年月，公司与俄罗斯电力机械建设公司达成协议，将为电一提供世界上第二台型超临界锅炉（燃用无烟煤，直流锅炉，也是俄罗斯首台锅炉），计划于年月投运【圳。目前，由公司所提供的在世界各地正在投运的锅炉已超过台。箦器；器兽；翟器铀砌图公司锅炉的人）趔化历程图超临界锅炉与此同时，公司也获得了法国电力公司级超临界锅炉的制造合同，并已完成了方案的深度设计。另外，由公司、芬兰国家技术研究中爱庆人。学博十学节论文心、西班牙电力公司和公司、德国

20、西门予公司及希腊研究技术中心共同合作研究的超超临界紧凑型锅炉（，。）项目正在进行，所提出的超超临界锅炉概念设计如图所示。年，公司孑韩困南方电力公司签订供货合同，于年月在韩国开工建设台超临界锅炉机组，计划二年月投运【，该锅炉燃用煤和生物质，如图所示，主要参数见表。图研制中的超超临界锅炉幽韩国三涉超临界锅炉，表韩国三涉超临界锅炉主要参数，功率净热效主蒸汽再热蒸汽参数给水温炉膛尺，一（）项目（）率（）流量（）压力（）温度（）度（）长度深度高除上述三种代表性的主流炉型外，还有德国和公司的型、美国公司的内循环型、英国公司开发的型等中小容量的炉型。国外从事锅炉研制开发和牛产的厂商还有：美国公司、公司和百威

21、公司、日本三菱公司、英国公司等【。国内循环流化床锅炉技术发展现状幽内锅炉技术起步相对较晚，但发腱很快。随着我国电力短缺、煤质变差等市场变化对大型锅炉的需要，我国锅炉的发展走上了引进、消化、吸收和自主研发相结合的道路。上海锅炉厂和哈尔滨锅炉厂分别引进了原美国公司和德国公司锅炉技术，东方锅炉厂则在引进美国公司锅炉技术的基础上发展了锅炉。尤其是国内三大锅炉厂和中国电力工程顾问集团公司下辖的六大设计院联合绪论引进法国公刁的锅炉设备和相关设计与韦造技术【，并在四川省内江市白马镇实现了示范，极大的推进了我国大型锅炉的发展。与此同时，在消化吸收引进技术的基础上，我国自主研发的锅炉在部分核心技术卜取得了突破，

22、推出了一系列具有自主知识产权的锅炉，并且已出口土耳其、越南、印度、南非等国家，尤其是清华大学技术出口日本【，】。自年首台锅炉成功投运以来，在短短的余年间，我日锅炉技术已完成了从高压、超高压、亚临界到超临界的跨越式发展。目前我国锅炉已经进入了完全自主研发阶段，包括亚临界机组、和超临界机组。国内真正意义上的锅炉的发展历程如图所示。截止年底，我国已投运的锅炉超过台，总容量达，占煤电装机容量的。已成为世界上锅炉台数最多、总蒸发量最大的国家，总运行台数已超过世界其它地区或国家的锅炉总和【卜。图国内锅炉发展历程图哈锅自主型锅炉近年来，我国人型锅炉尤其是临界锅炉得到了蓬勃发展卜乩”。除引进技术外，哈尔滨锅炉

23、厂、上海锅炉厂和东方锅炉一都开发了自己的锅炉（分别如图所示），并取得了不错的业绩，此外也提出了各自的和超临界锅炉方案设计。据年月统计，我国已建成投产的引进型锅炉有台（白马台、小龙潭台、红河台、巡检司台、平朔台、蒙西台、秦皇岛台、淮北台、调兵山台），东锅、上锅和哈锅自主型台（宝丽华台、东阳光台、龙岩台、徐矿台、酸刺沟台、云浮台、坪石台、郭家湾台、米东台、分宜台）。投运的锅炉机组加上正在或将要实施的合同已达台之多。特别的是，在白马示范电站开工建设的具有自主知。叭产权的超临界锅炉（如图所示），计划于年投运，届时将超过波兰重庆人！学博。学逗论文超临界锅炉成为世界第一。一一“？瑚葛！寻、三至立垮阱一，固

24、，癌釜一苑二。一一一珏一。；孙苛鼻幽。乃赛馥陡生。丑：。导鼍嶝鹫商一、哥“，乒图上锅自主型锅炉图东锅门主型锅炉图尔锅自主型超临界锅炉国内除三大锅炉厂外，致力于流化床锅炉研发和生产制造的单位或企业还有：清华大学、浙江大学、中科院工程热物理研究所、东南大学、西安交通大学、重庆大学、西安热工研究所有限公司、北京巴威锅炉厂、济南锅炉厂、杭州锅炉厂、南通锅炉厂、四川锅炉厂、无锡华光锅炉股份有限公司、武汉锅炉厂等。循环流化床锅炉技术存在的主要问题国内外锅炉技术发展迅速且已经较为成熟，但在大型化发展的过程中依然存在着一些问题，与煤粉炉相比也还存在一定的差距。例如：受热面布置与蒸发量匹配问题、放大后各部分的物

25、料平衡和热平衡问题、分离器放大与分离效率降低的问题、更大的床层截面与炉内物料均匀流化问题、二二次风穿透问题、冷渣绪论器的处理能力和可靠性问题、蒸汽参数增加后汽水系统的水动力学问题、机组容量增大后的运行操作问题，深度脱硫脱硝问题，能源和灰渣的综合利用问题，厂用电率偏高问题和锅炉可用率问题等【】。其中，国内的大容量锅炉存在的最大的问题是可用率和运行可靠性问题。国外先进锅炉的可用率己达以上，最高可达，与煤粉炉基本相同。而国内大容量锅炉的平均可用率通常为左右，少数甚至低于，这与国内煤粉炉的平均可用率（左右）相差甚远【】。据统计，年国内锅炉机组的最长连续运行天数仅为天，不仅低于同级别的煤粉炉，也远低于等

26、级锅炉。研究结果表明，底渣处理系统运行故障和受热面磨损问题是造成锅炉机组可用率低的两个主要因素，】。含一定灰份的燃料和脱硫剂在锅炉炉内燃烧和脱硫后形成灰渣，除补充锅炉循环物料外，其余一半左右成为锅炉底渣，底渣排放量相比于煤粉炉大得多。由于我国锅炉大多用于燃烧劣质燃料，煤质较差、灰份较高，锅炉底渣量大幅上升且粒径变粗，冷渣器的处理能力不足，导致冷渣器堵塞、结焦、排渣困难、排渣温度过高等，影响锅炉正常运行甚至被迫停炉，大大降低了锅炉可用率，。据统计，由于冷渣器运行故障导致的停炉事故占总停炉事故的以上。锅炉炉内颗粒浓度较高、流速较快，裸露的水冷壁炉墙和屏式受热面受到大量颗粒的冲刷，易产生磨损，其中又

27、以过渡区和边壁区最为严重。一般来说，锅炉要求入炉煤的平均粒径在枷左右，且炉内存在一个理想的颗粒浓度分布，使得炉内温度分布均匀且受热面磨损最轻【。国外锅炉技术是从燃用低灰分煤和较软的褐煤发展而来，可以保证入炉煤粒径分布在合理的范围之内。而我国入炉煤煤质普遍较差，当锅炉大量燃用劣质燃料时，尤其燃用煤矸石时，难以保证入炉煤的粒径分布，炉内的颗粒浓度分布大大偏离理想值（炉内颗粒粒径偏粗），受热面磨损加剧。再加上施工工艺问题及局部结构的影响，使得受热面磨损严重最终爆管而导致停炉事故。因此，在燃煤情况无法改变的情况下，要从根本上解决或减轻炉内受热面磨损，就必须了解炉内床料颗粒粒度分布的形成机理，并采取合适

28、有效的调节手段使之始终维持在理想值附近。循环流化床锅炉底渣处理系统底渣处理系统为了控制锅炉炉膛床压、防止大渣颗粒沉积，保持炉内床料良好的流化条件以避免结焦，就必须适时地放渣。从炉膛排出的高温灰渣会带走大量的物理热，对灰分大于的中低热值燃料，如果灰渣不经冷却，灰渣物理热损失可达以上，大大降低了锅炉效率。另外，炽热灰渣的处理和运输不利于机械化操作，重庆大学博士学位论文一般的灰渣处理机械可承受温度上限大多在之间，故应采用适当的灰渣冷却装置对灰渣进行冷却。此外，锅炉底渣中的细颗粒床料，对调节炉内的颗粒粒径分布、热量传递、改善床料质量和受热面磨损极为有利，为了进一步提高锅炉的燃烧和脱硫效率，非常有必要将

29、这部分细颗粒回收并返送回炉膛¨。因此，锅炉需要设置完备的底渣处理系统。作为锅炉非常重要的辅助系统，底渣处理系统主要包括锅炉排渣装置、灰渣冷却装置（冷渣器）及其冷却系统和输送装置等。在底渣处理系统中，锅炉底渣经排渣装置排入冷渣器，经冷渣器冷却排出后，一般通过两级刮板输送机送往渣库。有些电厂也采用刮板输送机和斗式提升机的组合方式将灰渣送往渣库（或者气力输送系统，应用较少）。渣库下部通常设有螺旋排渣机等出渣设备，可将渣淋水后装运渣车或通过干式卸料系统装密罐车送往渣场或者进行综合利用峭。在整个底渣处理系统中，最为关键的设备是冷渣器。冷渣器是排放和冷却锅炉高温底渣的装置，是锅炉的重要辅机，其正

30、常运行与否直接影响到锅炉的连续、安全、经济运行。冷渣器的作用主要体现在以下几个方面，】：实现对锅炉底渣排放的连续、均匀和可控，维持炉内床存量并改善床料质量。一方面通过排出炉内的大颗粒底渣以改善流化质量，另一方面若能实现对底渣中细颗粒的分选并送回炉膛，即实现选择性排渣调节床料质量，将有利于提高燃烧、脱硫效率。回收底渣物理热，提高锅炉热效率和机组经济性。若采用流化床式冷渣器，可降低底渣含碳量，进一步提高锅炉效率。将高温底渣冷却至灰渣处理机械可承受的安全温度（），便于底渣输送系统的正常工作。固态排渣，保持灰渣活性，便于综合利用。尽量减少高温灰渣的热污染，改善现场环境和劳动条件，消除安全隐患，实现安全

31、文明生产。由于从锅炉排出的底渣是一种宽筛分且粒度相对较粗（平均粒径在左右）、温度高（左右）的颗粒，尤其在燃用高灰分低热值燃料时排量很大，造成在底渣处理时较难操作和控制。对于大容量（或者大渣量）锅炉底渣的排放控制、流化输送和冷却，至今国内外都还没有特别好的解决办法，再加上电厂运行情况的复杂多变，现已成为公认的技术难题。因此，有必要深入研究底渣处理系统尤其是冷渣器相关问题并寻求较好的解决方案。冷渣器的主要类型及存在的问题综合现有锅炉的底渣处理系统，有多种设计布置方案，主要的区别在于冷渣器以及冷渣器工作原理的不同所带来的冷却介质和冷却系统的不同、配用的绪论锅炉排渣装置不同，最终对整个锅炉机组（如锅炉

32、燃烧、汽机回热系统、机组经济性等）的影响也就各不相同。国内外大型锅炉配用的冷渣器有：水冷螺旋冷渣器【，、高强钢带式冷渣器【、滚筒冷渣器【，、和流化床式冷渣器，等。根据冷却介质的不同，冷渣器可以分为风冷式、水冷式和风水联合冷却式。高强钢带式冷渣器和单床式流化床冷渣器是风冷式冷渣器的代表，滚筒冷渣器是水冷式冷渣器的代表，多床式流化床冷渣器则为风水联合式冷渣器的典型代表。其中，国内外大型锅炉中最为常用的是滚筒冷渣器和流化床式冷渣器。滚筒冷渣器滚筒冷渣器的工作原理是通过水冷滚筒的转动来推动灰渣向出渣端移动，灰渣在随水冷滚筒和叶片转动向后移动时与换热面进行热交换而得到冷却，滚筒由驱动电机带动，冷却介质主

33、要为水。滚筒冷渣器可分为水套式和水管式两类。图水套式滚筒冷渣器结构示意图水套式滚筒冷渣器如图所示。其特点是：滚筒采用两个直径不同的钢筒套装在一起，构成封闭的环形水腔（内外夹套内通冷却水），内筒内壁焊有螺旋状叶片，螺旋叶片既是换热面又有推动灰渣沿滚筒轴线方向移动的作用。由于内外套筒结构不是承压设计，强度较低。当套筒内冷却水量较少使冷却水过热汽化时，套筒内压力将急剧上升，易发生爆炸。据不完全统计，水套式滚筒冷渣器现己出现过多次爆炸事故，曾出现人以上的死亡事故。另外有一种冷渣量较小的蜂窝式滚筒冷渣器，由若干小渣管组成，灰渣在管内流动。水管式滚筒冷渣器是基于避免爆炸危险而形成的。其主要特点是用膜式壁结

34、构取代内外夹套结构，水在管内、渣在管外流动，可有效避免因冷却水过热汽化导致的爆炸事故，最多出现单根爆管现象。然而在结构上存在着两个不易解决的矛盾问题，即结构强度与换热效率之间的矛盾、水冷管壁厚和耐磨性能之间的矛重庆大学博士学位论文盾。就目前的运行情况看，其结构和加工工艺尚需进一步改进。滚筒冷渣器以其结构简单、运行可靠及灰渣粒度适应性好等优点在国内锅炉冷渣器市场中占有较大份额。但从运行情况及结构特点看，仍存在以下不足：）由于有机械传动就会有机械磨损，其动静配合密封件更换频繁且费用较高，难以保证锅炉连续正常运行，且易出现漏水、漏渣情况，影响安全文明生产。）实际出力难以达到设计出力，在燃用低热值高灰

35、分劣质煤种时更为明显。）底渣细颗粒无法回收并返送回炉膛，在入炉煤长期偏粗时，易造成炉内床料平均粒径的上升，使流化质量变差并加剧炉内受热面的磨损。）难以用来冷却细灰，如循环灰的流动性好、易飞扬，进入冷渣器后会迅速流动到出渣端，冷却效果差且泄漏情况严重。）为避免冷却水出口温度过高而汽化，需要提高冷却水量。当底渣量较大时，所需冷却水量将大幅提高，甚至机组所有的凝结水都不足于用来冷却底渣。）由于自身结构和工作原理的限制，滚筒冷渣器只能采用压力较低的凝结水作为冷却介质，使得该类型冷渣器运行时会排挤汽轮机末级或多级低压加热器的抽汽，造成汽轮机冷源热损失的增大，汽轮机效率随之降低。尤其当锅炉底渣量较大时，汽机效率将大幅降低，最终造成全厂热经济性的降低。流化床式冷渣器流化床式冷渣器分为单床式和多床式，早期的锅