大型440t/h级CFB锅炉选用滚筒冷渣机的技术经济与可靠性分析

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/1/21 17:10:45

关键词: 锅炉可靠性 CFB

【摘要】分析大型440t/h级CFB锅炉冷渣器在运行中存在的问题，论述CFB锅炉选用滚筒式冷渣机的可靠性，并就选择滚筒式冷渣机对三方的技术经济进行分析，指出选用滚筒式冷渣机可实现三盈，同时解决主机受制于辅机的瓶颈问题，有助于实现大型CFB锅炉的长期、安全、稳定运行。

【关键词】大型CFB锅炉滚筒式冷渣机稳定运行

前言

近几年，先后有百余台（上海锅炉厂、哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂各有数十台）国产410-450t/h高温高压或440-480t/h超高压再热CFB锅炉在五十多个发电厂相继订货、安装并少量投运。这将推动我国大型亚临界670t/h-1025t/hCFB锅炉的技术进步。通过对我国十余台已投产440t/h级大型CFB锅炉运行情况的多次调研发现，现在建设的大型CFB锅炉大多存在着锅炉厂原配套的多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器（简称风水联合冷渣器）严重影响锅炉安全稳定运行的问题。根据近几年筹建工作及调研掌握的资料，谈谈国产大型440t/h级CFB锅炉冷渣机在运行中存在的问题，并分析CFB锅炉选用滚筒式冷渣机的可靠性，同时就选择滚筒式冷渣机对三方的技术经济进行论述，分析发现选用滚筒式冷渣机可实现三盈，同时解决主机受制于辅机的瓶颈问题，有助于实现大型CFB锅炉的长期、安全、稳定运行。

1锅炉厂原配套的多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器存在问题

冷渣器是保证流化床锅炉安全高效运行的重要部件。冷渣器的不正常工作是导致被迫停炉和减负荷运行的主要原因之一。近几年，一些大型CFB锅炉投产后，冷渣器运行很不稳定，造成锅炉多次被迫停运。冷渣器堵塞的频率越高，锅炉被迫停运就越频繁，已成为影响锅炉运行的最大问题。同时严重影响了整个发电机组的运行稳定性、安全性与经济性。采用风帽流化原理的多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器大多存在着对灰渣中难以避免的三种大块物（大块结渣、大块脱落的浇注料、大快矸石等）流化不好产生堵塞现象,冷渣机还存在结焦堵塞、风帽磨损、风室漏渣、排渣困难等问题,且进渣量的控制不可靠、操作调整复杂。纵然采用种种技术措施仍很难平稳运行。根据一些资料显示：早些年及近几年大多采用风水联合冷渣器的130-440t/hCFB锅炉在整个调试过程中因风水联合冷渣器而停车的次数最多。但是迄今为止，风水联合冷渣器的问题仍未完全解决，而且解决的办法仍在探讨之中，尚需时日。风水联合冷渣器存在的问题是最让业主看不到希望的，工程师们几乎对现有的锅炉厂配套的风水联合冷渣器绝望了，纷纷强烈建议-定要坚决取消风水联合冷渣器。

实现现有风水联合冷渣器连续排渣运行的关键是保证冷渣器进渣量可控(即排渣供风量能够有效调控或锥形阀可靠)和旋转排渣阀的可靠运转；但遇到三种大块物时还是会产生堵塞问题无法解决。我国十余台已投产440t/h级大型CFB锅炉运行情况证明这种基于风帽流化原理的冷渣器还存在以下问题：

⑴超负荷能力差。由于煤质多变，实际煤种偏离设计煤种，灰份过大引起排渣量过大，使冷渣器及输灰系统超出力运行；实际排渣量最高可比设计排渣量高出50。

⑵冷渣器及进渣管内的浇注料有松动、隆起、脱落现象，加之炉内的浇注料、可塑料有脱落现象，造成堵塞冷渣器及排渣系统。冷渣器内存在的浇注料、可塑料等异物，可堵塞风帽口和卡在风帽之间。

⑶冷渣器内均存在不同程度的结渣现象，选择室内积满焦块，选择室与第一冷却室之间的流通口易被渣块堵住。进渣管上的高压风不能很好的控制进渣量，可使床料在选择室结焦。炉膛布风板采用定向风帽的锅炉，炉两侧的给煤进入炉膛后，未经充分燃烧就被吹到排渣口附近，大量煤粒随渣料排入冷渣器选择室后燃烧导致该室结满渣块。

⑷冷渣器选择室及各冷却室风帽均存在磨损现象，这均会造成冷渣器排渣不畅。风帽磨损后引起漏渣落入风室会造成布风板进风不均匀，流化不均。

⑸上述4个问题导致冷渣器堵塞的频率很高，造成炉膛床压居高不下，使锅炉的连续运行时间很短，有时最短3天，有时最长也不过十天半月。靠人工在正压下放渣是不得已的办法，人身及设备安全隐患极大。冷渣器堵塞已成为影响锅炉运行的最大问题。

⑹排渣温度达不到设计值（如150℃）。

⑺冷渣器进渣量控制不可靠，不能有效的控制灰渣排放量。存在进渣管排渣风出力不足、风门故障，冷渣器排不出渣的问题。

⑻冷渣器设计缺陷：冷却水设计不是很合理，管内结垢或出现过沸腾现象。冷渣器未加装旋转排料阀，致使冷渣器四个室之间的配风过大，远离设计工况，冷渣器运行时不能积起有效高度的床料，冷渣器各室内不能建立稳定的床压；整个冷渣器实际上是在一种气力输送状态下运行，而不是原设计的流化床状态。

⑼在运行调整中对冷渣器操作不当，就会因为不能排渣导致被迫停炉或减负荷运行，带来很大的经济损失。从操作方式上来讲，冷渣器可以采取间歇和连续运行两种工作方式。虽然冷渣器在设计上都有一定的裕度，但是，冷渣器堵塞后，不能与炉膛隔离，运行中又没有清渣手段。

⑽冷渣器停运后存在炉渣自流和烟气反窜现象，炉渣自流经常发生在炉膛床压较高、冷渣器停运吹扫过程中。烟气反窜现象经常发生在冷渣器停运后各流化风门关小后。

⑾冷渣器进渣管烧红，造成排渣量不稳定，进渣管内的耐火保温材料脱落，保温脱落既与其施工和烘烤工艺质量有关，也与进渣管发生煤粒燃烧等非正常运行工况有关。冷渣器进渣管道上的金属膨胀节补偿量不足，造成膨胀节变形严重，最终损坏；进渣管道因严重变形也被撕裂。

⑿冷渣器回风温度远远高于设计值，造成回风管严重变形，与冷渣器接口处的法兰因变形漏灰严重。

⒀当一侧冷渣器故障，则会造成长时间单侧排渣运行，不排渣的一侧炉膛内积累有较多的大渣块，对炉膛的整体流化非常不利，严重时被迫停炉。

以上问题造成冷渣器关键参数异常，运行不稳定，直至冷渣器被迫停运从而导致停炉。

2选择滚筒式冷渣机的技术经济分析

锅炉制造厂设计选用滚筒式冷渣机后与原选择的风水联合冷渣器相比，可省去耐火保温材料、蛇形冷却管组、庞大的机壳等供货部件，可为锅炉厂节省二百多万元；同时又可为业主去掉高压头大风量的冷渣流化风机及其控制开关、电缆、风管风门等，可使业主节约投资及运行费用二百余万元；同时滚筒式冷渣机制造厂的利润也有所提高；此所谓实现了三盈。反之，如果锅炉制造厂还设计选用原来的风水联合冷渣器，则与选择滚筒式冷渣机相比，锅炉制造厂和业主双方各损失二百余万元且业主的间接损失（维护费用和停机少发电损失）巨大，同时滚筒式冷渣机制造厂的利润也没有实现，此所谓实现了三损三伤。通过对我国十余台已投产440t/h级大型CFB锅炉运行情况的多次调研发现，三损三伤的局面已经为现实存在，每台炉各方的直接和间接总损失近千万元。

3滚筒式冷渣机的可靠性分析

3.1风水冷却式滚筒冷渣机介绍

3.1.1当前解决CFB锅炉主机受制于辅机的瓶颈问题的较好的方案是采用不同于风帽流化原理的风水冷却式滚筒冷渣机。冷渣机主要由内部固定螺旋叶片的双层密封套筒、进料与排风装置、进出水装置、传动装置和底座组成。内外筒之间设导水板，套筒由滚轮传动，由变频调速电机连续调节入料量。当套筒由传动装置驱动旋转时，锅炉排出的高温炉渣在套筒内通过，使热态炉渣逐步冷却。还有一种内置相切六方管的滚筒冷渣机，冷却水通道在六方管之间的间隙中。中、小CFB锅炉多年运行证明滚筒冷渣机性能优良，有如下优点：

⑴运行平稳，实用可靠，能满足干式连续冷渣的需要，为锅炉的高效稳定运行创造了条件。渣量可以在大范围内连续准确调节，有利于稳定锅炉床压，可以保持锅炉燃烧层厚度，降低渣的含碳量。

⑵采用风、水同时与抛散物料进行热交换，水冷为主，冷渣效果好，保持了渣的活性，有利于灰渣综合利用和环境保护。冷却水用量小，对水质无特殊要求，可采用电厂循环冷却水或一般工业用水。采用风(自然风)、水双冷却介质，提高了换热效果，降低了出渣温度(低于100-150℃)，有利于灰渣的机械化运输。特别是若采用强制通风系统，会大大提高冷却效果，冷渣出口温度不超过100℃，保证了后续运输设备的工作条件和安全操作。

⑶采用套筒整体转动推进物料，螺旋叶片与筒体无相对运动，构思新颖，结构简单，整机寿命高，功耗低，噪声小。采用内螺旋输送热渣，克服了早期冷渣机普遍存在的磨损、旋转接头漏水、膨胀节爆裂等问题。

⑷系统配置简单，易损件少，节省了基建投资和运行费用。除旋转接头需要定期紧固检修外，检修工作量极少。显著地提高了滚筒冷渣机的运行可靠性和整机寿命。

⑸配套的电机功率低。

3.1.2需注意的是，多年运行也证明该种机型也存在有如下缺点需要进一步完善：冷渣机滚筒受料口与进渣装置连接处的间隙，配合调整及吸收锅炉排渣管的膨胀设计欠妥，这涉及到热渣泄漏，有待改进。另外，如能在系统上设计增加排烟风机将漏入滚筒的含有未燃尽碳粒的烟风排入炉内，则继承了风水联合冷渣器将含有未燃尽碳粒的余风排入炉内之优点；需注意将回风管直管段材质由原普通碳钢更换为不锈钢管，取消原法兰连接方式，改为焊接方式。

3.1.3以下几个比较关键的问题需解决好：

⑴使进渣端与排渣端合理定位，避免筒体产生轴向位移。

⑵严格按总装图要求保证滚筒轴向中心线与传动轴中心线的平行度和水平距离，使两个传动轮受力均匀。

⑶冷渣机进出水管尽可能与滚筒保持同心度，外管与旋转接头之间增设连接软管。避免进出水管损坏漏水。

⑷在冷渣机出水侧的外接管路上，使管路的最高点高出滚筒，以保证滚筒能充满冷却水。

⑸原锅炉配套的排渣管之膨胀节应保留，使滚筒冷渣机能靠进料管可靠地接收三向膨胀。

3.2可靠性分析

结合上述滚筒冷渣机优点和锅炉厂原配套的多仓式流化床风水冷选择性排灰冷渣器存在问题，从以下几个方面分析论证滚筒冷渣机的可靠性：

⑴440t/hCFB锅炉都是多口排渣设计，单口排渣量大多不大于10t/h，事故情况下单口排渣量大多不大于15-20t/h。设计出力10-15t/h的风水冷却式滚筒冷渣机在国内的实际应用很多，特别是在220-260t/hCFB锅炉上积累了大量的运行经验和成功范例。目前，少量的滚筒冷渣机已成功用于440t/h超高压再热CFB锅炉。从单口排渣量分析滚筒冷渣机用于大型440t/hCFB锅炉是可靠的。

⑵因滚筒内容腔大，对灰渣中难以避免的三种大块物（大块结渣、大块脱落的浇注料、大快矸石等）只要它们能从锅炉排渣孔排出，滚筒冷渣机都可顺利冷却和输送，不会产生堵塞现象，也不会发生锅炉排渣管内结渣堵塞现象，更不会发生滚筒内结渣堵塞现象。从大块物及堵塞方面分析滚筒冷渣机用于大型440t/hCFB锅炉是可靠的。

⑶系统结构简单，故障点少，易损件少，检修工作量极少，正常工况下大修期为3年。克服了风水联合冷渣器风帽磨损、风室漏渣及排渣困难等问题。从结构方面分析滚筒冷渣机用于大型440t/hCFB锅炉是可靠的。

⑷进渣量的控制可靠且设计简单轻巧，靠转速和内部间隙可控调整，操作调整简单可靠。冷渣器短时停运后也不会存在炉渣自流现象。)彻底避免了锅炉排渣出口阀在运行中由于温度较高而经常出现卡死导致锅炉床料漏光或床料排不出去的现象。从进渣量的控制方面分析滚筒冷渣机用于大型440t/hCFB锅炉是可靠的。

⑸排渣温度能达到设计值（如150℃）。特别是在130-260t/hCFB锅炉运行中排渣温度能达到大大低于设计值（如只有60-70℃），甚至可用手抓起渣粒进行感受和观察。给埋刮板输渣机和斗链式输送机（或斗式提升机或气力输渣设备）的提供了良好的运行条件，并使其故障率大大减少。从排渣温度方面分析滚筒冷渣机用于大型440t/hCFB锅炉是可靠的。

4结论

大型CFB锅炉由锅炉厂配套的风水联合冷渣器在运行中存在着诸多问题，严重影响了锅炉的安全稳定运行。采用不同于风帽流化原理的风水冷却式滚筒冷渣机从可靠性、技术经济性上分析对大型CFB锅炉是可行的。选择滚筒式冷渣器配套于大型CFB锅炉能解决主机受制于辅机的瓶颈问题，有助于实现大型CFB锅炉的长期、安全、稳定运行；同时会给产、供、用多方带来可观的经济效益，反之则会给产、供、用多方带来可观的经济损失。

参考文献

1.岑可法等.循环流化床锅炉原理设计及运行.北京：中国电力出版社，1998.

2.全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网技术交流资料汇编《一》《二》《三》，北京：中国电力企业联合会科技服务中心，2003.

3.阎维平，洁净煤发电技术，北京：中国电力出版社，2002.

4.刘德昌．流化床燃烧技术的工业应用．北京：水利电力出版社，1998.

5.火力发电设备技术手册．第一卷．锅炉.

6.440t/h超高压再热CFB锅炉说明书，东方锅炉股份有限公司，2000.

来源：中国能源网

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