循環(huán)流化床鍋爐排渣設(shè)備的應(yīng)用
1 前言
循環(huán)流化床鍋爐以煤的潔凈燃燒技術(shù)及其較好的煤種適應(yīng)性,，具有燃燒效率高,、不易滅火、灰渣可利用性好等特點(diǎn),，在我國中小型熱電企業(yè)中得到迅速推廣正向大型化方向發(fā)展,。但作為CFB鍋爐的輔機(jī)——排渣設(shè)備及系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展確實(shí)存在相當(dāng)?shù)臏笮浴鴥?nèi)已投產(chǎn)的75t/h,、130t/hCFB鍋爐幾乎沒有成型的排渣系統(tǒng)能長期連續(xù)運(yùn)行,。因此，開發(fā),、研制,、推廣新型整套排渣設(shè)備勢在必行。
2 國內(nèi)外應(yīng)用CFB鍋爐排渣設(shè)備的差別
國外CFB鍋爐均配有灰渣冷卻裝置,、灰渣輸送設(shè)備來冷卻高溫灰渣和輸送低溫灰渣,，這些裝置設(shè)備應(yīng)用基本是成功的，這不僅與其設(shè)計(jì),、制造和運(yùn)行水平有關(guān),，而且還與其燃料特性(含灰量低、粒度小)等有關(guān),。由于灰渣量少,，且粒度較小,，灰渣的冷卻和輸送易于實(shí)現(xiàn)。我國的CFB鍋爐多數(shù)燃用高灰低熱值煤,，灰渣量大,，顆粒較粗，冷渣,、輸渣問題未得到根本解決,。我國現(xiàn)運(yùn)行的75t/h、130t/hCFB鍋爐中幾乎很少有成型的,、完善的干式冷渣、輸渣設(shè)備,。多數(shù)只有冷渣設(shè)備卻無輸渣設(shè)備,。少數(shù)CFB鍋爐還采用完全人工排放熱渣，自然堆放冷卻或用水直接冷卻,。不僅增加灰渣物熱損失,，還污染環(huán)境，也不利于灰渣的綜合利用,。
3 國內(nèi)CFB鍋爐排渣設(shè)備的現(xiàn)狀
循環(huán)流化床鍋爐的排渣方式可分為濕式排渣和干式排渣兩種形式,。
3.1 濕式排渣系統(tǒng)是*工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)、渣溝,、沖渣水泵,、沉渣池等設(shè)備組成水力除渣系統(tǒng)。是大型發(fā)電廠的典型排渣方式,，雖然應(yīng)用技術(shù)過關(guān),，但應(yīng)用于CFB鍋爐，水淬后的灰渣活性變差,，不宜于灰渣的綜合利用,，且占地面積大，灰渣物理熱損失較大,。同時(shí)還帶來了水污染及水資源浪費(fèi),，因此對(duì)于CFB鍋爐應(yīng)用濕式除渣不是一種合理排渣方式，不作推廣使用,。
3.2 干式排渣系統(tǒng)
干式排渣是CFB鍋爐推廣采用的主要排渣方式,，一般干式排渣系統(tǒng)由冷渣設(shè)備、輸渣設(shè)備,、儲(chǔ)渣倉,、冷渣器進(jìn)料閥和儲(chǔ)渣倉放料閥等設(shè)備組成。目前國內(nèi)運(yùn)行的75t/h,、130t/hCFB鍋爐使用的干式冷渣,、輸渣設(shè)備主要有以下幾種,。
3.2.1 螺旋水冷式冷渣器
俗稱水冷絞籠，熱渣沿螺旋槽道前進(jìn),，具有一定壓力冷卻水在絞籠外殼水套內(nèi)和軸心,、葉片的水套內(nèi)流動(dòng)，兩種介質(zhì)逆向流動(dòng)換熱,，熱渣可從850℃冷卻到200℃左右,，可由調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)自控。其優(yōu)點(diǎn)是換熱量較大,，再燃性小,，運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便,，外型尺寸較小,。缺點(diǎn)是主軸、葉片磨損量大,，易漏泄,，每年需更換葉片防磨護(hù)瓦維護(hù)量大，冷卻水水質(zhì)要求高(除鹽水或軟化水)應(yīng)合理設(shè)置一套水循環(huán)系統(tǒng),，目前仍有許多用戶在使用,。
3.2.2 滾筒水風(fēng)冷式冷渣器
熱渣進(jìn)入滾筒后沿其內(nèi)筒壁螺旋槽道前進(jìn)，內(nèi)外筒夾套內(nèi)通過冷卻水與熱渣進(jìn)行表面逆向換熱,，同時(shí)可接入風(fēng)冷系統(tǒng),，可將850℃的熱渣冷卻至 200～300℃。滾筒冷渣器的優(yōu)點(diǎn)是磨損小,，維護(hù)量小,，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單,，運(yùn)行可行,。對(duì)冷卻水水質(zhì)要求不高(軟化水或工業(yè)水即可)。缺點(diǎn)是換熱量略低故外形尺寸略大,，目前應(yīng)用范圍很廣,。
3.2.3 鋼帶風(fēng)冷式冷渣機(jī)
該設(shè)備是應(yīng)用于220t/h煤粉爐上的一種新型干式排渣設(shè)備，也可應(yīng)用于大型CFB鍋爐,。其結(jié)構(gòu)主要由大量條形耐熱鋼板組成,，*兩側(cè)鏈條帶動(dòng)低速前進(jìn)，熱渣落在鋼板上受到負(fù)壓通風(fēng)大面積冷卻至200℃,，冷風(fēng)吸熱升溫至300～400℃,，可當(dāng)做送風(fēng)利用，該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是清潔衛(wèi)生,，運(yùn)行穩(wěn)定可*,，熱能利用性好,，易于自控。但設(shè)備造價(jià)太高,，投資大,，設(shè)備體積龐大，只適合于大型CFB鍋爐,。
3.2.4 移動(dòng)床式冷渣器
移動(dòng)床冷渣器中灰渣*重力自上而下運(yùn)動(dòng),，并與受熱面或空氣接觸換熱，冷卻后的爐渣從下渣口排出,。有水冷式,、風(fēng)冷式和風(fēng)水共冷式移動(dòng)床冷渣器。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單,、運(yùn)行可*,、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是體積龐大,、換熱效果差、應(yīng)用較少,，只作為小容量或低灰份流化床中使用,。
3.2.5 風(fēng)水共冷式流化床冷渣器
該冷渣器利用流化床的氣固二相流特性傳熱，以風(fēng)冷為主,，水冷為輔,，冷渣溫度隨風(fēng)量增加和渣量的減少而降低，冷渣效果最佳,。采用合理的風(fēng)水共冷式流化床冷渣器無機(jī)械設(shè)備,，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)費(fèi)用低,，無需單獨(dú)設(shè)置風(fēng)機(jī)節(jié)電,，出口風(fēng)溫高于200℃可作二、三次風(fēng)入爐,，冷渣水可選擇低溫給水或其他冷凝水,，出渣溫度在120℃左右，熱能回收利用性好,，節(jié)能效果最佳,，使配套輸渣設(shè)備工作安全可*，密封性好,，缺點(diǎn)是體積略大,。是一種很有發(fā)展前途灰渣冷卻設(shè)備，應(yīng)廣泛推廣應(yīng)用,。
3.2.6 CFB鍋爐的輸渣設(shè)備
目前國內(nèi)應(yīng)用的輸渣設(shè)備主要有刮板輸渣機(jī),、耐溫皮帶輸渣機(jī),、斗式提升機(jī)、鏈斗輸送機(jī),、正,、負(fù)壓氣力輸渣設(shè)備等。刮板,、斗提輸渣機(jī)故障率高,，皮帶耐高溫性差，只能耐溫150℃,，且揚(yáng)升角度小,，而鏈斗、氣力輸送使用效果與之相比較好,。
3.3 國內(nèi)幾種典型的排渣系統(tǒng)
3.3.1 由滾筒或水冷絞籠冷渣器,、灰刮板、斗式提升機(jī),、儲(chǔ)渣倉等組成的機(jī)械排渣系統(tǒng)<BR>該系統(tǒng)在錦州二熱于1993年底投入使用,，刮板、斗提經(jīng)多次改造,，能長期運(yùn)行,，出力較大。但排渣溫度在200～300℃刮板受熱膨脹,，總刮板傳輸距離長,，機(jī)械故障較多，斗提外殼及提斗磨損量大,，傳動(dòng)鏈節(jié)距離長,，拉力負(fù)荷大易折斷，檢修量大,，運(yùn)行連續(xù)性差,，對(duì)環(huán)境污染較大，不作推廣使用,。
3.3.2 由滾筒或水冷絞籠,、鏈斗輸送機(jī)、儲(chǔ)渣倉組成的機(jī)械排渣系統(tǒng),。
該系統(tǒng)采用鏈斗輸送機(jī)運(yùn)行狀況有所提高,，鏈斗運(yùn)行狀況較穩(wěn)定，出力較大,。但在較高的渣溫下,，轉(zhuǎn)動(dòng)部件也易損壞，有待進(jìn)一步改進(jìn),。但鏈斗的揚(yáng)升角度可達(dá)到60度,，適合于高位傳輸且距離長,、短均可，目前應(yīng)用較多,。
3.3.3 國電建設(shè)研究所為220t/h煤粉爐研制的較完善的干式排渣系統(tǒng)
可應(yīng)用于大型的CFB鍋爐,，原耐溫皮帶輸渣機(jī)因燒損而改為鏈斗，運(yùn)行狀況較穩(wěn)定,，設(shè)備清潔,，達(dá)到環(huán)保要求，但設(shè)備投資太大,，不太適合于中小型CFB鍋爐,。
3.3.4 由滾筒或水冷絞籠冷渣器
配套氣力輸渣系統(tǒng)在沈陽新北熱電公司已運(yùn)行四年，經(jīng)多方位改造,，已逐漸形成合理,、完善的干式排渣系統(tǒng)，有一定的成功經(jīng)驗(yàn),。
4 氣力輸渣系統(tǒng)的應(yīng)用情況
一期工程兩臺(tái)北鍋75t/hCFB鍋爐于1997年底投產(chǎn),，二期工程3號(hào)爐和兩臺(tái)1.2萬kW汽輪機(jī)于1999年底投產(chǎn)，1號(hào)和2號(hào)爐四套氣力輸渣系統(tǒng)于1998年安裝并投入運(yùn)行,，3號(hào)爐氣力輸渣系統(tǒng)于1999年安裝并投入運(yùn)行,。
4.1 1號(hào)和2號(hào)爐氣力輸渣系統(tǒng)主要設(shè)備
4.1.1 水冷絞籠冷渣器
出力0.9～3.3t/h，冷卻水采用除鹽水循環(huán)系統(tǒng),，流量33t/h，進(jìn)渣溫度870℃,，出渣溫度200℃,。電機(jī)功率7.5kW，變頻調(diào)速,。
4.1.2 除渣風(fēng)機(jī)
高壓頭離心式風(fēng)機(jī),，出口壓力15.2kPa，風(fēng)量2400m3/h,，配套電機(jī)功率45kW,。
4.1.3 氣力噴射器<BR>采用漸縮形噴嘴，上部設(shè)有篩分渣塊篦子,。
4.1.4 除渣管路
起初1號(hào)爐安裝耐磨合金鑄鋼管Dn225×18,，2號(hào)爐安裝夾套鑄石管，鑄石厚度為30,，最后全部改為Mn13Cr2的鑄鐵管,。
4.1.5 渣倉
有效容積120m3，設(shè)有排煙系統(tǒng),，配置分離器,，放渣門處有吸塵裝置,。
4.2 3 號(hào)爐氣力輸渣系統(tǒng)主要設(shè)備
4.2.1 滾筒式冷渣器
出力0～8t/h，冷卻水也采用除鹽水循環(huán)系統(tǒng),，流量15～20t/h,，出力溫度≤60℃，電機(jī)功率7.5kW,，采用變頻調(diào)速,。
4.2.2 除渣風(fēng)機(jī)
羅茨風(fēng)機(jī)，出口壓力39.2kPa,，風(fēng)量1800m3/h,，配套電機(jī)功率30kW。
4.2.3 氣力噴射器<BR>采用漸縮漸擴(kuò)形噴嘴,，上部有篩網(wǎng)來篩分大渣塊,。
4.2.4 除渣管路<BR>起初也采用夾套鑄石管Dn170×30，內(nèi)外夾套6mm,，最后全部改為Mn13Cr2的鑄鐵管,。
4.2.5 渣倉與1、2號(hào)爐基本相同,。
4.3 排渣系統(tǒng)運(yùn)行故障分析
1,、2號(hào)爐排渣系統(tǒng)1998年投入運(yùn)行四年來，3號(hào)運(yùn)行2年半,，起初由于煤質(zhì)在16767kJ/kg左右,，排渣量適中，水冷絞籠,，氣力輸渣運(yùn)行效果較好,，能滿足鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行需要，在運(yùn)行半年后出現(xiàn)下列問題：
a.鑄鋼管彎頭出現(xiàn)磨漏現(xiàn)象,，鑄石夾套運(yùn)行半年后,，彎頭部位相繼磨漏，3號(hào)爐采用羅茨風(fēng)機(jī)輸渣出力較大,，磨損更為嚴(yán)重,，當(dāng)時(shí)采用焊接后，使用棕剛玉搗打料包裹維持運(yùn)行,，出力逐漸降低,。
b.1999～2001年由于煤質(zhì)熱值降低(9211～11723kJ/kg)含有大量煤矸石，而且燃料破碎不好,，粒度20～50mm占20%以上,，煤中還含有鐵器，造成除渣道頻繁堵塞，出力也大大降低,。
c.鑄石夾套管內(nèi)套磨損后撬起,，阻礙輸渣運(yùn)行，也造成管路堵塞,。
d.長期運(yùn)行由于煤質(zhì)熱值低,，排渣量大，溫度過高,，鑄石管受沖擊出現(xiàn)炸裂,，大量鑄石脫落，嚴(yán)重堵塞輸渣管道和出現(xiàn)管道磨漏故障,，難以維持運(yùn)行,，而鑄鋼直管磨損量不大，始終未更換,。
e.磨損漏泄后的鑄石管路彎管采用棕剛玉搗打料包裹,，雖能維持較長時(shí)間運(yùn)行，但由于管路內(nèi)凹凸不平,，增大了管道內(nèi)風(fēng)渣運(yùn)行的阻力,，不利于長期運(yùn)行。
5 解決問題的方法
5.1除渣管路的改進(jìn)
鑄鋼管直管耐磨損無問題,，管壁薄彎頭部位易磨損,，合金鑄鋼價(jià)格昂貴，夾套鑄石管又不適合200℃以上的渣溫,，我們逐漸采用Mn13Cr2的鑄鐵管,，且將易磨損面可加厚到40mm不易磨損面減薄到20mm足以，而且價(jià)格低廉,，具有可焊性,，修補(bǔ)方便，使用壽命提高了3倍以上,，維護(hù)量小。逐漸取代鑄石管和鑄鋼管,。
5.2 氣力噴射器的改進(jìn)
改造原噴嘴流線形式減小阻力,，將原出口直徑由Dn76擴(kuò)大到Dn83，輸渣能力有所提高,。
5.3煤質(zhì)及粒度的改善
今年以來煤質(zhì)熱值保持在12560kJ/kg左右,，煤矸石量大大減小，關(guān)鍵是保證了煤的粒度在10mm以下,，且嚴(yán)格管理防止鐵器入爐,，系統(tǒng)出力明顯提高，也避免了管路的堵塞。
5.4 渣倉排煙系統(tǒng)的改造
渣倉由排煙系統(tǒng)形成的負(fù)壓對(duì)排渣出力也有較大影響,，我們改造了三個(gè)渣倉的排煙母管排煙量不足及渣倉負(fù)壓建立不起來的問題,，排渣能力也有較大提高。
6 結(jié)束語
國內(nèi)CFB鍋爐排渣系統(tǒng)目前雖然沒有十分完善的,、成型的設(shè)備,，但逐漸得到設(shè)計(jì)部門、制造廠家和用戶的普遍重視,，流化床風(fēng)水冷渣器以很好的節(jié)能技術(shù),、滾筒冷渣器和絞籠冷渣器都有可穩(wěn)定的運(yùn)行效果，氣力除渣系統(tǒng),、鏈斗排渣系統(tǒng)也都在走向較好的完善中,，這些成功的經(jīng)驗(yàn)，加上設(shè)計(jì),、制造,、運(yùn)行各方面的努力，國內(nèi)CFB鍋爐的排渣系統(tǒng)一定能走向成熟,。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
