1177t/h循環(huán)流化床鍋爐冷渣機(jī)系統(tǒng)改造研究

摘 要：我國是能源消耗大國，尤其是火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)與環(huán)境惡化的矛盾日益凸顯，順應(yīng)國內(nèi)形勢需要，“清潔燃燒”得到了快速發(fā)展，而循環(huán)流化床鍋爐作為一種高效、低污染、燃料適應(yīng)廣、能實(shí)現(xiàn)清潔排放，在我國得到非常廣泛應(yīng)用。其中，滾筒冷渣機(jī)是循環(huán)流化床鍋爐必備的排渣設(shè)備，它在實(shí)現(xiàn)排渣功能的同時(shí)，能有效的維持鍋爐內(nèi)物料的正常流化，并能回收高溫灰渣的熱量，實(shí)現(xiàn)熱量的有效利用。滾筒冷渣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行受到越來越多的關(guān)注。針對準(zhǔn)能矸電公司二期2×1177t/h循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機(jī)系統(tǒng)存在的問題，對滾筒冷渣機(jī)及其系統(tǒng)存在的流渣、排渣溫度高、除塵器入口煙溫高、進(jìn)渣管堵塞、進(jìn)渣管膨脹節(jié)漏渣和進(jìn)回水金屬軟管崩裂漏水等問題進(jìn)行了原因分析，并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了改造，提出了滾筒冷渣機(jī)系統(tǒng)的改進(jìn)方案。通過改造，滾筒冷渣機(jī)的故障明顯降低，提高了機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：1177t/h循環(huán)流化床鍋爐 滾筒冷渣機(jī) 改造 研究

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）12-0-02

一、滾筒式冷渣機(jī)系統(tǒng)及工作原理

準(zhǔn)能矸電公司二期兩臺東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG1177/17.4-Ⅱ2亞臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。其型式：單汽包自然循環(huán)、CFB鍋爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、汽冷式旋風(fēng)分離器、緊身封閉布置、全鋼爐架懸吊方式、固態(tài)排渣。鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、循環(huán)流化床燃燒方式。鍋爐的底渣采用干式機(jī)除渣輸送，6個(gè)排渣口布置在爐膛后水冷壁下部，相對應(yīng)6臺的變頻滾筒冷渣機(jī)、兩臺鏈斗輸送機(jī)及兩臺斗式提升機(jī)。鏈斗輸送機(jī)本體和傳動(dòng)部分均采用全封閉結(jié)構(gòu)。每臺冷渣機(jī)出口設(shè)有三通分兩路，經(jīng)手動(dòng)切換可進(jìn)入任意一臺鏈斗輸送機(jī)，鏈斗機(jī)將經(jīng)過冷渣機(jī)冷卻后的鍋爐底渣送入斗提機(jī)，斗提機(jī)將來自鏈斗機(jī)的鍋爐底渣直接輸送到渣倉內(nèi)。設(shè)置啟動(dòng)順序依次是：斗提機(jī)、鏈斗機(jī)、冷渣機(jī)，停運(yùn)則相反。斗提機(jī)跳閘則觸發(fā)對應(yīng)鏈斗機(jī)、冷渣機(jī)跳閘。

滾筒式冷渣機(jī)的結(jié)構(gòu)由內(nèi)外兩個(gè)滾筒組成，兩個(gè)滾筒形成雙層密封套筒，冷卻水從密封套筒中間間隙通過實(shí)現(xiàn)冷卻的目的。滾筒式冷渣機(jī)器主要分為百葉滾筒式和多管滾筒式兩種。百葉滾筒式冷渣機(jī)是在滾筒的內(nèi)壁上固定規(guī)則的螺旋葉片，并且螺旋葉片之間安裝著許多縱向葉片，當(dāng)高溫灰渣進(jìn)入內(nèi)筒后，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，灰渣在螺旋葉片的推動(dòng)下旋轉(zhuǎn)移動(dòng)到出渣口，同時(shí)由縱向葉片推動(dòng)灰渣到滾筒頂部，在重力的作用下自然下落，灰渣在運(yùn)動(dòng)過程中與密封套中的冷卻水換熱降溫。冷卻水流經(jīng)旋轉(zhuǎn)水接頭、水冷筒體、回水管，與灰渣充分換熱后將灰渣的熱量帶走。多管滾筒式冷渣機(jī)是在筒內(nèi)按照一定傾斜度布置多根相互平行的六棱管，高溫灰渣進(jìn)入滾筒后，灰渣在相互平行的管內(nèi)依靠筒體推動(dòng)和自身重力旋轉(zhuǎn)著向出渣口緩慢流動(dòng)，流動(dòng)的過程中與冷卻水進(jìn)行換熱。冷卻水在流經(jīng)旋轉(zhuǎn)水接頭、各管間隙中、回水管后將熱量帶走。矸電公司二期1177t/h循環(huán)流化床鍋爐選用的是阿爾斯通四洲電力設(shè)備（青島）有限公司生產(chǎn)的GTL-CX系列滾筒冷渣機(jī)，滾筒冷渣機(jī)由筒體組件、進(jìn)渣裝置、出渣裝置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻水系統(tǒng)和電控裝置組成。用于流化床鍋爐的熱渣（≤950℃）冷卻，冷卻后的渣溫一般不大于150℃。冷卻介質(zhì)采用凝結(jié)水（除鹽水），進(jìn)水溫度一般<40℃，出水溫度應(yīng)<75℃。

二、滾筒冷渣機(jī)運(yùn)行中存在的問題和分析

1.滾筒冷渣機(jī)出渣溫度高

目前冷渣機(jī)的結(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，仍然存在一些問題。水冷式滾筒冷渣機(jī)高達(dá)950℃左右的高溫爐渣，源源不斷的進(jìn)入換熱筒體內(nèi)部，經(jīng)過與筒壁及內(nèi)部翼片的復(fù)雜放熱，將爐渣從950℃左右冷卻到150℃以下。實(shí)際情況是2011年9月和11月兩臺機(jī)組相繼投產(chǎn)后，鍋爐的滾筒冷渣機(jī)排渣溫度一直不能降至150℃以下。在高負(fù)荷下，鍋爐燃用劣質(zhì)煤時(shí)，鍋爐的排渣量會大幅度增加，爐渣得不到有效冷卻就被排出，最高時(shí)排渣溫度高達(dá)260℃，造成了大量的鍋爐底渣熱量未能有效回收和流失。同時(shí)高溫灰渣在進(jìn)入下游輸渣設(shè)備中，導(dǎo)致這些設(shè)備故障率頻發(fā)，設(shè)備維護(hù)成本增加，在一定程度上影響了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。另外高溫灰渣從渣倉倒運(yùn)過程中產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，對環(huán)境造成一定的污染。

2.除塵器入口煙溫高

為了便于滾筒冷渣機(jī)進(jìn)渣和控制滾筒冷渣機(jī)內(nèi)的灰渣外排，降低現(xiàn)場的環(huán)境污染，在進(jìn)出渣處加裝負(fù)壓吸塵管，吸塵管的一段接到鍋爐尾部煙道，靠引風(fēng)機(jī)動(dòng)力維持滾筒的負(fù)壓。運(yùn)行中，排入滾筒冷渣機(jī)的熱渣，經(jīng)負(fù)壓吸塵管吸入尾部煙道，導(dǎo)致尾部煙道煙溫升高，布袋除塵器入口煙溫升高，大顆?；以赐耆紵晃讲即?，這樣引起布袋高溫?fù)p壞，布袋破損引起除塵器效率降低，造成煙囪煙塵濃度升高，環(huán)保指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。鍋爐被迫降出力運(yùn)行。

3.進(jìn)渣管堵塞和膨脹節(jié)漏灰

運(yùn)行中鍋爐的燃用劣質(zhì)矸石煤，經(jīng)碎煤機(jī)破碎，很難達(dá)到規(guī)定的粒度，大顆粒煤進(jìn)入爐膛內(nèi)燃燒；另外鍋爐存在高溫結(jié)焦現(xiàn)象，導(dǎo)致爐內(nèi)流化不良，大顆粒矸石和焦塊進(jìn)入滾筒冷渣機(jī)進(jìn)渣管，造成進(jìn)渣管堵塞；滾筒冷渣機(jī)進(jìn)渣管為水冷式進(jìn)渣管，疏通起來不方便，而且很難疏通，影響鍋爐的安全運(yùn)行，存在安全隱患。進(jìn)渣管膨脹節(jié)是插入式金屬膨脹節(jié)，滾筒冷渣機(jī)運(yùn)行過程中由于設(shè)計(jì)不合理和進(jìn)渣管膨脹的不均勻，導(dǎo)致膨脹節(jié)產(chǎn)生間隙大冒紅渣，存在安全隱患，還造成現(xiàn)場環(huán)境污染。曾經(jīng)發(fā)生幾次因膨脹節(jié)漏紅渣，導(dǎo)致鍋爐被迫壓火停爐。

4.進(jìn)回水軟管崩裂

滾筒冷渣機(jī)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)行的設(shè)備，而進(jìn)回水母管是靜止不動(dòng)的。所以為了消除動(dòng)靜設(shè)備之間的應(yīng)力，在進(jìn)回水旋轉(zhuǎn)接頭與進(jìn)回水母管之間加裝金屬軟管。金屬軟管運(yùn)行時(shí)間長老化和運(yùn)行中會產(chǎn)生的扭曲應(yīng)力，容易導(dǎo)致金屬軟管崩裂，漏水。準(zhǔn)能矸電自投產(chǎn)以來發(fā)生3次進(jìn)回水金屬軟管崩裂現(xiàn)象，造成機(jī)組缺水非停和降負(fù)荷運(yùn)行。

三、滾筒冷渣機(jī)系統(tǒng)的改造

1.排渣溫度高的改造

矸電公司鍋爐滾筒冷渣機(jī)的實(shí)際使用情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，夾套式滾筒冷渣機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，排渣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值（保證排渣溫度≦150℃）。其主要原因是冷渣機(jī)的冷卻水采用凝結(jié)水，設(shè)計(jì)壓力較高，為了保證冷渣機(jī)運(yùn)行的安全性，設(shè)計(jì)鋼板厚度為20mm，增加了傳熱熱阻，影響了傳熱效率，同時(shí)因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，受熱面不足，無法達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。因此，在夾套式滾筒冷渣機(jī)內(nèi)增加受熱面，是解決排渣溫度高最有效、最直接的辦法。

1.1將滾筒冷渣機(jī)內(nèi)部分螺旋葉片拆除，延圓周方向均勻的布置8組材質(zhì)為20G、規(guī)格為￠89×8mm和￠48×6mm組成的模式水冷管排。在防止堵塞的同時(shí)，可以減輕重量，有助于延長滾筒冷渣機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及支撐部件的使用壽命。

1.2管排一端與冷渣機(jī)冷卻水進(jìn)水環(huán)型管焊接，另一端與冷渣機(jī)端板處的回水管焊接，形成閉式循環(huán)冷卻水回路。

1.3管排豎立的固定于滾筒冷渣機(jī)內(nèi)部，與螺旋葉片的方向一致，粗管與細(xì)管之間焊接有10mm厚的鰭片，避免管排處積渣，保證灰渣能順利排出。

改造后的滾筒冷渣機(jī)排渣溫度明顯下降，實(shí)測平均排渣溫度下降到80℃左右，即使鍋爐燃用劣質(zhì)煤且滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，冷渣機(jī)的的排渣溫度也能達(dá)到設(shè)計(jì)溫度以下。另外還設(shè)置了滾筒冷渣機(jī)回水溫度高于90℃時(shí)，跳閘滾筒冷渣機(jī)。鍋爐灰渣的熱量被凝結(jié)水回收后，進(jìn)入到電廠的熱力循環(huán)系統(tǒng)之中，減少鍋爐物理灰渣熱損失，提高了電廠循環(huán)熱效率；輸渣設(shè)備的運(yùn)行過程中維護(hù)工作量減少，檢修成本降低；濕式雙軸攪拌機(jī)可以投入使用，減少了灰渣在運(yùn)輸過程中對環(huán)境的污染。

2.負(fù)壓系統(tǒng)改造和調(diào)整

針對負(fù)壓吸塵系統(tǒng)在運(yùn)行中影響除塵器入口煙溫和布袋的安全，進(jìn)行改造和調(diào)整。對鍋爐空預(yù)器出口水平煙道加裝氣力輸灰系統(tǒng)，不僅可以把尾部煙道的部分細(xì)灰輸走，還可以把滾筒冷渣機(jī)吸塵管的熱灰進(jìn)入尾部灰斗里，高溫灰就不會吸到除塵器。另外運(yùn)行關(guān)小吸塵閥門，控制吸灰量。通過改造和調(diào)整，布袋除塵器入口煙溫降低，灰量減少，除塵器壓差降低，布袋也不會燒損，除塵器運(yùn)行正常，布袋使用壽命延長，鍋爐不再限負(fù)荷運(yùn)行。

3.滾筒進(jìn)渣管的改造

原設(shè)計(jì)滾筒冷渣機(jī)進(jìn)渣管是水冷式，現(xiàn)改造為耐磨耐火耐熱式，膨脹節(jié)外部并加裝了封閉的金屬膨脹節(jié)，現(xiàn)改造后進(jìn)渣管進(jìn)渣順暢，熱灰渣也不會外漏。原進(jìn)渣管冷卻水回水管道由原來滾筒頭部改到尾部，這樣優(yōu)化了系統(tǒng)節(jié)省材料，又減少回水阻力。

4.滾筒進(jìn)回水軟管的改造

為了避免滾筒冷渣機(jī)進(jìn)回水金屬軟管的崩裂漏水，導(dǎo)致大量凝結(jié)水外漏，機(jī)組缺水停運(yùn)。采取防斷水措施，1、定期檢查檢查進(jìn)回水金屬軟管，定期更換新的金屬軟管。2、對滾筒冷渣機(jī)設(shè)置斷水保護(hù)。滾筒冷渣機(jī)進(jìn)回水門都安裝電動(dòng)門，當(dāng)冷卻水進(jìn)水流量大于100t/h，延時(shí)3秒，跳滾筒冷渣機(jī)。當(dāng)冷卻水進(jìn)水壓力低于0.6MPa，跳滾筒冷渣機(jī)。

四、結(jié)論與展望

1.結(jié)論

針對1177t/h循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機(jī)系統(tǒng)問題的分析和改造，滾筒冷渣機(jī)的故障率明顯降低，運(yùn)行周期也延長，節(jié)約了人力、物力和財(cái)力，為循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的長周期運(yùn)行提供了可靠保障，使機(jī)組安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行有了顯著提高。也為同類型機(jī)組滾筒冷渣機(jī)改造提供了科學(xué)依據(jù)。

2.展望

隨著全國節(jié)能節(jié)能減排工作的持續(xù)深入，循環(huán)流化床鍋爐作為潔凈煤燃燒技術(shù)必將得到更加廣泛的推廣，滾筒冷渣機(jī)作為循環(huán)流化床鍋爐必備的排渣設(shè)備也將越來越受到重視。滾筒冷渣機(jī)在大型循環(huán)流化床鍋爐排渣工藝中日漸成熟，對減少鍋爐非停和降低廠用電有著很大的提升空間。不可否認(rèn)，滾筒冷渣機(jī)在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中有著一些問題，但這些問題會隨著研究的不斷深入，不斷優(yōu)化完善，才能使?jié)L筒冷渣機(jī)將隨著設(shè)備機(jī)組容量的增加而發(fā)揮更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]甘政，陳建斌，代澤華，劉昌旭，陳志遠(yuǎn).大型循環(huán)流化床鍋爐冷渣機(jī)優(yōu)化創(chuàng)新[J].電力設(shè)備管理，2018（03）：63-65+81.

[2]溫欣穎.煤礦用循環(huán)流化床鍋爐上煤除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2016，37（05）：28-29.

作者簡介：郝志強(qiáng)，男，（1975-），內(nèi)蒙古呼和浩特，本科，助理工程師，主要從事電廠運(yùn)行管理。