循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機(jī)流渣原因探討及處理

摘要：循環(huán)流化床鍋爐以其燃料適應(yīng)范圍廣、爐內(nèi)脫硫、低NOx排放、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大、灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)得到了飛速的發(fā)展。本文主要對(duì)循化流化床鍋爐滾筒式冷渣機(jī)在日常應(yīng)用中所發(fā)生“流渣”現(xiàn)象的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)該問(wèn)題的處理進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;滾筒冷渣機(jī);流渣

因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐灰渣溫度高達(dá)9001000℃，所以循化流化床鍋爐均配置專門灰渣冷卻系統(tǒng)（冷渣器）來(lái)冷卻高溫的灰渣，將爐膛排出的高溫爐渣冷卻到150℃及以下，從而有利于爐渣的輸送和處理。早期我國(guó)引進(jìn)技術(shù)的循環(huán)流化床鍋爐普遍采用流化床式冷渣器（風(fēng)水聯(lián)合冷渣器）。但流化床式冷渣器無(wú)法適應(yīng)國(guó)內(nèi)復(fù)雜多變的燃料品質(zhì)，當(dāng)出現(xiàn)較多大顆粒時(shí)，流化床式冷渣器容易出現(xiàn)堵塞、結(jié)焦等問(wèn)題，最終導(dǎo)致鍋爐壓火或者停爐。滾筒冷渣機(jī)以其對(duì)爐渣粒徑及分布要求寬松;通渣能力強(qiáng)，對(duì)渣量的適應(yīng)性較好;冷渣效果好;耗電率低;運(yùn)行平穩(wěn)可靠;操作方便;系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單;磨損量小，整機(jī)壽命高;安裝方便等特點(diǎn)目前已在大型循化流化床鍋爐中得到了大規(guī)模的應(yīng)用，并成為循環(huán)流化床鍋爐灰渣冷卻的主流產(chǎn)品。

但滾筒冷渣機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中也暴露出了一些問(wèn)題，例如：冷渣器入口管存在燒紅現(xiàn)象、下渣管堵塞和下渣管出風(fēng)不出渣;冷渣器進(jìn)出口旋轉(zhuǎn)接頭漏渣;長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行筒體跑偏;傳動(dòng)鏈條磨損斷裂;冷渣機(jī)出口無(wú)規(guī)律性“流渣”現(xiàn)象等。本文以某廠LGT系列滾筒冷渣機(jī)為例針對(duì)冷渣機(jī)出口無(wú)規(guī)律性“流渣”現(xiàn)象進(jìn)行探討分析。

一、滾筒冷渣機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

該廠LGT系列滾筒冷渣機(jī)是由滾筒、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)渣裝置、出渣裝置、冷卻水系和電控裝置、進(jìn)渣管組件等組成（詳見下圖）。

其工作原理為鍋爐排渣口排出的熾熱的灰渣經(jīng)斜伸入滾筒內(nèi)的進(jìn)渣管進(jìn)入滾筒端部，并在進(jìn)渣管周圍堆積到一定高度，當(dāng)其產(chǎn)生的重力與進(jìn)渣管內(nèi)的渣流的重力平衡時(shí)，管內(nèi)渣流便被阻滯;當(dāng)由滾筒旋轉(zhuǎn)而推動(dòng)灰渣向滾筒出渣端移動(dòng)時(shí)，進(jìn)渣管出口周圍渣堆高度隨之下降從而打破了管內(nèi)外灰渣的重力平衡，管內(nèi)渣流又繼續(xù)。這樣，滾筒轉(zhuǎn)，熱渣流進(jìn);滾筒停，熱渣流停;快轉(zhuǎn)快進(jìn)，慢轉(zhuǎn)慢進(jìn)。在灰渣推進(jìn)過(guò)程中，灰渣與冷卻水進(jìn)行熱交換，由循環(huán)流動(dòng)的冷卻水將灰渣大部分熱量帶走，灰渣溫度降低，可以由輸渣設(shè)備運(yùn)走或儲(chǔ)存到渣倉(cāng)內(nèi)。

二、滾筒冷渣機(jī)流渣的現(xiàn)象及原因分析

（1）該廠自2012年底投產(chǎn)，尤其自2018年以來(lái)先后出現(xiàn)多次冷渣機(jī)出口“流渣”現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為冷渣機(jī)入口頻繁堵渣后，經(jīng)過(guò)人工敲打疏通、爐膛床壓上升、爐膛壓力波動(dòng)等原因誘發(fā)無(wú)規(guī)律可循的冷渣機(jī)出口大量“流渣”現(xiàn)象。冷渣機(jī)出口渣溫高達(dá)300500℃，造成冷渣機(jī)出口渣溫高保護(hù)動(dòng)作，冷渣機(jī)跳閘。嚴(yán)重時(shí)大量熱渣瞬時(shí)涌入輸渣機(jī)，造成輸渣機(jī)瞬時(shí)過(guò)載跳閘，使得輸渣機(jī)鏈斗因高溫變形，冷渣機(jī)筒體碳化，甚至通過(guò)輸渣機(jī)縫隙，熱渣灰涌出輸渣機(jī)箱體，不僅增加大量的清理維修工作，甚至威脅機(jī)組及人身安全。

（2）循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機(jī)流渣原因分析。①冷渣機(jī)本身造成“流渣”的原因。a.通過(guò)查看該型號(hào)冷渣機(jī)安裝使用說(shuō)明書要求冷渣機(jī)進(jìn)入筒體的進(jìn)渣管距離內(nèi)筒壁的距離一般控制在180230mm，視出力大小而有不同，即開口高度要低于筒體內(nèi)最高的螺旋片。而該廠在運(yùn)行過(guò)程中頻發(fā)出現(xiàn)冷渣機(jī)進(jìn)渣管脫落、進(jìn)渣管堵塞磨損等問(wèn)題，在維護(hù)過(guò)程中增大了進(jìn)渣管與內(nèi)筒壁的距離，甚至超過(guò)了筒體內(nèi)最高的螺旋片，造成渣封高度增加，阻力減小，增大了流渣的風(fēng)險(xiǎn)。b.隨著冷渣機(jī)運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的增加，冷渣機(jī)螺旋導(dǎo)流片磨損變短或者缺失較多，在沒有得到有效的維護(hù)情況下造成冷渣機(jī)內(nèi)部阻力變小，當(dāng)發(fā)生堵渣突然暢通后，增加了“流渣”的可能。c.因該廠在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)爐膛內(nèi)部結(jié)焦、入爐煤粒徑大等原因造成的冷渣機(jī)進(jìn)渣管堵塞問(wèn)題，并通過(guò)人工捅渣或敲打等方式疏通，造成冷渣機(jī)進(jìn)渣管變形、進(jìn)渣管內(nèi)部澆注料脫落，加劇了進(jìn)渣管堵渣的可能，當(dāng)堵渣突然暢通后增大了“流渣”的風(fēng)險(xiǎn)。d.該廠冷渣機(jī)冷卻水取自凝結(jié)水，雖然凝結(jié)水水質(zhì)較好，但投產(chǎn)7年以來(lái)未進(jìn)行過(guò)定期除垢工作，且2018年該廠為降低鍋爐排煙溫度進(jìn)行了低壓省煤器改造對(duì)冷渣機(jī)冷卻水進(jìn)行分流造成冷渣機(jī)冷卻水量減少，同時(shí)該廠為間接空冷機(jī)組存在夏季真空低凝結(jié)水溫高的問(wèn)題，勢(shì)必影響換熱效果，在排渣過(guò)程中尤其是大量熱渣涌入冷渣機(jī)時(shí)熱渣得不到充分的冷卻流至排渣口，排渣溫度高增加了“流渣”風(fēng)險(xiǎn)。②外部因素分析。a.該廠自投產(chǎn)以來(lái)為降低成本執(zhí)行配煤摻燒制度，增加經(jīng)濟(jì)煤種的摻燒量，其中包括對(duì)煤泥摻燒。主要通過(guò)給煤機(jī)輸送的入爐煤中摻混晾曬干煤泥及煤泥膏體泵泵送濕煤泥的方式進(jìn)入爐膛。因煤泥本身粒徑較細(xì)，造成爐膛內(nèi)部物料中細(xì)灰比例增大，進(jìn)入冷渣機(jī)的床料中細(xì)灰含量高，同時(shí)因細(xì)灰的流動(dòng)性強(qiáng)，在冷渣機(jī)內(nèi)部具有流動(dòng)性，增加了冷渣機(jī)“流渣”的幾率。b.同時(shí)該廠在執(zhí)行配煤摻燒的同時(shí)，入爐煤種摻混有大量的中煤及煤矸石，中煤及煤矸石在燃燒過(guò)程中爆裂性差，在爐膛底部聚集堵塞排渣口，當(dāng)通過(guò)擾動(dòng)突然暢通，勢(shì)必造成大量粗細(xì)物料涌入冷渣機(jī)，來(lái)不及冷卻流至冷渣機(jī)出口造成“流渣”。c.通過(guò)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)該廠發(fā)生多次爐膛結(jié)焦及風(fēng)帽脫落問(wèn)題，造成爐膛內(nèi)部風(fēng)場(chǎng)流向改變，尤其是風(fēng)場(chǎng)改變后冷渣機(jī)進(jìn)渣口與回料器出口形成短路時(shí)，回料器返回的大量細(xì)灰直接進(jìn)入冷渣機(jī)，造成“流渣”。

三、滾筒冷渣機(jī)“流渣”問(wèn)題的解決方案

（一）滾筒冷渣機(jī)的改造及維護(hù)

（1）提高冷渣機(jī)內(nèi)螺旋葉片的高度，在“流渣”時(shí)可將大量的熱渣阻擋在冷渣機(jī)內(nèi)，防止大量熱渣涌入輸渣機(jī)造成“流渣”。該方案已經(jīng)在某廠無(wú)錫鍋爐廠生產(chǎn)的UG480/13.7M型循化流化床鍋爐中應(yīng)用并取得了良好的效果，“流渣”現(xiàn)象明顯減少，且改造前后對(duì)冷渣機(jī)的出力未產(chǎn)生影響。

（2）在進(jìn)渣管出口處設(shè)擋板或在螺旋片處設(shè)擋板，原理同上，增加熱渣在冷渣機(jī)內(nèi)部的阻力，防止“流渣”，該方案同時(shí)為廠家推介方案。

（3）控制進(jìn)渣管口距離內(nèi)筒壁的距離低于筒體內(nèi)最高的螺旋片，若需增大冷渣機(jī)出力，在進(jìn)渣管直段兩側(cè)開弧口方式解決，防止冷渣機(jī)進(jìn)渣口渣封形成困難或?qū)湓鼨C(jī)出口方向阻力減小造成“流渣”。

（4）冷渣機(jī)入口采用篦式組合閥，防止大量灰渣瞬時(shí)涌出。該方案也在某廠上鍋生產(chǎn)的SG690/13.7M451循環(huán)流化床鍋爐中得到應(yīng)用，渣自流問(wèn)題的到徹底解決。

（5）冷渣機(jī)換熱面定期除垢，提高換熱效率，降低排渣溫度。

（二）運(yùn)行方式及燃燒調(diào)整降低“流渣”風(fēng)險(xiǎn)

（1）配煤摻燒過(guò)程中嚴(yán)格控制入爐煤粒徑的兩極分化，同時(shí)嚴(yán)格控制中煤與煤泥的同時(shí)摻燒比例，防止出現(xiàn)粗渣堵塞冷渣機(jī)排渣管，疏通后細(xì)渣大量涌入冷渣機(jī)。

（2）在保證燃燒調(diào)整的同時(shí)維持較低床溫，較少結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，降低冷渣機(jī)入口渣溫高和堵渣的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）適當(dāng)降低一次風(fēng)量，保持合理的床壓，維持穩(wěn)定的爐膛內(nèi)部壓力，防止出牙大幅波動(dòng)，較少冷渣機(jī)堵渣后突然暢通的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）合理調(diào)節(jié)冷渣機(jī)運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)速要控制在30Hz以下，盡量低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，采取間斷排渣，勤排、少排，防止渣封破壞造成“流渣”。

（5）冷渣機(jī)停運(yùn)后盡量不排空冷渣機(jī)內(nèi)部存渣，防止再次啟動(dòng)，冷渣機(jī)內(nèi)部無(wú)渣，滾筒內(nèi)部阻力過(guò)小。

（三）其他

（1）低壓省煤器冷卻水改造至冷渣機(jī)后，減少多冷渣機(jī)冷卻水的分流。

（2）采取冷端治理措施，提高機(jī)組真空，降低凝結(jié)水溫，或者冷渣機(jī)冷卻水更改為其他水源。

（3）考慮爐膛側(cè)墻排渣、采取防結(jié)焦措施或者進(jìn)行布風(fēng)板風(fēng)帽改造等減少回料器細(xì)灰直接排入冷渣機(jī)的可能。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，循化流化床鍋爐滾筒冷渣機(jī)“流渣”現(xiàn)象雖然沒有規(guī)律可循，但通過(guò)總結(jié)分析“流渣”現(xiàn)象的原因，并采取相應(yīng)的措施，該問(wèn)題還是可以得到有效的控制，希望上述分析能夠給同類型配備滾筒冷渣機(jī)的循化流化床鍋爐機(jī)組提供參考，避免發(fā)生“流渣”事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃中.循化流化床鍋爐優(yōu)化改造技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2019.

[2]楊建球，等.大型循化流化床鍋爐運(yùn)行優(yōu)化及改進(jìn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[3]全國(guó)電力行業(yè)CFB機(jī)組技術(shù)交流服務(wù)協(xié)作網(wǎng)組編.循化流化床鍋爐技術(shù)1000問(wèn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016.

[4]李冠忠.循化流化床鍋爐滾筒冷渣器噴熱渣原因分析及處理[J].中國(guó)科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)科研，2017（12）.

[5]青島松靈LGT系列滾筒冷渣機(jī)安裝使用說(shuō)明書.

作者簡(jiǎn)介：吳昊，河北定州人，工程師，研究方向：火電廠集控運(yùn)行。