提高循環(huán)流化床鍋爐排渣系統(tǒng)安全性的對策

（福建省石獅熱電有限責(zé)任公司 福建石獅 362700）

循環(huán)流化床鍋爐在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，尤其是在熱電廠。排渣輸渣系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的一個重要系統(tǒng)，與鍋爐的安全運行緊密相關(guān)。當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐的排渣輸渣系統(tǒng)普遍選用對排渣進行冷卻、輸出的滾筒冷渣機，幾乎成為標(biāo)準(zhǔn)配置。DL/T 1954—2016《循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機運行及技術(shù)條件》[1]頒布與實施后，對提高循環(huán)流化床鍋爐采用滾筒冷渣機的排渣輸渣系統(tǒng)的安全性起到了很好的指導(dǎo)作用。但是，目前采用滾筒冷渣機的排渣輸渣系統(tǒng)，依然存在一些安全問題和重大隱患，主要是發(fā)生進渣端高溫灰渣嚴(yán)重漏灰渣、噴灰渣和高溫灰渣“貫涌”到冷渣機出渣口、沖出滾筒冷渣機，造成鍋爐停運、設(shè)備高溫灼燒變形、輸渣皮帶著火或者輸渣鏈斗超溫變形損壞，造成較大損失，嚴(yán)重影響電廠的安全生產(chǎn)、安全供熱和企業(yè)形象。為解決以上問題和隱患，福建省石獅熱電有限責(zé)任公司采取了一系列的防范措施，進行補充優(yōu)化設(shè)計，取得了很好的效果，從根本上杜絕了以上問題和隱患，提高了滾筒冷渣機系統(tǒng)的本質(zhì)安全性。

1 滾筒冷渣機排渣系統(tǒng)的主要問題

滾筒冷渣機是2004年左右開始應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐的，以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、運行調(diào)整便捷、運行周期長、維檢修工作量少而很快得到推廣應(yīng)用。在早期應(yīng)用中，也發(fā)生過爆炸、噴熱渣等事故，造成人員傷亡、設(shè)備損壞、輸渣鏈斗高溫變形或輸渣皮帶著火等。針對使用中暴露的問題，制造廠和行業(yè)監(jiān)管部門及時下達了注意事項和反事故措施，規(guī)范了冷渣機作為壓力容器進行監(jiān)管以及運行、檢修中的防范措施。尤其是DL/T 1954—2016 《循環(huán)流化床鍋爐滾筒冷渣機運行及技術(shù)條件》頒布與實施后，從電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高度，規(guī)范了滾筒冷渣機在設(shè)計、制造、運行等方面的要求，安全可靠性得到了較大的提高。同時，各發(fā)電廠嚴(yán)格執(zhí)行壓力容器管理規(guī)范，滾筒冷渣機超壓損壞的事件得到了有效杜絕。

目前依然存在的主要問題有：①鍋爐排渣管與滾筒冷渣機進渣室之間的膨脹裝置處密封不可靠，易發(fā)生900℃左右的高溫灰渣泄漏、噴濺，威脅鍋爐安全運行和周邊設(shè)備、設(shè)施安全。②發(fā)生嚴(yán)重的進渣自流，大量的900℃左右的高溫灰渣進入滾筒冷渣機，發(fā)生“貫涌”，未被冷卻就直接從冷渣機出渣口涌出，造成輸渣皮帶著火燒毀或者鏈斗輸渣機灼燒變形。處置不及時，造成鍋爐停運。

發(fā)生以上問題和隱患的主要原因，一是滾筒冷渣機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有缺陷；二是聯(lián)鎖與保護的配置上不全面。

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷：①鍋爐排渣管與滾筒冷渣機進渣室、接渣管之間的膨脹裝置的密封不可靠，采用活動擋板結(jié)構(gòu)，間隙比較大，當(dāng)灰渣較細(xì)時，如發(fā)生沖渣，高溫灰渣會從膨脹裝置的間隙處噴濺出來。②滾筒冷渣機的原理和作用是：鍋爐爐床上的大顆粒以及多余的灰渣，通過鍋爐排渣管進入到滾筒冷渣機進渣室的接渣管，然后進入冷渣機內(nèi)部的螺旋輸渣片處。當(dāng)滾筒冷渣機運轉(zhuǎn)時，螺旋輸渣片將熱灰渣逐級往出渣端輸送，過程中與滾筒夾層內(nèi)的冷卻水換熱，熱灰渣被冷卻并被排出冷渣機的出渣口，由輸渣裝置輸送到渣倉。原理上要求“接渣管出口處堆積灰渣后形成自密封，與爐膛內(nèi)的床料達到平衡，排渣管里的灰渣呈靜止?fàn)顟B(tài)。滾筒冷渣機運轉(zhuǎn)后，螺旋輸渣片輸出多少灰渣、鍋爐排渣管就排下來多少灰渣。滾筒冷渣機不運轉(zhuǎn)，則排渣管不出渣”，排渣多少是由滾筒冷渣機的轉(zhuǎn)速決定的。而實際在運的滾筒冷渣機，設(shè)計上沒有可靠形成“進渣管出口灰渣自密封、與爐膛內(nèi)的床料達到平衡”的裝置。當(dāng)爐膛內(nèi)的床料、灰渣比較細(xì)時，或者爐內(nèi)物料壓力急劇波動時（比如爐膛內(nèi)打正壓、尾部煙道吹灰時），900℃左右的高溫灰渣會從排渣管大量涌入冷渣器，貫穿滾筒冷渣機內(nèi)腔從冷渣機出渣口涌出。此時筒體內(nèi)部的進渣管出口的高溫灰渣具有很強的流動性，灰渣下行的作用力大于阻力，不能形成自密封，爐內(nèi)高溫床料持續(xù)涌入滾筒冷渣機發(fā)生嚴(yán)重的“進渣自流”即“貫涌”。在排渣初期、排渣過程中出現(xiàn)排渣不暢時、排渣過程中尾部煙道吹灰或爐膛內(nèi)部壓力出現(xiàn)波動時，都有可能發(fā)生此種灰渣貫涌事件。

（2）聯(lián)鎖與保護的配置上不全面。作為將高溫灰渣進行冷卻的裝置，主要的功能是冷卻高溫灰渣，防止高溫灰渣直接排出。因此，必須設(shè)置防止高溫灰渣外排的連鎖保護，可靠的防止高溫灰渣外排、以及發(fā)生高溫灰渣外排時防止事故擴大的連鎖保護裝置，改造前、后示意圖如圖1。

2 采取的措施

（1）增加預(yù)防或減弱進渣自流和進渣貫涌必須的封渣室和擋渣板，確保高溫灰渣不會自行涌入滾筒冷渣機。

在進渣管端部設(shè)置封渣室，由一個水平耐高溫鋼板和垂直半圓弧鋼板組成，固定在進渣管上，與滾筒冷渣機內(nèi)腔的螺旋片、內(nèi)壁有10～20 mm的間隙，共同形成一個封渣室，其作用是灰渣涌入封渣室得到緩沖后，充滿封渣室并克服阻力才能從間隙進入滾筒內(nèi)腔，增加了灰渣下行的阻力，形成足夠的渣封，防止或者減緩爐內(nèi)高溫物料自流或涌入冷渣機。

擋渣板是安裝在滾筒冷渣機內(nèi)腔、距離進渣端約三分之一滾筒總長度的位置的4塊大于四分之一圓的鋼板，沿著螺旋片安裝。沿滾筒軸線方向看，形成一個相鄰有重疊度的整圓擋渣板，其作用是當(dāng)封渣室縫隙中有高溫灰渣自流或貫涌時，阻擋和減緩高溫灰渣向出渣端移動，同時自流進入滾筒內(nèi)腔的灰渣積存后，增大阻力，阻止或減小進渣自流或貫涌。

（2）滾筒冷渣機進渣管安裝耐高溫手動進渣閥和氣動快關(guān)進渣閥。兩個進渣插板閥之間增加壓縮空氣管和閥門。

（3）設(shè)置灰渣溫度測點，對出渣口、滾筒內(nèi)腔中部的渣溫進行監(jiān)測，并作為渣溫高保護動作的信號取值。渣溫測點應(yīng)靈敏可靠，采用紅外線測溫裝置。因安裝了護套的鎧裝熱電偶或熱電阻測溫裝置靈敏度不高，不宜采用。

（4）出渣口處的輸渣裝置設(shè)置能自動投入的消防水噴淋裝置。

（5）滾筒冷渣機增加以下報警、連鎖與保護。①當(dāng)滾筒內(nèi)腔中部的渣溫高于250℃時，保護動作，聯(lián)鎖關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥，并連鎖停運滾筒冷渣機。②當(dāng)排渣溫度高于120℃時，保護動作，聯(lián)鎖關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥、停運滾筒冷渣機、停運輸渣裝置、開啟噴淋系統(tǒng)。③當(dāng)出水溫度超過100℃時，保護動作聯(lián)鎖關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥、停運滾筒冷渣機。④當(dāng)冷卻水流量小于設(shè)計的最小流量時，保護動作聯(lián)鎖關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥、停運滾筒冷渣機。⑤在以上保護動作之前，應(yīng)報警。⑥正常排渣時，若進渣溫度下降變化值超過100℃時報警，作為堵渣判定條件，聯(lián)鎖關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥。

（6）在就地安裝監(jiān)控攝像裝置，能監(jiān)控到滾筒冷渣機的兩端。選用有溫度監(jiān)測功能的監(jiān)控攝像裝置，在監(jiān)測到異常溫度升高時及時報警。

（7）滾筒冷渣機兩端設(shè)置有方便開關(guān)的觀察窗，便于觀察筒體內(nèi)部的情況。

（8）進渣室接渣管安裝管內(nèi)灰渣的溫度測點，該溫度測點用以判斷是否有堵渣和下渣不通暢等異常。

（9）鍋爐排渣管與進渣室之間的膨脹裝置應(yīng)嚴(yán)密可靠，并安裝防護罩，防止漏灰渣時四濺噴射。

（10）鍋爐排渣管設(shè)置捅渣口，捅渣口設(shè)置在進渣閥之前。捅渣口應(yīng)設(shè)置有可靠的耐高溫插板或閘板。

（11）滾筒冷渣機下部及附近一定區(qū)域內(nèi)，不應(yīng)有電纜溝、油管道等不能耐受高溫的設(shè)施。必要時，應(yīng)設(shè)置擋渣墻，防止高溫灰渣外漏時流淌而損壞周邊設(shè)施。

（12）應(yīng)設(shè)置“高溫危險 請勿逗留”警示牌。

（13）啟動滾筒冷渣機時，應(yīng)先打開氣動快關(guān)進渣閥，然后緩慢開啟手動進渣閥。以最小頻率啟動滾筒冷渣機，直至滾筒緩慢轉(zhuǎn)動。觀察接渣管管內(nèi)渣溫是否上升，如正常上升，可以繼續(xù)進行排渣并按照鍋爐的需要調(diào)整排渣量。如接渣管管內(nèi)渣溫未上升，則可能是排渣管堵渣，應(yīng)停運并進行處置。

（14）正常排渣時應(yīng)監(jiān)視冷卻水流量、溫度、壓力和進渣溫度、滾筒內(nèi)腔中部渣溫、排渣溫度、鍋爐床壓的變化，確定滾筒冷渣機工作是否正常。

（15）鍋爐吹灰等引起爐膛內(nèi)部壓力波動較大時，應(yīng)注意監(jiān)視滾筒冷渣機各渣溫、水溫變化，必要時應(yīng)停止排渣，關(guān)閉氣動快關(guān)進渣閥。

（16）正常停運時，應(yīng)關(guān)閉啟動快關(guān)進渣閥。先停止?jié)L筒冷渣機運行，后關(guān)閉進渣閥。

（17）當(dāng)判斷發(fā)生排渣管堵渣時應(yīng)立即降低滾筒冷渣機轉(zhuǎn)速。采取開關(guān)進渣閥2～3次或者適度敲振鍋爐排渣管，無效后應(yīng)關(guān)閉進渣閥。用壓縮空氣進行疏通或從捅渣口用捅條進行疏通。

3 結(jié)論

采取以上措施后，一是從源頭上，在進渣管管口增加了封渣室，提高了滾筒冷渣機內(nèi)部的排渣管口形成灰渣強制密封、阻止灰渣“自流”和“貫涌”的可靠性。二是增加了擋渣板，在封渣室沒有完全阻止灰渣“自流”和“貫涌”時，形成第二道防線，阻止高溫灰渣向出渣口運動并延緩速度，為連鎖保護起作用爭取到時間。三是在發(fā)生灰渣“自流”和“貫涌”時，及時觸發(fā)聯(lián)鎖保護動作，關(guān)閉排渣快關(guān)進渣閥，隔斷排渣，防止高溫灰渣排到輸渣皮帶或鏈斗輸渣機上，造成嚴(yán)重后果。四是在高溫灰渣從國通冷渣機排出時，連鎖保護動作，噴淋裝置啟動，保護輸渣裝置。五是在運行中加強排渣過程中的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)異常，及時處置。

實施了以上措施后，滾筒冷渣機排渣系統(tǒng)做到了本質(zhì)上安全可靠運行，杜絕了噴渣、涌渣造成的輸渣皮帶著火或鏈斗輸渣機損壞的事故。