循環流化床鍋爐排渣設備的應用
1 前言
循環流化床鍋爐以煤的潔凈燃燒技術及其較好的煤種適應性，具有燃燒效率高、不易滅火、灰渣可利用性好等特點，在我國中小型熱電企業中得到迅速推廣正向大型化方向發展。但作為CFB鍋爐的輔機——排渣設備及系統的應用和發展確實存在相當的滯后性。國內已投產的75t/h、130t/hCFB鍋爐幾乎沒有成型的排渣系統能長期連續運行。因此，開發、研制、推廣新型整套排渣設備勢在必行。
2 國內外應用CFB鍋爐排渣設備的差別
國外CFB鍋爐均配有灰渣冷卻裝置、灰渣輸送設備來冷卻高溫灰渣和輸送低溫灰渣，這些裝置設備應用基本是成功的，這不僅與其設計、制造和運行水平有關，而且還與其燃料特性(含灰量低、粒度小)等有關。由于灰渣量少，且粒度較小，灰渣的冷卻和輸送易于實現。我國的CFB鍋爐多數燃用高灰低熱值煤，灰渣量大，顆粒較粗，冷渣、輸渣問題未得到根本解決。我國現運行的75t/h、130t/hCFB鍋爐中幾乎很少有成型的、完善的干式冷渣、輸渣設備。多數只有冷渣設備卻無輸渣設備。少數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，還污染環境，也不利于灰渣的綜合利用。
3 國內CFB鍋爐排渣設備的現狀
循環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 濕式排渣系統是*工業水循環系統、渣溝、沖渣水泵、沉渣池等設備組成水力除渣系統。是大型發電廠的典型排渣方式，雖然應用技術過關，但應用于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。同時還帶來了水污染及水資源浪費，因此對于CFB鍋爐應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
干式排渣是CFB鍋爐推廣采用的主要排渣方式，一般干式排渣系統由冷渣設備、輸渣設備、儲渣倉、冷渣器進料閥和儲渣倉放料閥等設備組成。目前國內運行的75t/h、130t/hCFB鍋爐使用的干式冷渣、輸渣設備主要有以下幾種。
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，具有一定壓力冷卻水在絞籠外殼水套內和軸心、葉片的水套內流動，兩種介質逆向流動換熱，熱渣可從850℃冷卻到200℃左右，可由調速電機調節轉數實現自控。其優點是換熱量較大，再燃性小，運行穩定，調節方便，外型尺寸較小。缺點是主軸、葉片磨損量大，易漏泄，每年需更換葉片防磨護瓦維護量大，冷卻水水質要求高(除鹽水或軟化水)應合理設置一套水循環系統，目前仍有許多用戶在使用。
3.2.2 滾筒水風冷式冷渣器
熱渣進入滾筒后沿其內筒壁螺旋槽道前進，內外筒夾套內通過冷卻水與熱渣進行表面逆向換熱，同時可接入風冷系統，可將850℃的熱渣冷卻至 200～300℃。滾筒冷渣器的優點是磨損小，維護量小，使用壽命長，結構簡單，運行可行。對冷卻水水質要求不高(軟化水或工業水即可)。缺點是換熱量略低故外形尺寸略大，目前應用范圍很廣。
3.2.3 鋼帶風冷式冷渣機
該設備是應用于220t/h煤粉爐上的一種新型干式排渣設備，也可應用于大型CFB鍋爐。其結構主要由大量條形耐熱鋼板組成，*兩側鏈條帶動低速前進，熱渣落在鋼板上受到負壓通風大面積冷卻至200℃，冷風吸熱升溫至300～400℃，可當做送風利用，該設備優點是清潔衛生，運行穩定可*，熱能利用性好，易于自控。但設備造價太高，投資大，設備體積龐大，只適合于大型CFB鍋爐。
3.2.4 移動床式冷渣器
移動床冷渣器中灰渣*重力自上而下運動，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、風冷式和風水共冷式移動床冷渣器。該設備具有結構簡單、運行可*、操作簡便等優點。缺點是體積龐大、換熱效果差、應用較少，只作為小容量或低灰份流化床中使用。
3.2.5 風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，以風冷為主，水冷為輔，冷渣溫度隨風量增加和渣量的減少而降低，冷渣效果最佳。采用合理的風水共冷式流化床冷渣器無機械設備，結構簡單，維護費用低，無需單獨設置風機節電，出口風溫高于200℃可作二、三次風入爐，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，節能效果最佳，使配套輸渣設備工作安全可*，密封性好，缺點是體積略大。是一種很有發展前途灰渣冷卻設備，應廣泛推廣應用。
3.2.6 CFB鍋爐的輸渣設備
目前國內應用的輸渣設備主要有刮板輸渣機、耐溫皮帶輸渣機、斗式提升機、鏈斗輸送機、正、負壓氣力輸渣設備等。刮板、斗提輸渣機故障率高，皮帶耐高溫性差，只能耐溫150℃，且揚升角度小，而鏈斗、氣力輸送使用效果與之相比較好。
3.3 國內幾種典型的排渣系統
3.3.1 由滾筒或水冷絞籠冷渣器、灰刮板、斗式提升機、儲渣倉等組成的機械排渣系統<BR>該系統在錦州二熱于1993年底投入使用，刮板、斗提經多次改造，能長期運行，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，機械故障較多，斗提外殼及提斗磨損量大，傳動鏈節距離長，拉力負荷大易折斷，檢修量大，運行連續性差，對環境污染較大，不作推廣使用。
3.3.2 由滾筒或水冷絞籠、鏈斗輸送機、儲渣倉組成的機械排渣系統。
該系統采用鏈斗輸送機運行狀況有所提高，鏈斗運行狀況較穩定，出力較大。但在較高的渣溫下，轉動部件也易損壞，有待進一步改進。但鏈斗的揚升角度可達到60度，適合于高位傳輸且距離長、短均可，目前應用較多。
3.3.3 國電建設研究所為220t/h煤粉爐研制的較完善的干式排渣系統
可應用于大型的CFB鍋爐，原耐溫皮帶輸渣機因燒損而改為鏈斗，運行狀況較穩定，設備清潔，達到環保要求，但設備投資太大，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
配套氣力輸渣系統在沈陽新北熱電公司已運行四年，經多方位改造，已逐漸形成合理、完善的干式排渣系統，有一定的成功經驗。
4 氣力輸渣系統的應用情況
一期工程兩臺北鍋75t/hCFB鍋爐于1997年底投產，二期工程3號爐和兩臺1.2萬kW汽輪機于1999年底投產，1號和2號爐四套氣力輸渣系統于1998年安裝并投入運行，3號爐氣力輸渣系統于1999年安裝并投入運行。
4.1 1號和2號爐氣力輸渣系統主要設備
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系統，流量33t/h，進渣溫度870℃，出渣溫度200℃。電機功率7.5kW，變頻調速。
4.1.2 除渣風機
高壓頭離心式風機，出口壓力15.2kPa，風量2400m3/h，配套電機功率45kW。
4.1.3 氣力噴射器<BR>采用漸縮形噴嘴，上部設有篩分渣塊篦子。
4.1.4 除渣管路
起初1號爐安裝耐磨合金鑄鋼管Dn225×18，2號爐安裝夾套鑄石管，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，設有排煙系統，配置分離器，放渣門處有吸塵裝置。
4.2 3 號爐氣力輸渣系統主要設備
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系統，流量15～20t/h，出力溫度≤60℃，電機功率7.5kW，采用變頻調速。
4.2.2 除渣風機
羅茨風機，出口壓力39.2kPa，風量1800m3/h，配套電機功率30kW。
4.2.3 氣力噴射器<BR>采用漸縮漸擴形噴嘴，上部有篩網來篩分大渣塊。
4.2.4 除渣管路<BR>起初也采用夾套鑄石管Dn170×30，內外夾套6mm，最后全部改為Mn13Cr2的鑄鐵管。
4.2.5 渣倉與1、2號爐基本相同。
4.3 排渣系統運行故障分析
1、2號爐排渣系統1998年投入運行四年來，3號運行2年半，起初由于煤質在16767kJ/kg左右，排渣量適中，水冷絞籠，氣力輸渣運行效果較好，能滿足鍋爐滿負荷運行需要，在運行半年后出現下列問題：
a.鑄鋼管彎頭出現磨漏現象，鑄石夾套運行半年后，彎頭部位相繼磨漏，3號爐采用羅茨風機輸渣出力較大，磨損更為嚴重，當時采用焊接后，使用棕剛玉搗打料包裹維持運行，出力逐漸降低。
b.1999～2001年由于煤質熱值降低(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.鑄石夾套管內套磨損后撬起，阻礙輸渣運行，也造成管路堵塞。
d.長期運行由于煤質熱值低，排渣量大，溫度過高，鑄石管受沖擊出現炸裂，大量鑄石脫落，嚴重堵塞輸渣管道和出現管道磨漏故障，難以維持運行，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，雖能維持較長時間運行，但由于管路內凹凸不平，增大了管道內風渣運行的阻力，不利于長期運行。
5 解決問題的方法
5.1除渣管路的改進
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，而且價格低廉，具有可焊性，修補方便，使用壽命提高了3倍以上，維護量小。逐漸取代鑄石管和鑄鋼管。
5.2 氣力噴射器的改進
改造原噴嘴流線形式減小阻力，將原出口直徑由Dn76擴大到Dn83，輸渣能力有所提高。
5.3煤質及粒度的改善
今年以來煤質熱值保持在12560kJ/kg左右，煤矸石量大大減小，關鍵是保證了煤的粒度在10mm以下，且嚴格管理防止鐵器入爐，系統出力明顯提高，也避免了管路的堵塞。
5.4 渣倉排煙系統的改造
渣倉由排煙系統形成的負壓對排渣出力也有較大影響，我們改造了三個渣倉的排煙母管排煙量不足及渣倉負壓建立不起來的問題，排渣能力也有較大提高。
6 結束語
國內CFB鍋爐排渣系統目前雖然沒有十分完善的、成型的設備，但逐漸得到設計部門、制造廠家和用戶的普遍重視，流化床風水冷渣器以很好的節能技術、滾筒冷渣器和絞籠冷渣器都有可穩定的運行效果，氣力除渣系統、鏈斗排渣系統也都在走向較好的完善中，這些成功的經驗，加上設計、制造、運行各方面的努力，國內CFB鍋爐的排渣系統一定能走向成熟。
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