3循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)

1、3#循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)單位：動(dòng)力牛產(chǎn)管理部鍋爐車間 姓名：魏斌日期：2012年7月18 0隨著循環(huán)流化床鍋爐的迅猛發(fā)展和環(huán)保與節(jié)能的要求，從循環(huán)流化床鍋爐中排 出的高溫灰渣如何更好的處理的問題與矛盾日益突出。針對(duì)3#循環(huán)流化床鍋爐 底渣系統(tǒng)長期存在的運(yùn)行問題，通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)的落渣管和冷渣 器的分析和優(yōu)化，結(jié)合3#循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際情況捉出了冇效的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；結(jié)焦；落渣管；冷渣器；優(yōu)化改進(jìn)1 3#循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)簡介21. 1 底渣系統(tǒng)21. 1. 1落渣管21. 1.2冷渣器22 落渣管改造22. 1落渣管高度和入口開度改造22. 2 其

2、他改進(jìn)措施52. 2. 1水冷壁繞彎管彎度設(shè)計(jì)52. 2. 2落渣管膨脹節(jié)膨脹量小52. 2.3落渣管材質(zhì)缺陷63 冷渣器優(yōu)化63. 1 一種新型底渣冷卻的方法63. 1. 1冷渣器的工藝流程63. 1.2冷渣器的原理73. 1. 3 磨損問題93. 1.4冷渣器的優(yōu)點(diǎn)93. 1.5 結(jié)論9參考文獻(xiàn)10致謝10隨著人們環(huán)保意識(shí)的曰益增強(qiáng)，cfb鍋爐技術(shù)作為一種清潔、高效、煤種適應(yīng) 性廣的燃燒技術(shù)，越來越受到世界各國的重視。循環(huán)流行化床鍋爐技術(shù)是近十幾 年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒枝術(shù)。國際上這項(xiàng)技術(shù)在電站鍋爐、工 業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向兒十力千瓦級(jí)規(guī)模

3、的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展；國內(nèi)在這方而的研究、開發(fā)和應(yīng)用也逐漸興起，已 有上百臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行或止在制造z中。未來的幾年將是循環(huán)流化床 飛速發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)期。市于人容量cfb鍋爐的底渣排放具有溫度不穩(wěn)定、排渣量不穩(wěn)定、底渣顆粒度 不均勻等特點(diǎn)，因此作為cfb鍋爐樞紐工程的輔助設(shè)備底渣系統(tǒng)極易發(fā)生問 題，如設(shè)計(jì)、選型處理不當(dāng)，容易造成非正常停爐事故的發(fā)生。所以，底渣系統(tǒng) 的安全平穩(wěn)運(yùn)行，成為鍋爐長期安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要課題。3#循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)長期存在落渣管堵渣和冷渣器不卜渣問題，本文通 過對(duì)3#循環(huán)流化床鍋爐落渣管和冷渣器現(xiàn)狀的分析與介紹，針對(duì)3#循環(huán)流化床 鍋爐的實(shí)際情況提出切

4、實(shí)可行的優(yōu)化改進(jìn)方案。以達(dá)到對(duì)底渣系統(tǒng)運(yùn)行問題的處 理，從而保證鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。1 3#循環(huán)流化床鍋爐底渣系統(tǒng)簡介11底渣系統(tǒng)鍋爐底渣冷卻采用的是水冷螺旋式冷渣器。底渣系統(tǒng)最重要的是落渣管和 冷渣器，因此要改進(jìn)底渣系統(tǒng)就的從落渣管和冷渣器下手。1.1.1落渣管落渣管是底渣系統(tǒng)最主要的設(shè)備，底渣系統(tǒng)主要的問題就是落渣管堵 塞，解決了落渣管堵塞問題也就相當(dāng)于解決了底渣系統(tǒng)一大半的問題。1.1.2冷渣器3#循環(huán)流化床鍋爐使用的是水冷螺旋冷渣器，螺旋冷渣器是水冷夾套式 的，在夾套內(nèi)由冷卻水進(jìn)行冷卻。螺旋冷渣器的速度由床壓來調(diào)節(jié)，冷卻 后灰渣的溫度將低于200°c o冷渣器也是底渣系統(tǒng)的重

5、要設(shè)備，冷渣器的止常運(yùn)行對(duì)底渣系統(tǒng)長期平 穩(wěn)冇重要意義。2落渣管改造2. 1落渣管高度和入口開度改造循環(huán)流化床鍋爐作為一種清潔煤燃燒新技術(shù)近幾年在我國得以迅速發(fā)展，許多 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)制造單位在極力探索諸如冶理水冷壁磨損、提高高溫分離器 效率、冶理布風(fēng)板風(fēng)帽磨損等影響循環(huán)流化床鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的突出問題的同 時(shí)卻往往忽略了鍋爐設(shè)計(jì)中的一些細(xì)節(jié)問題。然而這些細(xì)節(jié)問題有時(shí)卻對(duì)鍋爐的 安全運(yùn)行是致命的。這英屮就冇循環(huán)流化床鍋爐落渣管因設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成堵渣停 爐或落渣管從布風(fēng)板上脫落造成落渣管穿孔處的水冷壁嚴(yán)重磨損。3#循環(huán)流化床 鍋爐就存在循環(huán)流化床鍋爐因落渣管堵渣而長時(shí)間無法排渣最后導(dǎo)致停爐的事

6、 故以及落渣管從布風(fēng)板上脫落導(dǎo)致一次風(fēng)室積渣和水冷壁管嚴(yán)重磨損的事件。從固體流動(dòng)的特點(diǎn)我們可以知道粗大的固體顆粒在管道里流動(dòng)易堵塞。粒度越 大堵塞的可能性越大。固體顆粒在冇錐度的管子里流動(dòng)時(shí)從大管端流向小管端易 堵塞，而從小管端流向大管端時(shí)則不易堵塞。根據(jù)這一原理，我們耍減少循環(huán)流 化床鍋爐落渣管堵渣的口j能性應(yīng)從兩方面入手：()阻止床料中粗大的雜物(諸如爐內(nèi)脫落的耐火材料、運(yùn)行中產(chǎn)生的局 部小焦塊等)進(jìn)入落渣管；(-)避免排渣過程形成類似從大管流向小管的情況存在。要阻止循環(huán)流化床屮粗大雜物進(jìn)入落渣管我們應(yīng)首先分析循環(huán)流化床鍋爐運(yùn) 行中，布風(fēng)板上粗大雜物的運(yùn)動(dòng)情形。從流態(tài)化理論我們知道氣固兩相

7、處于快速 流化狀態(tài)時(shí)固體顆粒冇類似于液體的特征，密度大的固體顆粒會(huì)沉入底部并冇向 容器底部最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的趨勢。利用這一理論我們不難想象，流化床中粗大雜物的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它就像燒開的水里面的雞蛋一樣沉在鍋底向鍋底的最低點(diǎn)不停的運(yùn) 動(dòng)。利用這一原理我們只要將落渣管的開口開在比布風(fēng)板稍高的地方就能保證床 層中的粗大雜物不能進(jìn)入落渣管形成堵渣。另一方面要防止排渣過程形成類似從 大管流到小管的情形，則只需在落渣管的入口處進(jìn)行縮口即可。改造結(jié)構(gòu)圖如卜圖所示。其中圖一為改造后的設(shè)計(jì)，圖二為改造前的設(shè)計(jì)。從 未改造前的圖二我們可以看見，落渣管的上端口與布風(fēng)板水冷壁管鰭片平齊，并 與鰭片焊接在一起。落渣管之上是耐火

8、材料。未改造前因落渣口水平位置低，且 經(jīng)常因落渣口處的耐火材料損壞，形成一個(gè)上大下小漏斗狀的落渣口，所以經(jīng)常 因床層屮的粗大雜物堵渣。改造前的落渣管不僅易堵渣，且因入口處的耐火材料 脫落造成焊11暴露在外磨損脫焊，易造成落渣管從布風(fēng)板上脫落事故。改造過后 將落渣管伸到布風(fēng)板之上，床層內(nèi)的焦塊等雜物無法進(jìn)入落渣管構(gòu)成堵渣，同時(shí) 在落渣管入口形成縮口進(jìn)一步減小了堵渣的可能性o并且改造過后的落渣管與布 風(fēng)板水冷壁鰭片之間的連接焊口不再暴露在高溫床料中，這就保證了落渣管不會(huì)從布風(fēng)板上脫落。需要注意的是這一技改中伸入爐膛內(nèi)的部分落渣管材質(zhì)必須是 可以耐1000°c以上高溫的金屬材料，否則會(huì)因落

9、渣管燒斷而技改失敗。當(dāng)選用 的落渣管材料為耐磨金屬時(shí)可以不考慮在伸入爐膛內(nèi)的落渣管外敷設(shè)耐磨澆注 料對(duì)落渣管進(jìn)行防磨保護(hù)。爐 爐 鍋7於壁管/落渣管風(fēng)帽olo布風(fēng)板澆注科犒 妒 妒證2. 2其他改進(jìn)措施cfb鍋爐經(jīng)常發(fā)生落渣管堵塞，在疏通過程屮，落渣管與水冷壁焊口開裂, 水冷風(fēng)室內(nèi)的高壓風(fēng)通過焊口開裂處進(jìn)入落渣管，與爐渣一起形成管內(nèi)噴渣, 易燙傷人員，噴渣嚴(yán)重時(shí)無法疏通落渣管，進(jìn)而無法維持床壓；而且由于落 渣管與水冷壁焊ii開裂，將水冷壁管撕裂泄漏，被迫停爐處理。2. 2. 1水冷壁繞彎管彎度設(shè)計(jì)落渣管處的水冷壁采用繞彎設(shè)計(jì)，現(xiàn)場可測繪落渣管入口處水冷壁的繞 彎彎度和水冷壁管子z間翅片寬度。如

10、果設(shè)計(jì)安裝不良，繞彎彎度不夠， 則會(huì)造成落渣管與水冷壁間距不足，而繞彎另一側(cè)翅片寬度過大，落渣管 與水冷璉間距較小沒有達(dá)到規(guī)定的要求。因此翅片沒有足夠的膨脹量，鍋 爐開車運(yùn)行時(shí)落渣管在向下膨脹作用力下，極易撕裂水冷壁，造成水冷壁 泄露。根據(jù)鍋爐運(yùn)行屮落渣管、水冷壁繞彎及連接翅片的膨脹量重新測繪計(jì) 算，設(shè)計(jì)合理的水冷壁繞彎彎度，落渣管與水冷壁間距應(yīng)在50. 5mm左右。 改造后保證了足夠的膨脹量。2. 2.2落渣管膨脹節(jié)膨脹量小在不影響冷渣器運(yùn)行、便于維護(hù)的基礎(chǔ)上，可以在原膨脹節(jié)下方增加一個(gè)小膨脹節(jié)來確保充足的膨脹量。2. 2. 3落渣管材質(zhì)缺陷要對(duì)落渣管進(jìn)行質(zhì)量檢測，對(duì)落渣管的設(shè)計(jì)材質(zhì)和實(shí)際材

11、質(zhì)主要化學(xué)成 分進(jìn)行對(duì)比。其中mn含量過大使材質(zhì)脆性增大，極易造成落渣管斷裂。ni含量過低降低了材質(zhì)的柔韌性，易斷裂，這是造成落渣管發(fā)生裂紋的重 要原因。3冷渣器優(yōu)化冷渣器是cfb鍋爐安全、高效運(yùn)行的一個(gè)重要輔機(jī)。如果冷渣器在運(yùn)行 屮出現(xiàn)故障不能排渣，直接導(dǎo)致爐膛內(nèi)料層厚度增加，被迫調(diào)整多元燃料 配比（提高入爐燃料發(fā)熱量）、風(fēng)機(jī)風(fēng)量（使空氣與入爐燃料均勻混合達(dá) 到完全燃燒）其至減負(fù)荷運(yùn)行，給操作人員在運(yùn)行操作屮增加了較大難度, 也給cfb鍋爐安全運(yùn)行帶來了很大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。所以對(duì)冷渣器 故障的分析、處理和預(yù)防是非常重要的。冷渣器是保證流化床鍋爐安全高效運(yùn)行的重耍部件。冷渣器的不正常工

12、作是導(dǎo)致被迫停爐和減負(fù)荷運(yùn)行的主要原因2。也是制約著cfb鍋爐大 型化發(fā)展的重要因索。因此，冷渣器的可靠運(yùn)行是cfb鍋爐連續(xù)、可靠、 經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的必要條件。3.1 一種新型底渣冷卻的方法為了使冷渣器不受底渣粒度的限制，既具有熱量直接被鍋爐冋收利用，又 能夠?qū)以哂羞x擇功能，本文提出一種安裝在爐底一次風(fēng)室內(nèi)，利用鍋爐 一次風(fēng)來冷卻底渣。為循環(huán)流化床底渣冷卻捉供一種新的思路。3.1.1冷渣器的工藝流程冷渣器的結(jié)構(gòu)如圖1所示11 一爐膛；2排渣閥；3落渣管；4迷官檔板；5 次熱風(fēng)道；6冷渣室，7冷風(fēng)管道；8冷鳳風(fēng)室；9一出渣口 ； 10 分離裝 置；11次風(fēng)室門2風(fēng)輯$13定向風(fēng)噴嘴圖1 冷茨

13、器結(jié)構(gòu)示意圖從圖中可以看到，鍋爐底渣從爐膛通過排渣閥中定向風(fēng)帽的流化空 氣量來控制，底渣經(jīng)過落渣管進(jìn)人爐底一次風(fēng)室內(nèi)，一次熱風(fēng)從熱 風(fēng)道進(jìn)人一次風(fēng)室與底渣在混合，為了增加底渣與熱風(fēng)混合效果，在風(fēng)室 內(nèi)安裝有增加大渣停留吋間的迷宮結(jié)構(gòu)，迷宮由多孔板組成，熱風(fēng)攜帶 底渣通過分離裝置時(shí)，大顆粒渣被分離下來落人底渣冷卻室，底渣冷卻 室用鍋爐一次冷風(fēng)或高壓流化風(fēng)來流化底渣，把底渣進(jìn)一步冷卻到要求的 溫度，攜帶細(xì)顆粒的空氣通過分離裝置后由風(fēng)室通過流化風(fēng)帽進(jìn)人爐 膛。分離裝置根據(jù)需要可以選用槽形分離器、百葉窗分離器、多管旋風(fēng) 分離器、篩分分離和旋風(fēng)分離器或其它形式的分離器，其主要口的是把粗 渣分離，而未燃盡

14、的細(xì)顆粒碳和大量未完全反應(yīng)的cao粒子通過風(fēng)帽進(jìn)人 爐膛，盡量減少風(fēng)帽的磨損。3. 1.2冷渣器的原理(-) 冷卻對(duì)于cfb鍋爐，鍋爐的一次風(fēng)量一般是底渣流量的10-20倍，熱風(fēng)溫 度通常也在2025°c的范圍內(nèi)，當(dāng)然，隨著鍋爐參數(shù)的提高一次風(fēng)溫度要 高，通常也在30 °c以下，因此只要大量的一次熱風(fēng)與底渣混合良好，完 全有可能把底渣冷卻到250350°c左右，然后再用冷風(fēng)把底渣冷卻到滿足 底渣輸送系統(tǒng)所要求的溫度。為了使底渣在進(jìn)人風(fēng)室后與熱風(fēng)混合，滿足大顆粒底渣有足夠的停留時(shí) 間，我們采用迷宮形式設(shè)計(jì)，大渣在進(jìn)人風(fēng)室后與迷宮板多次接觸碰撞， 增加大渣與熱風(fēng)接觸的

15、時(shí)間，同時(shí)迷宮板起到中間蓄熱片的作用，強(qiáng)化大 渣的冷卻效果。（-） 分離為了減輕返回爐膛細(xì)渣對(duì)爐膛流化風(fēng)帽的磨損，我們在風(fēng)室內(nèi)裝冇分離 裝置，該分離器可以選用椚形分離器、百葉窗分離器、多管旋風(fēng)分離器、 篩分分離和旋風(fēng)分離器或其它形式的分離器，分離效率的設(shè)計(jì)耍根據(jù)鍋爐 燃煤情況和風(fēng)帽的磨損來進(jìn)行考慮，對(duì)于高灰低硫燃料，分離效率可以設(shè) 計(jì)得高一些，對(duì)于低灰高硫煤，如石油焦，為了提高鍋爐效率和石灰石的 利用率，分離效率可以設(shè)計(jì)得低一些，以增加細(xì)灰的返回量。ooooooo o o o o oooooo多孔板結(jié)構(gòu)o o o o o oooooo圖2迷宮結(jié)構(gòu)示意圖3. 1.3磨損問題為了防i上風(fēng)室的磨損，

16、整個(gè)風(fēng)室敷設(shè)澆注料或耐磨材料，迷宮板采用耐 磨鑄鐵或其它耐磨材料制成。3. 1.4冷渣器的優(yōu)點(diǎn)（一） 底渣蓄熱直接被鍋爐回收利用，提高了鍋爐熱效率，降低鍋爐煤 耗。（-） 這種底渣冷卻器，完全是利用風(fēng)來冷卻，系統(tǒng)簡單，節(jié)約投資， 節(jié)約水資源。（三）使用風(fēng)室底渣冷渣器使鍋爐可用率大大提高。（四）降低廠用電。（五）具有選擇和細(xì)灰返回到爐膛的功能，未燃盡的細(xì)顆粒碳和大量未 完全反應(yīng)的cao粒子從爐底風(fēng)帽均勻返回爐膛進(jìn)行循環(huán)燃燒，更有 利于提高未反應(yīng)的cao細(xì)顆粒的利用率和未燃盡炭的燃燒效率。通 過大渣不斷排出和細(xì)灰不斷返冋，降低爐膛密相區(qū)顆粒的粒度，有 利于減輕密相區(qū)的磨損。（六）運(yùn)行維護(hù)方便而簡單。3. 1.5結(jié)論以上所提岀在一次風(fēng)室中利用一次熱風(fēng)和一次冷風(fēng)來冷卻cfb鍋爐底渣 的一種方法，該方法口前述處在設(shè)想和研究階段，但從冷卻、磨損和分離 等方面分析得岀該種冷渣器是完全可行的，經(jīng)過理論計(jì)算分析，這種形式 的冷渣器幾乎可以適應(yīng)所有煤種，這種冷渣器一旦成功運(yùn)行將會(huì)產(chǎn)生