循環(huán)流化床鍋爐冷渣排渣系統(tǒng)改造研究

1、 國內(nèi)近年來投產(chǎn)的400t/h以上容量CFB鍋爐，在鍋爐灰渣冷卻方面，幾大鍋爐廠均趨向于選擇風(fēng)水聯(lián)合鼓泡床式冷渣器。但從近年鍋爐投產(chǎn)后的實際運行情況證明，風(fēng)水聯(lián)合冷渣器在目前國內(nèi)燃煤品質(zhì)保證及燃煤粒徑控制方面都存在較大差距的情況下，運行可靠性較差，冷卻效果與設(shè)計要求嚴(yán)重不符，對鍋爐安全、連續(xù)、穩(wěn)定運行帶來惡劣影響。本文從淄博公司2465t/hCFB鍋爐運行近兩年來，在冷、排渣系統(tǒng)方面突出的矛盾分析，論證了冷渣器改造的必要性和可行性，并對采用滾筒式冷渣器的改造效果進行了簡要總結(jié)，對國內(nèi)同類型機組具有一定借鑒意義。 淄博公司2145MWCFB機組配用哈鍋引進ALSTOM公司技術(shù)生產(chǎn)的HG-465/

2、13.7-L.PM7型CFB鍋爐，設(shè)計煤種為淄博貧煤，最大允許粒徑7mm，d50=0.6mm，d200m不大于25。鍋爐的灰渣處理系統(tǒng)亦采用了引進ALSTOM技術(shù)制造的風(fēng)水聯(lián)合冷渣器配合原裝進口錐形閥組成排渣及熱渣冷卻系統(tǒng)。 1.11.1冷渣系統(tǒng)存在突出問題：冷渣系統(tǒng)存在突出問題： a.a.運行中頻繁發(fā)生排渣不暢：運行中頻繁發(fā)生排渣不暢： 僅從機組03年8月投產(chǎn)至04年6月，3、4鍋爐因排渣困難造成機組非停事件即達3次。鍋爐排渣困難給機組安全運行造成了極大的被動局面。 造成鍋爐排渣困難的根本原因是入爐煤粒度超標(biāo)造成床料粒度超標(biāo)。根據(jù)臨界流化風(fēng)量經(jīng)驗計算公式，床料平均粒徑增加一倍，則臨界流化風(fēng)量

3、需要提高50%。床料粒徑增大造成流化風(fēng)量不足，爐內(nèi)流化不良，容易在排渣口附近及冷渣器內(nèi)產(chǎn)生低溫結(jié)焦，導(dǎo)致排渣困難。資料證明：風(fēng)水聯(lián)合鼓泡床式冷渣器，在煤質(zhì)穩(wěn)定連續(xù)、煤中雜質(zhì)含量控制合理且粒級匹配可靠的情況下，是符合大容量CFB鍋爐運行要求的最佳除渣方式之一。然而在國內(nèi)當(dāng)前煤碳市場供應(yīng)實際情況下，煤質(zhì)變化幅度大，煤中“三塊”嚴(yán)重超標(biāo)，碎煤設(shè)備磨耗速度快，碎煤系統(tǒng)粒度保障可靠程度低，風(fēng)水聯(lián)合冷渣器淄博公司CFB鍋爐實際運行中已經(jīng)被證明難以滿足機組正常運行要求。 b. b.冷渣效果差，對除渣設(shè)備造成惡劣損害：冷渣效果差，對除渣設(shè)備造成惡劣損害： 大量大顆粒床料排出爐膛進入冷渣器后，同樣因粒徑過大造成

4、冷渣器內(nèi)嚴(yán)重流化不良，物料難以按照設(shè)計通過正常流化、冷卻，從一、二室翻越風(fēng)冷隔墻進入三室，并翻越溢流口進入正常排渣管，而是在一、二室大量堆積。由于熾熱爐渣仍含有未完全燃盡的碳，在冷渣器內(nèi)又得到充足氧氣供應(yīng)，溫度又高，堆積后極易出現(xiàn)低溫結(jié)焦。淄博公司運行一年來的實際情況已經(jīng)充分證明了這一點。而被迫從事故排渣口進入輸渣機的灰渣溫度一般超過400，目測為熾熱紅渣。如此高的排渣溫度對后處理設(shè)備帶來惡劣損害，安全可靠程度急劇下降，故障頻繁，且現(xiàn)場生產(chǎn)條件嚴(yán)重惡化。 c. c.冷渣器流化風(fēng)耗能嚴(yán)重：冷渣器流化風(fēng)耗能嚴(yán)重： 鍋爐設(shè)計由三臺50容量羅茨風(fēng)機作為冷渣器流化冷卻供風(fēng)，正常運行兩用一備，配用185K

5、W高壓電機，耗電較大，且為保證充分的流化供風(fēng)，經(jīng)常需要三臺風(fēng)機全部啟動用作鍋爐排渣，耗能更為明顯。 另一方面，由于冷渣器事故排渣、鍋爐本體漏灰、刮板除渣機密封不良等因素，廠房內(nèi)粉塵污染情況突出，給羅茨風(fēng)機的正常運行帶來惡劣影響，空氣濾清器、潤滑油等消耗嚴(yán)重，檢修維護費用較高。1.21.2除渣系統(tǒng)存在諸多缺陷：除渣系統(tǒng)存在諸多缺陷： a.a.刮板輸渣機及斗式提升機故障頻繁：刮板輸渣機及斗式提升機故障頻繁： 設(shè)備本身存在先天設(shè)計及制造缺陷。刮板輸渣機采用鏈條帶動刮板運轉(zhuǎn)方式，回鏈采用懸臂梁式托輪承重，刮板與底板、鏈條與托輪之間部件磨損嚴(yán)重。托輪滾動軸承在高溫除渣條件下潤滑不良，頻繁出現(xiàn)托輪卡澀缺陷

6、，加劇了傳動系統(tǒng)各部件磨損。再則，輸渣機刮板及鏈條結(jié)構(gòu)自重大，空載運行耗能巨大，而其自重又加劇了托輪等各部件的磨損。在斗式提升機方面，亦存在相同問題，鏈條、鏈斗等部件磨損嚴(yán)重，故障頻繁。 另一方面則由于冷渣器排渣溫度嚴(yán)重超標(biāo)，造成輸渣機及斗式提升機設(shè)備運行狀況急劇惡化。在保證鍋爐連續(xù)運行的前提下，冷渣器被迫大量采用短路排渣方式，排渣溫度一般在400以上，高溫爐渣超出了刮板機等設(shè)備的承受限度，刮板變形、鏈條不均衡膨脹、下垂歪斜、箱體變形等缺陷頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，2004年除渣系統(tǒng)運行工況最惡劣的時期，兩臺鍋爐一個月內(nèi)除渣系統(tǒng)刮板輸渣機、斗式提升機累計發(fā)生故障22次，按照平均每次故障時間46小時計算

7、，一個月內(nèi)共發(fā)生故障時間達88132小時。 b. b.鍋爐刮板輸渣機、斗式提升機維護費用巨鍋爐刮板輸渣機、斗式提升機維護費用巨大：大： 因上述所述的刮板輸渣機、斗式提升機日因上述所述的刮板輸渣機、斗式提升機日常運行中頻繁發(fā)生的大量缺陷，維護工作量巨常運行中頻繁發(fā)生的大量缺陷，維護工作量巨大，刮板、鏈條、托輪、變速箱等零配件、備大，刮板、鏈條、托輪、變速箱等零配件、備品消耗量巨大，據(jù)初步統(tǒng)計，品消耗量巨大，據(jù)初步統(tǒng)計，2 2465t/h465t/h循環(huán)循環(huán)流化床鍋爐機組流化床鍋爐機組20042004年鍋爐除渣系統(tǒng)設(shè)備零配年鍋爐除渣系統(tǒng)設(shè)備零配件費用平均每月件費用平均每月8 81010萬元。萬元。

8、 鑒于淄博公司2465t/hCFB機組冷、排渣系統(tǒng)在實際運行中存在的突出問題，淄博公司進行了長期、積極的專題調(diào)研論證，作了大量的搜資和分析比較工作，并專程對山東晨鳴紙業(yè)自備電廠、臨沂恒通化工自備電廠220t/hCFB鍋爐配用的8t/h回轉(zhuǎn)水冷式冷渣器進行了參觀學(xué)習(xí)，對該型號冷渣器生產(chǎn)廠家山東章丘圣火科技有限公司進行了實地考察，認(rèn)為將現(xiàn)有的鼓泡床式風(fēng)水聯(lián)合冷渣器改造為章丘圣火公司專利設(shè)計制造的HBSL型冷渣器方案是可行的。 2.1 HBSL 2.1 HBSL型冷渣器主要結(jié)構(gòu)及工作原理型冷渣器主要結(jié)構(gòu)及工作原理 HBSL型冷渣器由進料室、出料室、84根六棱蜂窩狀冷渣通道組成的水冷轉(zhuǎn)子、驅(qū)動裝置、機

9、架以及斷水保護裝置等部分組成。工作時開通冷卻水，轉(zhuǎn)子在驅(qū)動裝置帶動下低速轉(zhuǎn)動（02轉(zhuǎn)/分鐘），高溫爐渣進入進料室；轉(zhuǎn)子與水平線成一定夾角，高端設(shè)置有進渣口，低端設(shè)置有出渣口，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周爐渣也隨之轉(zhuǎn)動一周，并沿下坡滾落一定距離，隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)轉(zhuǎn)動，爐渣也在冷卻通道內(nèi)連續(xù)滾動并與換熱面交替接觸，并將熱量傳遞給冷卻通道內(nèi)的冷卻水，加熱后的冷卻水匯入鍋爐給水除氧系統(tǒng)，使?fàn)t渣余熱得到回收，從而起到省煤器的作用。因為爐渣顆粒在六棱體形狀的冷卻通道內(nèi)是由高端向低端滾動傳熱的，避免了圓管會造成的爐渣顆粒在管內(nèi)滑動摩擦的弊端，金屬與爐渣之間的摩擦系數(shù)較小，加之設(shè)備運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速很低，金屬壁面的磨損因此比較小。 2

10、.2 HBSL 2.2 HBSL型冷渣器主要特點：型冷渣器主要特點： 連續(xù)排渣，變頻無級調(diào)速，有利于鍋爐穩(wěn)定運行；爐渣冷卻比較徹底，熱回收效率高，排渣溫度低于100，節(jié)能效果明顯；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，適合于現(xiàn)場改造安裝；磨損較小，能耗較低，實際運行壽命經(jīng)現(xiàn)場檢驗?zāi)軌蚍想姌I(yè)生產(chǎn)要求。 #3機組2005年3月24日至4月28日進行的首次A級檢修中實施了改造，主要改造內(nèi)容如下：3.1鍋爐冷渣系統(tǒng)全面治理改造：鍋爐冷渣系統(tǒng)全面治理改造：a.錐形閥：錐形閥：將錐形閥全開，閥頭開至最大位置，閥頭壓縮空氣、除鹽水雙冷卻系統(tǒng)維持運行。運行中仍可利用錐形閥控制排渣。錐形閥排出之后排渣管道的非金屬膨脹節(jié)繼續(xù)作

11、為補償鍋爐膨脹用途。b.冷渣器：冷渣器：將目前的風(fēng)水聯(lián)合冷渣器拆除，采用HBSL型旋轉(zhuǎn)滾筒式冷渣器，鍋爐兩側(cè)各安裝2臺額定排渣量912t/h的冷渣器。要求并確保冷渣器正常排渣溫度不超過100。每側(cè)兩臺冷渣器成90度夾角布置。c.冷卻水泵：冷卻水泵：將目前的冷渣器冷卻水泵作為改造為HBSL型滾筒式冷渣器后的冷卻供水之用，目前設(shè)備安裝及運行方式不變，只須在冷渣器安裝就位之后，安裝布置冷卻水管道。d.冷渣器流化風(fēng)機：冷渣器流化風(fēng)機： 將三臺冷渣器流化風(fēng)機全部拆除。原設(shè)計冷渣器流化風(fēng)機供給風(fēng)量占到鍋爐總風(fēng)量3.74，改造后通過提高二次風(fēng)風(fēng)量予以補償，且提高了二次風(fēng)在爐膛內(nèi)部物料中的穿透剛度，對于改善爐

12、內(nèi)燃燒，提高物料燃盡程度，保護爐內(nèi)風(fēng)管都有良好作用。 鍋爐冷渣器改造后如圖所示：#3鍋爐A側(cè)兩臺呈90度夾角布置的水冷滾筒式冷渣器：#3鍋爐B側(cè)兩臺呈90度夾角布置的水冷滾筒式冷渣器：3.2鍋爐排渣系統(tǒng)全面治理改造：鍋爐排渣系統(tǒng)全面治理改造：將3鍋爐目前的由一、二級埋刮板輸渣機、斗式提升機組成的鍋爐排渣系統(tǒng)進行全面改造：a.I級埋刮板輸渣機：級埋刮板輸渣機：將I級埋刮板輸渣機全部拆除，在拆除后的空間砌筑深度1200mm寬度2070mm的運轉(zhuǎn)溝，在運轉(zhuǎn)溝內(nèi)安裝帶寬500mm、輸送直線距離35.3m的皮帶輸送機作為一級輸渣設(shè)備，溝內(nèi)皮帶機兩側(cè)預(yù)留700mm的檢修通道。皮帶采用阻燃抗高溫型皮帶，并在

13、皮帶機上部采用活動式防雨防塵罩予以防護，以提高現(xiàn)場文明生產(chǎn)水平。整個廠房內(nèi)運轉(zhuǎn)溝上部采用格柵蓋板加以防護，保證人員檢查行走，如此消除了原先一級刮板輸渣機布置于地面之上造成了零米廠房內(nèi)空間局促的弊病，優(yōu)化了廠房空間。 #3鍋爐I級皮帶輸渣機現(xiàn)場安裝方式如圖所示： b.II級埋刮板輸渣機及斗式提級埋刮板輸渣機及斗式提升機：升機：將II級埋刮板輸渣機全部拆除，安裝帶寬500mm、輸送直線距離約40m、輸送高度23m、傾角350的DJ型波狀擋邊大傾角帶式輸送機作為二級輸渣設(shè)備，皮帶機兩側(cè)安裝700mm的檢修通道。皮帶采用阻燃抗高溫型皮帶，擋邊高度100mm，橫隔板間距252mm，并在皮帶機上部采用活動

14、式防雨防塵罩予以防護。二級皮帶機直接大傾角輸渣至渣倉頂部，斗式提升機拆除。3.3 #3鍋爐冷渣器改造后不同鍋爐負(fù)荷下的運行參數(shù)見下表：鍋爐冷渣器改造后不同鍋爐負(fù)荷下的運行參數(shù)見下表： 時時 間間2005-6-20 11:002005-6-19 16:592005-6-22 12:172005-6-18 1:41備注備注鍋爐主蒸汽流量鍋爐主蒸汽流量t/h462.38369.203440.414440.414410.015 鍋爐中下層床溫平均值鍋爐中下層床溫平均值881.52862.316875.915853.65 A冷渣器出渣溫度冷渣器出渣溫度49.69649.69647.58547.58540

15、.33240.33258.39658.396 B冷渣器出渣溫度冷渣器出渣溫度49.88449.88440.13640.13647.79347.79357.40957.409 C冷渣器出渣溫度冷渣器出渣溫度48.68148.68144.83744.83756.28256.28258.29958.299 D冷渣器出渣溫度冷渣器出渣溫度38.88638.88638.30738.30738.60938.60936.07436.074 ABCDABCD冷渣器進水溫度冷渣器進水溫度48.31648.31645.14245.14247.0347.0344.224 A A冷渣器出水溫度冷渣器出水溫度63.13

16、463.13458.38358.38351.27951.27967.99767.997 B B冷渣器出水溫度冷渣器出水溫度63.57463.57450.3950.3969.05369.05366.8666.86 C C冷渣器出水溫度冷渣器出水溫度61.73761.73752.70152.70171.3871.3867.28467.284 D D冷渣器出水溫度冷渣器出水溫度52.88852.88850.23250.23251.88251.88249.65449.654 4.1取得的實際效益計算取得的實際效益計算（1）安全效益顯著：）安全效益顯著：顯著提高了機組安全穩(wěn)定運行水平：如前所述，2004

17、年僅因冷渣器排渣不暢即造成鍋爐非計劃停運3次之多，另外因一二級埋刮板輸渣機、斗式提升機故障造成的事故排渣、機組低負(fù)荷運行更是發(fā)生多次。通過該冷渣、排渣系統(tǒng)的優(yōu)化改造，基本能夠消除上述缺陷的發(fā)生，從而顯著提高機組安全穩(wěn)定運行水平，并帶來可觀的安全和發(fā)電經(jīng)濟效益。（2）節(jié)能效益突出：）節(jié)能效益突出：A.A.降低煤耗：降低煤耗：循環(huán)流化床鍋爐排渣溫度即床上溫度900，爐渣熱值較高，通過冷渣器與冷卻水換熱，可使?fàn)t渣溫度降低到100以下。鍋爐爐渣余熱得到了充分回收，通過冷卻水熱量回收至機組回?zé)嵯到y(tǒng)，既提高了鍋爐效率，又節(jié)能效果顯著。按照每小時1噸爐渣回收余熱計算如下：1000Kg0.32卡/ Kg850

18、272000卡=54.4 Kg（5000卡熱值）的原煤按照鍋爐年運行5000小時，單爐渣量:設(shè)計煤種20.23t/h、校核煤種24.23t/h計算，同時考慮改造前風(fēng)水聯(lián)合冷渣器排渣溫度在400500，對爐渣余熱具有一定的回收能力，按照改造前回收熱量是改造后60概算：設(shè)計煤種：20.2354.45000402201噸原煤；校核煤種：24.2354.45000402636噸原煤。按照鍋爐每小時消耗燃料：BMCR工況設(shè)計煤種75.672t/h，校核煤種79.308t/h，鍋爐年運行5000小時計算，可降低目前單機煤耗的：設(shè)計煤種：2201（76.6725000）0.574校核煤種：2636（79.3

19、085000）0.665B.B.降低機組廠用電率：降低機組廠用電率：a.冷渣器流化風(fēng)機：改造后停用2用1備（特殊情況下3用0備）的冷渣器流化風(fēng)機，其減少的風(fēng)量由提高二次風(fēng)機（800KW，6KV，90.3A）風(fēng)量予以補償。冷渣器流化風(fēng)機銘牌功率185KW，6KV，實際正常運行電流15A，而停用后由二次風(fēng)機進行風(fēng)量補償，概算將導(dǎo)致二次風(fēng)機電流升高3A，可計算節(jié)約功率：Py=I0.126（15-3）0.12695.24KW每年可節(jié)約電量：295.2500095.2萬KWhb.皮帶機、滾筒冷渣器：改造后取消一級埋刮板輸渣機（11KW）、二級埋刮板輸送機（11KW）、斗式提升機（15KW），增加滾筒式冷渣器驅(qū)動電機（4臺1.1KW）、一級皮帶輸送機（4.5KW）、二級