300MW循環流化床鍋爐滾筒冷渣器改造及其經濟分析

林麗桃（山西平朔煤矸石發電有限責任公司,山西 朔州036800）

300MW循環流化床鍋爐滾筒冷渣器改造及其經濟分析

林麗桃
（山西平朔煤矸石發電有限責任公司,山西 朔州036800）

摘 要：某電廠2×300MW 機組循環流化床鍋爐滾筒冷渣器自投運后一直存在出力不足，排渣溫度高等問題，且運行周期短，設備內部已磨損變形，通過對其進行拆除內層水冷套、增加水冷管排等改造后，基本解決了滾筒冷渣器排渣難、排渣溫度高等問題，提高了冷渣器的排渣效率，保證了滾筒冷渣器長周期穩定運行。

關鍵詞：300MW機組；滾筒冷渣器；雙層；改造；經濟

0 引言

除灰及除渣系統是火力發電廠不可缺少的組成部分，隨著鍋爐容量增大，產生的灰渣也相應增多，據有關資料介紹，一座裝機容量1200MW（4臺300MW）規模的電廠每年產生的灰渣量約100萬噸。因此，保證除灰除渣系統的安全運行，開展灰渣的綜合利用以及使灰渣處理達到環保標準是目前火力發電廠灰渣處理面臨的首要問題。

1 系統簡述

某電廠2 ×300 MW 機組CFB 鍋爐的除渣系統按一臺機組為一個單元進行設計，采用連續機械排渣方案。每臺機組配有四臺冷渣器，兩臺滾筒冷渣器，靠近爐前；兩臺風水冷渣器，靠近爐后。

滾筒冷渣器每臺處理渣量25t/h，進渣溫度860℃，出渣溫度≤150℃，冷卻水采用凝結水，進水壓力2.7MPa（設計壓力4.0MPa）,進水溫度54℃（夏季72℃），流量106m3/h.

風水冷渣器每臺處理渣量37t/h，進渣溫度900℃，出渣溫度≤150℃，冷卻水采用凝結水，進水壓力2.7MPa（設計壓力4.0MPa）,進水溫度54℃（夏季72℃），流量100t/h。

從鍋爐冷渣器排出的溫度≤150℃的渣經旋轉給料閥進入鏈斗式輸送機，再經過斗式提升機最終提升至底灰庫中貯存。系統采用連續運行方式，每臺鍋爐設有鏈斗式輸送機2臺，每臺出力為85t/h，刮板長度約45m；斗式提升機兩臺，每臺出力為85t/h，提升高度約30 m；鏈斗輸送機和斗式提升機均采用耐磨耐熱型。機械除渣系統的設備按滿足鍋爐MCR時最大排渣量且留有足夠的裕量，其出力按不小于250%的裕量。

2 滾筒冷渣器的工作原理

滾筒冷渣器是CFB 鍋爐的關鍵輔助設備之一，其主要分為百葉滾筒式和多管滾筒式兩種。百葉滾筒式冷渣器在滾筒內壁上焊接有固定的螺旋葉片，螺旋葉片之間設計安裝有許多縱向葉片，熱灰渣進入內筒，在螺旋葉片的推動力下旋轉前進，向出渣口移動，同時由縱向葉片攜帶灰渣到滾筒頂部然后下落，移動的過程中與外筒逆流的冷卻水接觸降溫，以增強換熱效果。

滾筒冷渣器其冷卻主體由內外2 個滾筒組成，并形成雙層密封套筒，中間間隙通過冷卻水冷卻。灰渣主要采用機械輸送方式，滾筒在驅動裝置帶動下低速轉動，筒體內部的灰渣在旋轉葉片或其他作用力下緩慢向低溫端移動。冷卻水在水冷筒體、旋轉水接頭以及筒體外部回水管形成的冷卻水回路中流動，將灰渣的熱量帶走。

3 實際運行中存在的問題

該廠2 ×300 MW 機組CFB 鍋爐采用的滾筒冷渣器原設計也為雙層水冷結構（以下統稱為外層、內層），其設計出力為:0～25t/h ；出渣溫度為:≤150℃（最高不允許超過200℃）。但自2009年調試運行開始兩臺機組的4臺冷渣器均存在出力不夠，排渣溫度高等缺陷。截止2014年設備累計運行5年，設備內部已磨損變形，并發生泄漏，導致冷渣器內層部分堵塞，排渣溫度也隨之升高達到250℃甚至更高，同時導致鏈斗輸送機運行溫度超過額定溫度（150℃） 造成軌道變形嚴重影響設備安全穩定運行。

除此之外，因進渣端溫度高，4臺冷渣器內層水冷套均不同程度漏水，密封組件開裂漏紅渣，嚴重影響機組安全穩定運行。

4 改造方案論證

（1）拆除外層水冷套及螺旋片。1）增大了冷渣器內部冷卻空間，延長灰渣在冷渣器內部的停留時間，從而提高冷渣器換熱效率；2）減輕冷渣器本體重量，延長冷渣器驅動機構及支撐部分的使用壽命；（2）沿冷渣器筒體軸向均勻布置冷卻水管排（?57×8高壓爐管4根并列，共8組），并用特制U型管卡固定，每組管排間距為580mm，管排與冷渣器筒壁法向成30°夾角，以延長了灰渣的停留時間，增加了冷卻水管排的有效換熱面積，降低排渣溫度，提高了換熱效率；（3）在每組冷卻水管排末端安裝一個U形滑軌，避免冷卻水管排因熱脹冷縮而導致的焊口開裂或泄漏現象；（4）將內層水冷套上的螺旋片加高100mm,增大冷渣器內部換熱面積；（5）進渣端用耐高溫澆注料填充，阻斷高溫灰渣與冷渣器端板、密封組件直接接觸，避免端板、密封組件因高溫而開裂，延長其使用壽命；（6）在冷渣器出渣端沿外筒壁制作安裝一個冷卻水進水聯箱（鋼管?133×6），通過進水聯箱將旋轉接頭進水管和管排的進水管聯通；管排回水管穿過出渣端筒壁并緊貼于外筒壁一直延伸至距冷渣器進渣端處與冷渣器水冷層連通，然后通過冷渣器水冷層流回至旋轉接頭回水管）。

5 經濟分析

（1）改造技術經濟分析（見表1）

表1

（2）運行經濟分析。1）設備重量。改造后的滾筒冷渣器總重量由改造前37t減輕至31t，減輕約6T，這樣不僅有助于減輕設備支撐結構的載荷，延長設備驅動裝置的使用周期；其次，設備重量減輕，能耗也隨之降低，從而實現設備經濟穩定運行；2）改造后試驗分析。通過大量試驗及實際數據進行分析論證，冷渣器改造后出力增大、排渣溫度得到有效降低，能夠實現長期穩定運行，同時便排渣溫度也滿足環保數據控制的要求，這樣不僅為生產運行帶來方便，而且為后續鏈斗輸送機、斗提機等設備的穩定運行提供保障，更重要的是設備故障率降低，隨之備品備件消耗量一定程度也得到控制，可以為公司在備品備件采購方面節省成本。

6 結論

通過對該廠滾筒冷渣器的優化改造，無論從經濟成本還是運行指標均已達到設備預期目標，實際解決了滾筒冷渣器在循環流化床鍋爐應用中常見的排渣量小，排渣困難，排渣溫度高等效率低，運行周期短等問題，從使用效率與使用時間上大大地提高了其運行質量，為機組機組的穩定運行提供保障，滿足了機組長周期運行的要求。