CFB鍋爐風水聯合冷渣器改造為滾筒冷渣器的案例分析

董建

摘 要：本文通過實際案例從安全性和經濟性角度分析了循環流化床（CFB）鍋爐的風水聯合冷渣器改造為滾筒冷渣器的可行性；分析了改造過程中遇到的問題，并給出了解決方案；利用凈現值法計算的改造的投資回收期為兩年以內，改造的投資收益率較高。

關鍵詞：循環硫化床鍋爐；冷渣器改造；風水聯合冷渣器；滾筒冷渣器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.002

冷渣器是循環硫化床（CFB）鍋爐的重要設備，發揮著安全排渣和余熱回收利用[1]的重要作用。風水聯合冷渣器和滾筒冷渣器是目前應用較多的兩種形式[2]，兩種形式的冷渣器在運行中都存在各種問題，并得到不斷的完善。其中風水聯合冷渣器存在的問題更加突出[3]，因此，在工程應用中，滾筒冷渣器逐漸得到人們的更多認同[4]。本文以某CFB鍋爐發電廠作為案例，研究風水聯合冷渣器改造為滾筒冷渣器的可行性，分析改造過程中遇到的問題和解決方案，并分析改造的節能效益。

1 改造的可行性分析

某電廠2×150MW發電機組的CFB鍋爐一直沿用哈爾濱鍋爐廠標配的風水聯合冷渣器，自投運以來，運行情況基本良好，但存在水冷管束容易磨穿泄漏、冷渣風機低頻噪聲較大等缺陷。因此，該電廠對冷渣器進行了改造，由風水聯合冷渣器更換為滾筒冷渣器，以求達到提高安全性和經濟性的的。以下對從安全、經濟方面分析改造的必要性和可行性：

1.1 安全性

該電廠風水聯合冷渣器運行基本良好，排渣也較為順暢。但在全燒無煙煤的情況下經常出現堵渣及排渣能力不足等問題。另外，風水聯合冷渣器的水冷管束經常出現因磨損泄漏需進行堵管處理，在泄漏點較多時，經常出現將所有水冷管束封堵的情況，失去水冷的作用，影響余熱回收利用；并且在檢修時需對水冷管束進行整體更換，因此維護費用較高，經濟性較差。水冷管束的泄漏還會導致大量的濕渣堵塞輸渣泵和渣庫，為機組運行帶來安全隱患。

滾筒冷渣器是在CFB鍋爐大量應用的基礎上發展起來的，已得到業界的普遍認可，幾乎被所有新建CFB機組電廠所采用，有90%以上原采用風水聯合冷渣器的CFB鍋爐由于各種各樣的原因已經改造為滾筒冷渣器，并在實際運行過程中不斷進行改進、完善。目前滾筒冷渣器的技術已經相當成熟，能很好地適應各種煤種。因此，風水聯合冷渣器改造為滾筒冷渣器能更好地為機組安全、經濟、穩定運行護駕保航。

1.2 經濟性

改造后，能耗較高的冷渣風機被取消，可降低廠用電率；另外，由于取消了冷渣風，為了保證鍋爐的總風量不變，需增加進入空預器的風量，可有效降低鍋爐排煙溫度。以上兩點都可帶來節能效益。改造前，經多次停運冷渣風機，模擬改造成滾筒冷渣器的運行情況，從試驗結果可知，改造的預期節能效益較大：

1.2.1 機組按滿負荷（150MW）運行時節能效益預估

在滿負荷時，因取消冷渣風機的節電量與一次風機耗電量增加相抵消，廠用電率變化不大，可忽略不計；但排煙溫度降低4.5℃，使得發電標煤耗降低約1g/kWh，按年運行5500小時計算，每臺爐每年節約標準煤825T標煤，按平均煤價477元/T（發熱量4628kCal/kg）計算得每年節省燃煤費用為：825×7000/4628×477≈60萬元。改造費用為220萬元，靜態回收期為220/60=3.67年。

1.2.2 機組按實際平均負荷（120MW）運行時節能效益預估

改造后廠用電功率可減少約250kW，按年運行5500小時計算，年節電量為：250×16533=137.5萬kWh；按上網電價0.4241元/kWh計算，年節省費用為：137.5×0.4241≈58萬元。

排煙溫度下降7.7℃，使得發電標煤耗降低約1.54g/kWh，每年節約標準煤1016.4T標煤，按平均煤價477元/T（發熱量4628kCal/kg）計算得每年節省燃煤費用為：1016.4×7000/4628×477≈73萬元；改造費用為220萬元，靜態回收期為220/（58+73）=1.68年。

因此，無論是在滿負荷還是實際運行負荷下，冷渣器由風水聯合形式改造為滾筒形式的經濟性是很明顯的，靜態回收期均在四年以內。

2 改造過程中出現的問題及解決方案

該電廠在大修期間將#5爐兩臺風水聯合冷渣器改造成滾筒冷渣器。經冷熱態調試后，兩滾筒冷渣器投入使用至今運行情況良好，即使在鍋爐燃用灰分較高的煤種時（最高達35%），兩滾筒冷渣器均能滿足鍋爐大排渣量的要求，其運行效果較改造前有較大的改善。但兩滾筒冷渣器在投運初期也曾出現過一些問題和缺陷，經多次消缺及完善，現問題基本得以解決。現將#5爐冷渣器改造后遇到的問題和解決方案總結如下：

2.1 二三室緩沖倉下渣不均缺陷

問題表現：滾筒冷渣器出渣管排至緩沖倉二室和三室的分渣能力不強，渣量分配不均勻，需等三室滿渣才能往二室排渣。

解決方案：在三室下渣口（冷渣器排渣管的第一下渣口）處加裝分渣裝置，以達到均勻分渣的目的。

2.2 緩沖倉無滿渣監控裝置

問題表現：冷渣器緩沖倉滿渣后無監控手段，導致緩沖倉堵塞后爐渣從滾筒冷渣器后部漏出，對安全文明生產造成較大的影響。

解決方案：將原設于緩沖倉濾網下部的料位開關遷移至緩沖倉上部接近排渣管附近，當緩沖倉出現堵塞時向運行及燃運人員發出報警，以便作出清理緩沖倉及停止向冷渣器排渣等處理措施。

2.3 冷渣器進渣端負壓管金屬膨脹節及負壓管彎頭容易磨穿

問題表現：冷渣器進渣端負壓管金屬膨脹節及負壓管彎頭等容易出現磨穿漏渣。

解決方案：更換磨穿的金屬膨脹節，并對膨脹節的結構進行適當改良，同時適當調整負壓管調門開度，以減少負壓管風量及其所攜帶的細床料量。對負壓管的彎頭進行防磨處理（灌注可塑料）。

2.4 凝結水壓力低時冷渣器無法投入運行

問題表現：由于冷渣器設置了低水壓保護，在凝結水壓力低于0.8MPa時（主要在停爐過程中），滾筒冷渣器即發出跳閘信號跳閘，無法投入進行排渣。

解決方案：在DCS設置低水壓報警信號，在現場控制箱設置低水壓投退開關，在超低負荷或停爐過程中，在DCS發出低水壓報警后，將低水壓投退開關退出（正常運行時投入），既可保證冷渣器的安全，又可確保冷渣器的正常運行。

2.5 滾筒冷渣器漏水

問題表現：B側滾筒冷渣器旋轉接頭出現輕微滲漏，A側冷渣器筒體焊口出現拉裂漏水。

解決方案：廠家提供全新改良的旋轉接頭，密封性更好及更容易維修。對A冷渣器筒體由于冷熱交替頻繁而出現拉裂的小焊縫進行補焊處理，同時交代運行人員在停運冷渣器后不得將冷渣器內的渣排空，保留一部分冷渣以防止恢復投運后熱渣的沖擊。

2.6 冷渣器進渣管三維膨脹節漏灰

問題表現：滾筒冷渣器進渣管三維膨脹節處由于間斷排渣而出現漏灰現象，對現場的文明生產造成一定影響。

解決方案：更換并加固三維膨脹節盤根，同時對該膨脹節進行保溫并加設非金屬膨脹節。

#5爐兩臺滾筒冷渣器在投入運行初期雖然已顯現部分缺陷及不足，但在廠家的積極配合下，所存在的問題已基本得到解決和完善。滾筒冷渣器單臺最大出力達到12.8T/小時，滿足排渣安全性需要。

3 改造后節能效益評估

3.1 基礎數據

（1）#5機組某年實際運行時間為6778小時，發電量91556萬千瓦時，發電標煤耗322.28g/kw.h，電價0.4241元/kw.h；

（2）改造前：風水聯合冷渣器冷渣風機電流45A，冷渣風量4.15萬，一次風機電流114A，二次風機電流80A，引風機電流113A，排煙溫度152.2℃，高壓廠用電壓為6.1KV；

（3）改造后（相同工況下）：冷渣器總功率11×2=22KW（每臺滾筒冷渣器的額定功率為11KW），一次風機電流117A，二次風機電流83A，引風機電流115A（取消冷渣風機后各電機共增加電流16A），排煙溫度145.7℃，高壓廠用電壓為6.1KV。

3.2 節能量計算

（1）節電帶來的節能量：冷渣風機運行功率為：1.732×6.1×45×0.85=404kW；兩臺滾筒冷渣器的額定運行功率為：22kW；取消冷渣風機后各風機所增加功率為：1.732×6.1×16×0.85=144kW；則改造后可節省電功率為：404-22-144=238kW，年節省238×6778×322.28÷1000000≈520T標煤；

（2）排煙溫度降低帶來的節能量：經改造后，燃用低灰分的褐煤時，鍋爐排煙溫度降低6.5℃，排煙溫度降低1℃，發電煤耗將降低0.22g/kw.h，則共可降低發電煤耗：0.22×6.5=1.43g/kw.h，則年可節省1.43×915560000÷1000000≈1309T標煤。

（3）改造后總節能量為1829T標煤。按平均煤價477元/T（發熱量4628kCal/kg）計算，得每年節省燃煤費用為：1829×7000/4628×477=132萬元。

3.3 投資收益分析

本改造投資按220萬元計，年維護費用按初投資的5%計，內部收益率分別取i=6%，8%，10%和12%，采用凈現值法進行投資收益分析，計算結果如圖1所示。可見內部收益率對于投資回收期影響不大，在所假設的四個內部收益率情況下，該改造的投資回收期都在1.5-2年之間，可見，該改造的投資回報率較高。

4 結論

CFB鍋爐的風水聯合冷渣器改造為滾筒冷渣器后，排渣能力提高，運行安全性增強；節省廠用電和降低鍋爐排煙溫度所帶來的節能量顯著；改造的投資回收周期在兩年以內，投資回報率高。

參考文獻：

[1]侯致福，楊玉環，高建強.300MW CFB空冷機組冷渣器余熱利用系統經濟性分析[J].華北電力大學學報，2015，42（03）：85-89.

[2]劉亮，崔林.冷渣器的發展現狀及趨勢[J].河南化工，2012（29）：5-7.

[3]陳金利.480t/h CFB鍋爐風水聯合冷渣器運行問題分析及改造[J].鍋爐技術，2012，43（02）：59-62.

[4]卜銀坤.CFB鍋爐冷渣器的現狀分析及發展方向探討[J].工業鍋爐，2011（01）：34-39.