循環流化床鍋爐冷渣器出力差異分析

摘 要：對同達熱電兩臺CFB鍋爐配套的滾筒式冷渣器的運行狀況、改進措施進行了分析與總結，以供相關人員參考。

關鍵詞：CFB;循環流化床鍋爐;冷渣器

0 引言

冷渣器是保證循環流化床（CFB）鍋爐安全運行的關鍵設備，冷渣器出力不足造成機組被迫降負荷甚至停運的情況時有發生，不僅增加了運行操作難度，增加了檢修維護工作量，還給電廠造成了經濟損失。本文就同達熱電兩臺鍋爐所配滾筒式冷渣器在運行中的出力差異進行分析，探討CFB鍋爐冷渣器出力受限的問題及其改進措施。

1 設備概述

山西漳電同達熱電有限公司兩臺鍋爐型號：DG1165/17.4-Ⅱ1型，為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環、單爐膛、汽冷式旋風分離器、循環流化燃燒、平衡通風、固態排渣、露天布置、燃煤、鋼架為雙排柱鋼結構、全懸吊結構式鍋爐。本電廠每臺鍋爐配置6臺滾筒式冷渣器，由青島松靈電力環保設備有限公司制造，型號為LGT-25×10000，其銘牌參數如表1所示。冷渣器冷卻水源有兩路，夏季用凝結水，冬季供熱凝結水量不夠時用閉式循環水冷卻。閉式循環冷卻水系統由布置在鍋爐房零米的冷卻水泵與板式換熱器、膨脹水箱組成，水源來自化學除鹽水，板式換熱器的冷源為開式循環冷卻水;凝結水自凝結水泵出口經過精處理、軸封加熱器后進入冷渣器充分換熱，進入#7低加入口，中間設旁路調節門調節冷卻水流量。

2 滾筒式冷渣器工作原理

同達熱電每臺鍋爐在爐膛的后墻下部設有6個排渣口，約900 ℃的灰渣從排渣口排出，進入均勻布置的6臺滾筒式冷渣器（圖1），經冷渣器冷卻后進入除渣系統。

滾筒式冷渣器工作原理：鍋爐排渣口排出灰渣，經斜伸入滾筒內的進渣管進入滾筒端部，并在進渣管周圍堆積到一定高度，當其產生的重力與進渣管內的渣流的重力平衡時，管內渣流便被阻滯;當由滾筒旋轉而推動灰渣向滾筒出渣端移動時，進渣管出口周圍渣堆高度隨之下降，從而打破了管內外灰渣的重力平衡，管內渣流又繼續流動。這樣滾筒轉，熱渣流進;滾筒停，熱渣流停;快轉快進，慢轉慢進。在灰渣推進過程中，灰渣與冷卻水進行熱交換，由循環流動的冷卻水將灰渣大部分熱量帶走，灰渣溫度降低，可以由輸渣設備運走或儲存到渣倉內。

3 冷渣器運行中存在的問題

機組正常運行階段，為充分回收冷渣器余熱，#1、#2機組冷渣器冷卻水全部由閉式水切換為凝結水，但是在實際運行中發生#1機組由于冷渣器冷卻能力較#2機組偏低，造成冷渣器出力受限的情況，且由于出渣溫度達到跳閘值頻繁跳閘，造成鍋爐床壓及水冷風室壓力偏高，機組被迫限負荷運行，而#2機組不受限制正常帶負荷運行。

現選取不同負荷工況下#1、#2爐冷渣器出力情況進行對比，具體如表2、表3、表4所示，可以看出相同負荷工況下，#2爐的冷渣器出力比#1爐的冷渣器出力強。

4 冷渣器出力差異原因分析

4.1 ? ?冷渣器進渣量過大、進渣溫度高

#1爐在運行中床溫較#2爐高，為維持床溫在合理范圍內，勢必會積攢床料提高床壓，但在運行后期或降負荷時，由于床壓較高，排渣量相應增大;同時，由于進渣溫度高，在相同的冷卻能力下，冷渣器經常出力受限，頻繁跳閘（排渣溫度大于140 ℃，冷渣器跳閘），影響鍋爐穩定運行，#2爐無此情況。

4.2 ? ?冷卻流量偏小

通過對比發現，在運行各負荷段，兩臺爐冷渣器冷卻水全部為凝結水時，#1爐冷卻水量較#2爐偏小約100 t/h，選取#1、#2機組各負荷計算冷卻水吸收排渣熱量，結果如下：

（1）300 MW：

#1機組：

Q1=cmΔt=4.2×103×540×103×（78-53）≈5.67×1010 J

#2機組：

Q2=cmΔt=4.2×103×653×103×（92-67）≈6.86×1010 J

（2）260 MW：

#1機組：

Q1=cmΔt=4.2×103×466×103×（90-66）≈4.70×1010 J

#2機組：

Q2=cmΔt=4.2×103×547×103×（71-50）≈4.82×1010 J

（3）200 MW：

#1機組：

Q1=cmΔt=4.2×103×392×103×（75-50）≈4.12×1010 J

#2機組：

Q2=cmΔt=4.2×103×543×103×（73-52）≈4.79×1010 J

在冷卻水都為閉式水的情況下，#1爐冷卻流量為350 t/h左右，#2爐冷卻流量為350～410 t/h。

綜上，冷渣器在運行中，冷卻水的進出水溫差基本在20 ℃左右，但由于流量的偏差導致#1、#2爐冷渣器出力不同。

4.3 ? ?冷渣器自身換熱效果差異

（1）經觀察，#1爐#2、#6冷渣器，#2爐#1、#3冷渣器排渣出力明顯較其他冷渣器小，尤其#1爐#2、#6冷渣器在變頻器輸出頻率為50～60 Hz時（滿出力為100 Hz），排渣溫度就達到130 ℃左右。（2）在#1爐#1、#2、#4、#6冷渣器冷卻水由凝結水切換至閉式水后，選取兩臺機組負荷相同、一次風量相同、床壓相同的工況，可以看出#1爐冷渣器的轉速仍比#2爐偏大，由此可以分析出#1爐冷渣器的換熱效果不如#2爐好。

4.4 ? ?冷卻水水質

冷渣器運行中冷卻水水質不合格，造成冷卻水管內部結垢，這樣不僅減弱了冷卻水與排渣的換熱效果，還會減小冷卻水流量，嚴重時，還可能使冷渣器發生冷卻水斷流，冷卻水管超溫爆裂事故。

4.5 ? ?煤質及粒度

燃煤品質對冷渣器穩定運行的影響尤為突出。當燃煤中含石塊較多時，粒徑較大的石塊容易堆積堵塞在排渣入口，造成排渣不暢;同時，在鍋爐運行中，若燃煤粒度較大，則流化不良，造成局部低溫結焦，焦塊進入下渣管也易堆積堵塞在排渣入口，造成堵塞。

4.6 ? ?安裝設計原因

冷渣器在設計安裝時，滾筒進渣管與爐膛接合面處傾角不合理，雖不會導致冷渣器下渣管堵塞，但爐膛內灰渣進入下渣管不暢，阻力增加，削弱了冷渣器的排渣能力。

5 改進措施

（1）加強入爐煤粒度管控，加強燃煤破碎與篩分系統的定期檢查與維護，保證燃煤粒度合格。（2）加強冷卻水水質的監督化驗，利用機組檢修時機，對冷卻水管進行檢查，分析結垢原因，定期除垢。（3）優化運行調整：針對#1爐床溫偏高機組，運行期間應根據負荷、床溫及時調整床壓、風量煤量的配比;在冷渣器冷卻水全部切換為凝結水后，應將旁路調節門全部關閉，確保至冷渣器的冷卻水量充足;根據床溫、床壓、排渣溫度精細調整，及時增減冷渣器出力以滿足運行工況。（4）加強檢修、技改管理，對冷渣器下渣管傾斜角度進行重新設計安裝，對部分處理較小的冷渣器進行增加換熱管束等局部結構的改造。

6 結語

在機組正常運行中，冷渣器的可靠性、合理性不僅影響鍋爐運行安全，還影響機組的經濟性。同達熱電有限公司通過改進冷渣器及其系統，合理控制冷渣器的運行方式，極大地減少了由冷渣器原因造成機組降負荷的異常事件，對保證機組長期穩定運行具有重要意義。

收稿日期：2020-11-26

作者簡介：馬富中（1990—），男，山西應縣人，助理工程師，從事集控運行管理工作。