论2×300MW CFB机组锅炉冷渣器技术改造

（临涣中利发电有限公司，安徽 淮北 235139）

1 系统概况

临涣中利发电有限公司2×300MW机组锅炉设计为亚临界自然循环流化床锅炉。锅炉蒸发量1075t/h，采用单锅筒、双布风板、平衡通风、一次中间再热、汽包锅炉。燃用矸石、煤泥和中煤的混合燃料、固态排渣。基建时，每台锅炉采用四台改进型风水联合冷渣器产品。但是，由于实际运行中燃料中掺烧的煤泥比例超过设计值较多，风水联合冷渣器故障频发，影响机组安全、稳定、经济运行，不符合“资源节约型，环境友好型”的企业宗旨。经过调研，最终将两台炉的风水联合冷渣器分批改造为滚筒式冷渣器。这项技术改造不仅美化了现场环境，达到了有效抑尘的目的，还有效地提升了机组安全性和经济性。

2 改造前存在的问题

两台炉风水联合冷渣器运行期间暴露出许多问题，主要集中在以下几方面：

（1）冷渣器进渣门故障多，渣量控制困难，安全隐患大。风水联合冷渣器采用进渣门调整进渣量。进、排渣门采用气动与手动混合型插杆阀结构。正常运行时，手动插杆关闭，通过气动插杆开度大小控制炉膛向冷渣器的排渣量。实际运行中经常出现进渣门部位堵塞，下渣不畅现象。通过人工捅渣、清堵时，劳动强度大、人员与设备安全隐患大。进渣管堵塞，冷渣器无法正常投运，炉膛床压控制困难，时常造成炉膛两侧布置板出现“翻床”现象，严重时造成锅炉停运。冷渣器事故排渣部位出现过数次捅渣人员不同程度的烫伤事故，并出现因捅渣突然疏通时，不能即时关闭进渣门，造成冷渣器高温室大量进渣，高温段冷却水温度骤升而汽化现象。

（2）冷渣器内部结焦频繁，对煤种适应性差，运行调整困难。锅炉排渣过程中大颗粒含量偏高时，炉膛排渣口、冷渣器以及其进、排渣管道内经常出现排渣不畅、频繁结焦现象。尤其是当煤泥掺烧量较大或锅炉燃烧调整不当时，造成一些未燃烬的煤泥块从炉膛排出后，在冷渣器及其进出口管道内产生二次燃烧、结焦等严重后果。由于锅炉炉膛采用双布风板结构，当单侧排渣不畅，两侧床压差过大时，会造成“翻床”现象，控制不及时造成机组非停事故。

（3）风帽磨损严重。风水联合冷渣器内部风帽的磨损使炉渣在冷渣器内部的走向不符合设计要求，局部造成死区，使局部结焦的可能性增大，影响排渣效果。

（4）灰渣大量泄漏影响文明生产工作。大量的红渣通过冷渣器事故放渣管，排放至锅炉零米，造成大量扬尘，使锅炉房环境卫生治理非常困难。

3 改造可行性及方案

滚筒式冷渣器在国内410～480t/h循环流化床锅炉上已广泛应用。滚筒式冷渣器主要由内部固定螺旋片的双层密封套筒、进料口、进出水旋转接头、传动装置、底座和控制部分组成。

锅炉排出的高温底灰从进渣口进入筒体，在筒体内螺旋片导流流向排渣口并抛洒热渣。滚筒式冷渣器具有以下特点：一是较高的冷却效率，能够解决风水联合冷渣器冷却能力不够的问题。满足干式连续、间断冷却灰渣的需要。二是渣量可调整范围大，有利于稳定锅炉床压在最佳范围。可保持锅炉燃烧层高度，促进燃烧，降低灰渣含碳量。三是进渣管上不再设置进风口，可以解决风水联合式冷渣器进渣管和空仓结焦问题。四是系统配置简单，易损件少，除进出水旋转接头密封需要定期紧固检修外，其他检修维护工作量少、检修方便。五是控制简单方便，便于与DCS接口，有利于实现远程控制。六是排渣温度能有效控制在150℃以下，为刮板输渣机、斗提机可靠运行提供保证。七是由于双层密封套筒之间设有多层螺旋导水板，既稳固了简体，提高筒体的耐压强度，又加强了换热。八是通过吸风管使筒体内部形成负压，避免了扬尘。通过充分调研，根据锅炉设备运行需要和环境卫生要求，通过调图审查和就地实勘，最终决定将原来的风水联合冷渣器全部拆除，在原来风水联合冷渣器与炉膛结合处安装进渣装置，连接到冷渣器，通过冷渣器内部的渣封和冷渣器转速，控制进渣量，冷端通过排渣管接入刮板输渣机，正常时冷渣通过主排渣口进入刮板机，再通过斗提机进入渣仓，完成渣的输送过程。另在每台冷渣器的进渣管和排渣管上还设有事故排渣装置，以方便冷渣器故障或进渣不畅时往地面排渣。

（1）工作原理。此次改造的滚筒冷渣器由滚筒、转动系统、驱动机构、进渣装置、出渣装置、冷却水系和电控装置等组成。由变频电机改变转速来调整简体转速，调整进渣量、排渣量。在工作时，通过减速机驱动摩擦轮使滚筒低速转动，筒体内部的灰渣在旋转叶片的作用下缓慢向低温段移动，在轴向叶片的作用下被携带至滚筒顶部然后落下，完成换热过程。冷却水在由旋转水接头、水冷筒体及筒体外部回水管形成的管路中流动，将热量带走。冷渣机冷却方式以水冷为主，风冷为辅，冷却水采用闭式水。热渣约900℃左右，冷却后的渣温不大于150℃。大型滚筒冷渣器滚筒直径主要有φ1500mm、φ1800mm等多种，长度不固定，通常与其出力、出渣温度和限定的进出口距离有关。

（2）冷渣器的设计参数。根据现场空间计算，每台锅炉四台滚筒冷渣器。其中B、C冷渣器设计出力为20t/h，A、D冷渣器设计出力为25t/h。

表1 滚筒冷渣器主要参数表

4 改造后技术、经济性效果分析

（1）运行对比分析。

两台炉滚筒冷渣器至2017年全部改造完成取得较好效果。改造后，进入炉膛的二次风减少将近60000Nm3/h，需要通过提高二次风机的出力来补充充足的风量。这样使得一、二次风机的出力更匹配。提高二次风机出力也提高了二次风压，使得下二次风的穿透能力加强，密相区和稀相区的分界更明确。使得密相区物料的燃烧时间延长，提高了燃料的燃烧效率。炉膛垂直方向的物料分布随之得以改善，炉膛垂直方向的热力场分布更加均匀对称，对于燃料在稀相区的充分燃烧有利。对冷渣器的控制更加方便，运行检测数据和远方运行控制更加便利，现场就地操作更加方便和安全。

（2）改造前后的效益。

①机组运行安全可靠性提高。冷渣器全部改造完成后，锅炉安全运行水平显著提高。未发生重大不安全事件，冷渣器无须人工清渣，这样既保证了职工的人身安全，又减少了锅炉限负荷、非计划停运。

②经济性提高。改造前由于排渣系统故障造成的锅炉出力受限损失每年不少于2500万元。而各种冷渣器清理工作产生的人工耗资达到40万元。通过改造节约大量人力、物力。与去年同等运行条件下比较，机组煤耗下降了约2g/kW·h，机组的经济性得到了提高。

③工作环境的变化。改造后，输渣线的工作环境有了很大改变，锅炉零米的卫生面貌得到了根本改善，为企业“文明化，美观化，效益化，安全化”生产带来了很大帮助。在循环流化床锅炉运行过程中，结合设备设计特性，充分利用循环流化床设备新技术对原有设备进行改造，发挥了滚筒冷渣器的产品优势。改造后锅炉安全性提高、煤泥掺烧量增加，也达到了改善现场环境达到的效果，在很大程度上实现了对低发热量能源的综合利用。