流化床冷渣器的工作原理與故障分析

流化床冷渣器的工作原理與故障分析武漢藍(lán)翔能源環(huán)?？萍监噷W(xué)志黃長軍［內(nèi)容摘要］近幾年來，循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）技術(shù)在國內(nèi)進(jìn)展迅速，隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化，采納流化床冷渣器已成主導(dǎo)方向，本文要緊論述了流化床冷渣器的工作原理，對目前流化床冷渣器運(yùn)行中顯現(xiàn)的故障進(jìn)行了分析并提出一些解決方法。［主題詞］循環(huán)流化床流化床冷渣器工作原理故障分析流化床冷渣器的工作原理流化床冷渣器作用循環(huán)流化床鍋爐爐膛下部排放的大渣溫度在850℃―950℃之間，若是直接進(jìn)行排放或進(jìn)入除渣系統(tǒng)，會危及人一輩子平安，也無益于除渣系統(tǒng)和設(shè)備的平安運(yùn)行，冷渣器的作用是將排渣溫度降低到除渣設(shè)備能夠經(jīng)受的溫度，回收排渣的物理顯熱，流化床冷渣器還能夠?qū)⑴旁屑?xì)的顆粒從頭送回爐膛，以提高鍋爐的燃燒效率和石灰石利用率。以一臺440t/h中間再熱CFB鍋爐為例，假定鍋爐燃用煤=3500kcal/kg,Aar=%,底渣分額adz二，如采納流化床冷渣器將鍋爐排渣降到150℃,其熱量全數(shù)被鍋爐或熱系統(tǒng)回收，鍋爐折算熱效率為％，鍋爐煤耗為h;如直接排高溫紅渣，那么鍋爐折算熱效率為％，鍋爐煤耗為h。鍋爐熱效率相差％，煤耗相差^如按鍋爐年運(yùn)行小時7000小時、煤單價200元/噸計(jì)算，采納流化床冷渣器后每一年可節(jié)約煤耗7980噸，每一年節(jié)約資金160萬元。大型CFB鍋爐在燃用高灰分煤時，冷渣器回收的熱量顯得尤其突出。通常在中小CFB鍋爐上采納的鉸龍和滾筒冷渣器等機(jī)械式冷渣器由于冷渣能力較小，運(yùn)行中容易顯現(xiàn)機(jī)械傳動故障，因此在大型CFB鍋爐上幾乎都采納流化床冷渣器。流化床冷渣器工作原理冷渣器系統(tǒng)見圖1。流化床冷渣器確實(shí)是一個小型流化床換熱器，爐膛的高溫渣由爐膛布風(fēng)板經(jīng)排渣管進(jìn)入冷渣器，冷卻介質(zhì)（空氣或低溫?zé)煔猓睦湓鞯娘L(fēng)室通過布風(fēng)板送入，流化介質(zhì)由下而上穿過布風(fēng)板流化高溫爐渣，爐渣在依次流過第1倉、第2倉、第3倉的同時，被流化介質(zhì)冷卻，冷卻后的低溫渣排入除渣系統(tǒng)，被加熱的流化介質(zhì)攜帶少量細(xì)顆粒由回風(fēng)管送回爐膛。依照鍋爐排渣量的多少及冷渣器排渣溫度的要求，確信冷渣器內(nèi)是不是需要布置水冷管制，如鍋爐排渣量較大或要求冷渣器排渣溫度較低，如只采納風(fēng)冷，冷渣器冷卻風(fēng)量將專門大，而鍋爐燃燒需要的總空氣量是必然的，鍋爐的二次風(fēng)量將大幅減少，由于二次風(fēng)進(jìn)入爐膛的速度較高，穿透能力強(qiáng)，經(jīng)冷渣器加熱后的空氣進(jìn)入爐膛速度較低，擾動強(qiáng)度不夠，這將在必然程度上阻礙爐膛燃燒，通常要求冷渣器用風(fēng)量不超過鍋爐總?cè)紵諝饬康?0%，因此現(xiàn)在需要在冷渣器內(nèi)布置水冷管制，水冷管制的作用相當(dāng)于沸騰爐中的埋管，以增加冷卻成效。同時，依照鍋爐排渣量的多少及冷渣器排渣溫度，可決定是采納2個倉、3個倉乃至4個倉；流化冷卻介質(zhì)是采納熱空氣仍是冷空氣；冷卻水源是采納鍋爐給水仍是系統(tǒng)冷卻水。流化冷卻風(fēng)圖1冷渣器工作原理圖流化床冷渣器的優(yōu)勢目前中小型循環(huán)流化床鍋爐大部份采納水冷鉸龍、滾筒等機(jī)械式冷渣器，機(jī)械式冷渣器在運(yùn)行中容易顯現(xiàn)卡澀和堵塞問題，與機(jī)械式冷渣器相較，流化床冷渣器具有如下優(yōu)勢：流化床冷渣器在排渣、冷渣進(jìn)程中沒有機(jī)械傳動裝置，可不能顯現(xiàn)卡澀和堵死現(xiàn)象，有利于鍋爐的平安運(yùn)行。2）流化床冷渣器的冷卻能力強(qiáng)，冷渣迅速；而機(jī)械式冷渣器的單臺冷卻能力很難達(dá)到5t/h以上。3）降低排渣溫度，回收排渣的物理顯熱，提高鍋爐效率。4）由于爐渣細(xì)顆粒中的未燃盡碳和石灰石含量較高，流化床冷渣器能將該部份細(xì)顆粒送回爐膛，減低排渣中的含碳量，提高石灰石的利用率。運(yùn)行中流化床冷渣器的常見故障及排除方式近幾年，流化床冷渣器在大中型循環(huán)流化床鍋爐上取得了普遍應(yīng)用，由于冷渣器內(nèi)的流化速度較低，殼體內(nèi)部和蛇形管均采取了靠得住的防磨方法，因此沒有顯現(xiàn)明顯的磨損現(xiàn)象。但由于技術(shù)不夠成熟，顯現(xiàn)的其他問題也較多，阻礙鍋爐的持續(xù)平安運(yùn)行，其要緊問題有：冷渣器結(jié)渣運(yùn)行中冷渣器布風(fēng)板上局部床溫偏高，從冷渣器排渣管排出大塊的渣塊，嚴(yán)峻時將堵塞排渣口而被迫停爐，要緊緣故有：1）入爐煤的粒度不符合要求，有大直徑的煤或石塊送入爐內(nèi)從而進(jìn)入冷渣器，由于冷渣器的流化速度較低（一樣為1?S），難以使這些大顆粒充分流化，造成局部結(jié)渣后蔓延。2）設(shè)計(jì)時流化速度偏低，或冷渣器采納一次風(fēng)作為流化風(fēng)，運(yùn)行時沒有有效的調(diào)劑手腕。3）高溫渣在冷渣器進(jìn)渣管、冷渣器內(nèi)部堵塞后顯現(xiàn)結(jié)渣。4）冷渣器在運(yùn)行進(jìn)程中由于運(yùn)行床壓不穩(wěn)固、難以操縱，流化不均勻而結(jié)渣。5）在冷渣器進(jìn)渣管上布置有風(fēng)嘴起松動作歷時，由于風(fēng)量操縱不合理而結(jié)渣。當(dāng)風(fēng)量過小時，松動作用不明顯；風(fēng)量過大時，該處的渣溫較高，在排渣中顯現(xiàn)再燃而結(jié)渣。在眾多大中型循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐中，經(jīng)太長時刻的探討、總結(jié)，采取如下方法可有效避免冷渣器結(jié)渣：1）從煤的破碎、挑選著手，嚴(yán)格操縱煤的入爐粒度。2）采取方法，避免在冷渣器進(jìn)渣管、冷渣器內(nèi)部顯現(xiàn)堵塞（見條）。3）運(yùn)行前將冷渣器鋪必然厚度（約300mm）的啟動床料，床料能夠是0?3mm的爐渣，也能夠是較細(xì)的河砂，可有效排除冷渣器投運(yùn)前期流化不均勻而造成結(jié)渣的問題。4）建議在鍋爐運(yùn)行前期，采納人工操縱方式進(jìn)行操作，而不宜采納自動操縱方式，待運(yùn)行一段時刻，積存體會，取得充分?jǐn)?shù)據(jù)后，可接入自動操縱。5）冷渣器采納溢流式排渣方式，可維持運(yùn)行中冷渣器床壓的穩(wěn)固，流化均勻，幸免冷渣器在進(jìn)渣、排渣進(jìn)程中床層高度的猛烈波動。6）建議冷渣器采納持續(xù)排渣方式，一方面能夠幸免由于中斷進(jìn)渣、排渣對冷渣器內(nèi)耐火非金屬材料的熱沖擊，另一方面，還可維持運(yùn)行進(jìn)程中冷渣器料層的穩(wěn)固，幸免猛烈波動。7）冷渣器配置單獨(dú)的流化風(fēng)機(jī)，由于其風(fēng)機(jī)壓頭高，流量調(diào)劑靈活，不受一次風(fēng)的限制，可改善冷渣器的流化質(zhì)量，增加調(diào)劑的靈活性。建議采納2X100%容量的風(fēng)機(jī)并聯(lián)。8）運(yùn)行中嚴(yán)格操縱冷渣器進(jìn)渣管上松動風(fēng)風(fēng)量，避免冷渣器進(jìn)渣管中顯現(xiàn)再燃。9）當(dāng)鍋爐燃用結(jié)渣性較強(qiáng)的燃料時，冷渣器可采納部份冷煙氣（自鍋爐除塵器后抽取，

經(jīng)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后送入冷渣器）作為冷卻流化介質(zhì)，可有效避免冷渣器內(nèi)部顯現(xiàn)再燃。見圖2再循環(huán)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)圖2煙氣再循環(huán)系統(tǒng)10）冷渣器的各冷卻室設(shè)置大渣排放口，運(yùn)行中依照煤質(zhì)、床溫及床壓情形，決定大渣口開啟周期及時刻，避免大顆粒長時刻停留在冷渣器內(nèi)而又流化不行造成結(jié)渣。11）進(jìn)渣管上設(shè)置高壓吹掃空氣，當(dāng)進(jìn)渣管顯現(xiàn)堵塞或結(jié)渣時，可開啟吹掃風(fēng)。12）運(yùn)行中緊密監(jiān)視冷渣器床溫床壓，發(fā)覺異樣工況，及早采取方法。如適當(dāng)加大冷渣器流化風(fēng)量、開啟進(jìn)渣管上的吹掃空氣。由于冷渣器的運(yùn)行及操縱方式不一樣，因此應(yīng)依照具體情形采取相應(yīng)計(jì)謀。冷渣器進(jìn)渣管、冷渣器內(nèi)部顯現(xiàn)堵塞現(xiàn)象冷渣器的排渣操縱方式，目前國內(nèi)的冷渣器有進(jìn)渣機(jī)械操縱和出渣操縱兩種方式，見以下圖。溢流排渣大渣排放口大渣排放口溢流排渣大渣排放口大渣排放口(1)入口機(jī)械閥操縱方式5)6)5)6)排渣(2)出口操縱方式冷渣器進(jìn)渣管、冷渣器內(nèi)部的結(jié)渣和堵塞是彼此阻礙的，當(dāng)顯現(xiàn)結(jié)渣時，可造成堵塞；反過來，堵塞也可加重結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生。因此除方法外，在冷渣器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中還可采取以下方法避免在冷渣器進(jìn)渣管、冷渣器內(nèi)部顯現(xiàn)堵塞。冷渣器進(jìn)渣管的口徑選取要合理，不能過小。冷渣器進(jìn)渣管采納適合的傾角斜度，通常與水平夾角@=5°?10°。進(jìn)渣管采納漸擴(kuò)形式，有利渣的流動。進(jìn)渣管入口處、進(jìn)渣管中部布置有風(fēng)嘴，風(fēng)嘴不宜伸入排渣管內(nèi)太長，伸入太長也容易造成堵塞。當(dāng)排渣管內(nèi)顯現(xiàn)堵塞時，將吹掃風(fēng)切換為高壓吹掃風(fēng)，用于防堵。冷渣器的每一個冷卻室設(shè)置排大渣口，按期排放大渣。結(jié)論及建議流化床冷渣器的必要性。隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化，要求冷渣器的冷渣能力增大，常規(guī)的機(jī)械式冷渣器難以知足需要，在燃用低熱值、高灰分燃料時表現(xiàn)尤其突出；由于流化床冷渣器能夠回收排渣中的部份熱量，沒有機(jī)械傳動裝置，因此在大型循環(huán)流化床鍋爐上采納流化床冷渣器將是大勢所趨。近幾年，流化床冷渣器技術(shù)還不夠成熟，運(yùn)行中暴露的問題也較