循环流化床锅炉使用冷渣器的必要性及选型.doc

循环流化床锅炉使用冷渣机的必要性及选型分析李志虎 摘要：随着循环流化床锅炉的迅猛发展和环保与节能的要求，从循环流化床锅炉中排出的高温灰渣如何更好的处理的问题与矛盾日益突出。冷渣机作为一种高效节能环保产品完全可以解决上述问题与矛盾，使用冷渣机是很有必要的，应大力推广使用；同时介绍了冷渣机的选型。关键词： 循环流化床锅炉，冷渣机，必要性，选型循环流化床锅炉燃烧技术是一项高效低污染的洁净燃烧技术，不但具有低氮氧化物排放，90的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，且具有燃料适应性广，负荷调节性好，灰渣易于综合利用等优点。从循环流化床锅炉中排出的高温灰渣首先带走了大量的物理热，降低了锅炉热效率且污染环境。对于灰分高于30的中低热值煤炭，如果高温灰渣不经冷却，高温灰渣物理热损失可达2以上，这部分热经过冷渣机是可以回收利用的。高温灰渣对周围环境造成严重的热污染，恶化了现场运行条件。高温灰渣中残留的硫和氮仍然可以在炉外释放出二氧化硫和氮氧化物，造成环境污染。 其次，循环流化床锅炉主要以底渣形式排渣，为了控制床内存料量和适当床高，防止大渣沉积保持良好流化条件，从而避免结焦就必须对放渣时机和数量进行控制，这样不仅操作麻烦而且容易出问题，而使用冷渣机后锅炉是连续排渣，可以使炉内料层差压处于一个相对稳定的环境中，也有利于存料的良好流化。 第三，高温灰渣的处理和运输十分麻烦，不利于机械化作业。如果采用人工处理还存在被烫伤的安全隐患。一般的灰渣处理装置只能耐热150-300之间，而锅炉排出的热渣在950左右，而经过冷渣机冷却之后可以降到100以内，可以实现机械化作业。 第四，采用传统的水冲渣方式，不仅要浪费大量的水和电，而且还存在粉尘酸雾等污染，更不利于灰渣的综合利用。故安装使用冷渣机也是十分必要的。冷渣机是一种高效节能环保产品，其核心内涵在于：1 回收热量加热给水，起省煤器的作用。2 保持炉渣料层差压和良好流化，使锅炉稳定运行，提高锅炉燃烧效率。3 消除环境污染，实现清洁生产；改善工作条件，提高安全性。4 实现机械化作业，减少除渣工人数量，节省人员费用，5 实现连续干式排渣，提高渣的生物活性，有利于灰渣综合利用。随着循环流化床锅炉的快速发展，高温灰渣的冷却问题愈来愈受到用户的重视。冷渣机应成为循环流化床锅炉的重要辅机，与主机一同考虑。冷渣机应以能满足锅炉系统的要求为前提进行合理的选择：1要具有足够大的换热面积，能连续把锅炉排出的热渣冷却到较低的温度（尽可能的降低排渣温度，如100度以内），确保有效回收炉渣的余热，提高锅炉热效率，便于机械化输渣。2运行故障少，检修量少且方便；能长期稳定，安全，可靠的运行。3能改善流化炉内流化质量，改善燃烧工况，提高燃烧效率。4体积小便于安装布置，运行费用少。5便于实现自动化，智能化和大型化。冷渣机本质是一种特殊设计结构的换热器，其类型结构形式很多。目前的主流及将来的趋势是水冷滚筒式冷渣机将逐步取代其他形式的冷渣机。水冷滚筒式冷渣机又分为螺旋式冷渣机和多管式冷渣机，其中螺旋式冷渣机又分为主轴螺旋式冷渣机（俗称水冷绞龙）和套筒式螺旋冷渣机。1 主轴螺旋式冷渣机（俗称水冷绞龙）炉渣在绞龙的带动下沿螺旋槽道前进，具有一定压力的冷却水在绞龙外壳水套内和轴心及叶片的水套内流动。2种介质逆行流动换热，热渣可以从950左右冷却到200左右。结构大体为：外壳为大套筒，内部为螺旋绞龙，通过传动装置（电机为普通电机，功率为3-18.5KW或更高，能耗较高）带动螺旋绞龙旋转（10转/分钟左右）将高温炉料输送出去。输送量通过调节螺旋绞龙的转速来调节，排渣温度的降低则靠延长外套筒及螺旋绞龙的长度来实现，且把螺旋绞龙做成夹层，通过水来冷却螺旋绞龙，以达到降温的目的。950左右的高温炉渣与螺旋绞龙形成相对运动，磨损是很严重的，螺旋叶片容易磨损破裂，且损坏后不可修复只能该后更换螺旋绞龙。要将渣温降低须延长螺旋绞龙长度，在6米以上才能把炉渣降到150-200，6米以上长的螺旋绞龙在运动时所承受的扭力是相当大的。这两方面的因素导致该形式的冷渣机在渣量少的情况下可以正常使用，出渣量大时排渣温度容易超高，螺旋绞龙易变形且被卡死，若长期处理大量炉渣就会出现严重事故。该结构形式为最原始的冷渣机，已基本被淘汰掉了，现在已基本没有厂家生产和无用户再使用了。2 套筒螺旋冷渣机外壳是夹层的大套筒，冷却水在夹层里循环。内层套筒里焊有螺旋导流槽道，通过传动装置（电机为普通电机，功率为3-18.5KW或更高，能耗较高）带动套筒旋转（10转/分钟左右）炉渣顺着螺旋导流槽道前进。在前进过程中与套筒里的冷却水进行热交换，热渣可以从950左右冷却到150左右。输送量通过调节套筒的转速来调节，排渣温度的降低则靠延长套筒和增粗套筒的直径来实现。同样950左右的高温炉渣靠螺旋导流槽道来推进和导出，磨损是很严重的，且导流槽叶片受热后容易变形，影响渣的前进从而加剧磨损和影响排渣能力。由于其换热面积相对较小，为了增大换热面积只能靠延长套筒和增粗套筒的直径来实现，故其体积相对较大（一般长度在6米左右）。3 多管式冷渣机高温炉渣进入滚筒后沿蜂窝状的渣道前进，内外套筒夹层内和渣道之间的间隙内通冷却水，冷却水与热渣进行逆向换热，可以把950左右的热渣冷却到100以内，典型50左右。多管式冷渣机以圣火科技（河南）有限责任公司为代表进行说明：其结构分四部分：第一部分是进渣室；第二部分是渣通道；第三部分是汇渣室，第四部分是传动部分。热渣从锅炉下渣管进入进渣室，通过进渣室分配进入渣通道，热渣在渣通道里进行换热，得到冷却再进入汇渣室，然后排出到皮带机等输送设备上，从而完成整个的冷却输送过程。在渣通道里换热管成蜂窝状布置，管和管之间的间隙通冷却水，外壳也是夹层的套筒，有冷却水在夹层里面循环，故单位换热面积最大，冷却能力最强。根据滚动磨擦大大小于滑动磨擦的原理，圣火科技（河南）有限责任公司采用了回转滚筒的轴线与水平成15度左右的夹角，炉渣由高的一端进入，而随着滚筒的旋转，炉渣在其通道内作S线型运动向出料口端进行滚动运动，使磨损降到了最低限度。通过滚筒旋转（电机为变频电机，功率为1.1-4KW，通过变频调节后实际功率0.3-1.5 KW左右，能耗很低），使得渣在滚筒内产生落差，将滑动摩擦转变为滚动摩擦。直管结构的管子对渣本身具有导向作用，并且可以减少对管壁的摩擦。转速可以无级调速，筒体在2转/分的情况下即可达到额定出力，大大减少了对渣道的磨损。为了尽可能降低排渣温度，而又保持最小的体积，圣火科技（河南）有限责任公司采用了多通道式回转表面冷却技术，大大增加了换热面积，很好的解决了排渣温度与体积的矛盾。筒体长度变短，大大减少了对传动装置的扭力，同时也减少了占地空间，使用户更容易布置。如一台12吨/小时排量的冷渣机，可以做到滚筒长度3米左右，其他厂家的滚筒长度要5米以上。为了从源头上解决漏水和漏渣的问题，大大方便用户的使用和维护，圣火科技（河南）有限责任公司采用了填料式水密封：具有密封性好、使用周期长、易维护、易更换、成本低等优点；避免了使用旋转接头易漏水，漏水后很难维护大多数只能更换，更换成本高等问题。进渣口采用了机械密封，其材质为铸钢，耐热耐磨，制作维修方便。在冷渣机进渣部位与滚筒连接的动静结合部位增加了防漏渣返料装置；使用时间长了如有轻微漏渣只需调整一下动静结合部位的间隙即可。从源头上解决了前端密封漏灰的问题，其他厂家则没有此设计。由于多管式冷渣机有足够大的换热面积，保证了较低的出渣温度，体积又相对紧凑，更有利于满足不同使用现场的安装要求，故其应用范围愈来愈广。冷渣机正逐步成为循环流化床锅炉的重要辅机，它的正常运行直接关系影响到锅炉能否连续，可靠，安全，经济的运行了。冷渣机的选型是一项很重要的工作，应该与主机一同考虑予以高度重视。目前被广泛应用的多管式冷渣机具有单位空间