流化床冷渣器的工作原理与故障分析

流化床冷渣器的工作原理与故障分析武汉蓝翔能源环保科技邓学志黄长军［内容摘要］近几年来，循环流化床锅炉（CFB锅炉）技术在国内进展迅速，随着循环流化床锅炉的大型化，采纳流化床冷渣器已成主导方向，本文要紧论述了流化床冷渣器的工作原理，对目前流化床冷渣器运行中显现的故障进行了分析并提出一些解决方法。［主题词］循环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环流化床锅炉炉膛下部排放的大渣温度在850℃―950℃之间，若是直接进行排放或进入除渣系统，会危及人一辈子平安，也无益于除渣系统和设备的平安运行，冷渣器的作用是将排渣温度降低到除渣设备能够经受的温度，回收排渣的物理显热，流化床冷渣器还能够将排渣中细的颗粒从头送回炉膛，以提高锅炉的燃烧效率和石灰石利用率。以一台440t/h中间再热CFB锅炉为例，假定锅炉燃用煤=3500kcal/kg,Aar=%,底渣分额adz二，如采纳流化床冷渣器将锅炉排渣降到150℃,其热量全数被锅炉或热系统回收，锅炉折算热效率为％，锅炉煤耗为h;如直接排高温红渣，那么锅炉折算热效率为％，锅炉煤耗为h。锅炉热效率相差％，煤耗相差^如按锅炉年运行小时7000小时、煤单价200元/吨计算，采纳流化床冷渣器后每一年可节约煤耗7980吨，每一年节约资金160万元。大型CFB锅炉在燃用高灰分煤时，冷渣器回收的热量显得尤其突出。通常在中小CFB锅炉上采纳的铰龙和滚筒冷渣器等机械式冷渣器由于冷渣能力较小，运行中容易显现机械传动故障，因此在大型CFB锅炉上几乎都采纳流化床冷渣器。流化床冷渣器工作原理冷渣器系统见图1。流化床冷渣器确实是一个小型流化床换热器，炉膛的高温渣由炉膛布风板经排渣管进入冷渣器，冷却介质（空气或低温烟气）从冷渣器的风室通过布风板送入，流化介质由下而上穿过布风板流化高温炉渣，炉渣在依次流过第1仓、第2仓、第3仓的同时，被流化介质冷却，冷却后的低温渣排入除渣系统，被加热的流化介质携带少量细颗粒由回风管送回炉膛。依照锅炉排渣量的多少及冷渣器排渣温度的要求，确信冷渣器内是不是需要布置水冷管制，如锅炉排渣量较大或要求冷渣器排渣温度较低，如只采纳风冷，冷渣器冷却风量将专门大，而锅炉燃烧需要的总空气量是必然的，锅炉的二次风量将大幅减少，由于二次风进入炉膛的速度较高，穿透能力强，经冷渣器加热后的空气进入炉膛速度较低，扰动强度不够，这将在必然程度上阻碍炉膛燃烧，通常要求冷渣器用风量不超过锅炉总燃烧空气量的10%，因此现在需要在冷渣器内布置水冷管制，水冷管制的作用相当于沸腾炉中的埋管，以增加冷却成效。同时，依照锅炉排渣量的多少及冷渣器排渣温度，可决定是采纳2个仓、3个仓乃至4个仓；流化冷却介质是采纳热空气仍是冷空气；冷却水源是采纳锅炉给水仍是系统冷却水。流化冷却风图1冷渣器工作原理图流化床冷渣器的优势目前中小型循环流化床锅炉大部份采纳水冷铰龙、滚筒等机械式冷渣器，机械式冷渣器在运行中容易显现卡涩和堵塞问题，与机械式冷渣器相较，流化床冷渣器具有如下优势：流化床冷渣器在排渣、冷渣进程中没有机械传动装置，可不能显现卡涩和堵死现象，有利于锅炉的平安运行。2）流化床冷渣器的冷却能力强，冷渣迅速；而机械式冷渣器的单台冷却能力很难达到5t/h以上。3）降低排渣温度，回收排渣的物理显热，提高锅炉效率。4）由于炉渣细颗粒中的未燃尽碳和石灰石含量较高，流化床冷渣器能将该部份细颗粒送回炉膛，减低排渣中的含碳量，提高石灰石的利用率。运行中流化床冷渣器的常见故障及排除方式近几年，流化床冷渣器在大中型循环流化床锅炉上取得了普遍应用，由于冷渣器内的流化速度较低，壳体内部和蛇形管均采取了靠得住的防磨方法，因此没有显现明显的磨损现象。但由于技术不够成熟，显现的其他问题也较多，阻碍锅炉的持续平安运行，其要紧问题有：冷渣器结渣运行中冷渣器布风板上局部床温偏高，从冷渣器排渣管排出大块的渣块，严峻时将堵塞排渣口而被迫停炉，要紧缘故有：1）入炉煤的粒度不符合要求，有大直径的煤或石块送入炉内从而进入冷渣器，由于冷渣器的流化速度较低（一样为1〜S），难以使这些大颗粒充分流化，造成局部结渣后蔓延。2）设计时流化速度偏低，或冷渣器采纳一次风作为流化风，运行时没有有效的调剂手腕。3）高温渣在冷渣器进渣管、冷渣器内部堵塞后显现结渣。4）冷渣器在运行进程中由于运行床压不稳固、难以操纵，流化不均匀而结渣。5）在冷渣器进渣管上布置有风嘴起松动作历时，由于风量操纵不合理而结渣。当风量过小时，松动作用不明显；风量过大时，该处的渣温较高，在排渣中显现再燃而结渣。在众多大中型循环流化床锅炉的运行实践中，经太长时刻的探讨、总结，采取如下方法可有效避免冷渣器结渣：1）从煤的破碎、挑选着手，严格操纵煤的入炉粒度。2）采取方法，避免在冷渣器进渣管、冷渣器内部显现堵塞（见条）。3）运行前将冷渣器铺必然厚度（约300mm）的启动床料，床料能够是0〜3mm的炉渣，也能够是较细的河砂，可有效排除冷渣器投运前期流化不均匀而造成结渣的问题。4）建议在锅炉运行前期，采纳人工操纵方式进行操作，而不宜采纳自动操纵方式，待运行一段时刻，积存体会，取得充分数据后，可接入自动操纵。5）冷渣器采纳溢流式排渣方式，可维持运行中冷渣器床压的稳固，流化均匀，幸免冷渣器在进渣、排渣进程中床层高度的猛烈波动。6）建议冷渣器采纳持续排渣方式，一方面能够幸免由于中断进渣、排渣对冷渣器内耐火非金属材料的热冲击，另一方面，还可维持运行进程中冷渣器料层的稳固，幸免猛烈波动。7）冷渣器配置单独的流化风机，由于其风机压头高，流量调剂灵活，不受一次风的限制，可改善冷渣器的流化质量，增加调剂的灵活性。建议采纳2X100%容量的风机并联。8）运行中严格操纵冷渣器进渣管上松动风风量，避免冷渣器进渣管中显现再燃。9）当锅炉燃用结渣性较强的燃料时，冷渣器可采纳部份冷烟气（自锅炉除尘器后抽取，

经烟气再循环风机加压后送入冷渣器）作为冷却流化介质，可有效避免冷渣器内部显现再燃。见图2再循环烟气再循环风机图2烟气再循环系统10）冷渣器的各冷却室设置大渣排放口，运行中依照煤质、床温及床压情形，决定大渣口开启周期及时刻，避免大颗粒长时刻停留在冷渣器内而又流化不行造成结渣。11）进渣管上设置高压吹扫空气，当进渣管显现堵塞或结渣时，可开启吹扫风。12）运行中紧密监视冷渣器床温床压，发觉异样工况，及早采取方法。如适当加大冷渣器流化风量、开启进渣管上的吹扫空气。由于冷渣器的运行及操纵方式不一样，因此应依照具体情形采取相应计谋。冷渣器进渣管、冷渣器内部显现堵塞现象冷渣器的排渣操纵方式，目前国内的冷渣器有进渣机械操纵和出渣操纵两种方式，见以下图。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)入口机械阀操纵方式5)6)5)6)排渣(2)出口操纵方式冷渣器进渣管、冷渣器内部的结渣和堵塞是彼此阻碍的，当显现结渣时，可造成堵塞；反过来，堵塞也可加重结渣现象的发生。因此除方法外，在冷渣器的设计和运行中还可采取以下方法避免在冷渣器进渣管、冷渣器内部显现堵塞。冷渣器进渣管的口径选取要合理，不能过小。冷渣器进渣管采纳适合的倾角斜度，通常与水平夹角@=5°〜10°。进渣管采纳渐扩形式，有利渣的流动。进渣管入口处、进渣管中部布置有风嘴，风嘴不宜伸入排渣管内太长，伸入太长也容易造成堵塞。当排渣管内显现堵塞时，将吹扫风切换为高压吹扫风，用于防堵。冷渣器的每一个冷却室设置排大渣口，按期排放大渣。结论及建议流化床冷渣器的必要性。随着循环流化床锅炉的大型化，要求冷渣器的冷渣能力增大，常规的机械式冷渣器难以知足需要，在燃用低热值、高灰分燃料时表现尤其突出；由于流化床冷渣器能够回收排渣中的部份热量，没有机械传动装置，因此在大型循环流化床锅炉上采纳流化床冷渣器将是大势所趋。近几年，流化床冷渣器技术还不够成熟，运行中暴露的问题也较