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【摘要】本文通过对循环流化床锅炉冷渣器原理和运行现状分析，针对性的提出改造方案。
【关键词】循环流化床锅炉；冷渣器；改造。
0.引言
近年来循环流化床锅炉因其燃料适应性广、燃烧效率、脱硫效率高等优点得到了迅速的发展,但是循环流化床锅炉普遍存在着受热面磨损、进料难和出渣难的问题,特别是循环流化床锅炉的排渣问题直接影响着锅炉的安全稳定运行。
华电乌达发电有限公司CFB 锅炉原设计采用无锡锅炉厂生产的480 t/ h 循环流化床锅炉配套的风水联合冷渣器,2005 年6月投运。在运行中存在着结焦、磨损、漏水漏渣、流化效果差排渣温度高、冷渣器内部堵渣等问题。2007 年通过采用多通道射流床技术,对原有的冷渣器进行了改造,取得了良好的效果。
1.原冷渣器存在的问题
1.1冷渣器流化风量不足
冷渣器流化风量不足，各风室的渣无法流化起来,尤其能翻过隔墙的渣量非常少。由于设计的风机压头不足,进入冷渣器的风量较小,在炉膛渣量较多放下来时,各个风室的渣很难流化起来,尤其三、四风室之间的隔墙更难翻过去,因而冷渣器内的渣得不到充分的冷却,冷却水温几乎没有变化,严重时引起冷渣器内结渣;同时各个风室上下部温度相差较大,上部有时达到300 ℃,而下部有时仅仅只有30 ℃。
1.2冷渣器大渣排渣口螺旋给料阀容易发生卡涩
原设计的大渣排渣口采用的是螺旋给料机,出口的给料阀在出渣时很容易卡涩,所配电机多次被烧坏。在电机烧坏时引起大渣堆积,进而使冷渣器内结渣。
1.3炉底输渣刮板机故障频繁
设计在冷渣器底部有一输渣刮板机,用来把渣输送到渣仓里面,但由于渣量大,颗粒粗,刮板机经常出现电机过载现象,使得输渣机频频跳闸,同时也使得输渣系统运行时冒灰特别严重,使得现场烟雾迷漫,环境卫生恶劣。
1.4冷渣器对大渣的排放能力较弱
由于煤种变化及碎煤系统的问题,入炉煤的颗粒较大,且煤中石头较多,使得排入冷渣器的渣粒相当一部分大于10mm ,在这种情况下,进入冷渣器的颗粒很难实现流化,也使得冷渣器内较容易堵塞结渣。
2.全风冷冷渣器的改造
2.1改造设计思想
针对存在的问题,改造设计时要求冷渣器具有传热系数高和连续冷却的功能,能及时连续有效地把排放出来的炉底渣迅速冷却到安全温度下;并且希望能达到以下目的。
2.1.1运行故障少,检修工作量少,做到长期稳定、安全、可靠地运行。
2.1.2能有效地回收炉渣的余热,提高锅炉的热效率。
2.1.3能改善流化质量,改善燃烧工况,提高锅炉燃烧效率。
2.1.4尽可能减少环境污染,提高灰渣的利用率。
2.1.5成本低、体积小、运行费用少。
2.1.6便于实现自动化、智能化和大型化。
2.2改造遵循的原理
以宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性为改造设计依据。从直观上看,密相气体流化床与处于沸腾状态的液体非常相像,在许多方面具有液体一样的特性。当4 个分室床体通过悬空隔板在水平方向连通后,根据粒位均一化原理,颗粒从料位较高的第一床层逐步流向料位较低的床层,另外对各分室采用不同的风速,在分室之间造成微压差,推动床料由第一床层向下一床层流动,最终从溢流口自由排出床外;而对于难以流化的较大颗粒则被高压流化风吹向排大渣口顺利排出,从而实现了冷渣器的顺利排渣。
2.3改造采用的技术特点
改造采用一种全新的思路,与原来锅炉厂家设计有很大的区别。把新改造的冷渣器简称为多通道射流床全风冷冷渣器。
2.3.1主要特点
冷渣器内部采用多通道射流床结构。渣室用隔板分开,风室分隔为若干个独立的风箱,每个风箱有单独的进风管和调节挡板,使冷渣器内部形成若干个独立的流化床结构;对于各射流床的配风,在保证料层良好流化的基础上采用不均匀布风,使各分床之间存在一定的风速差,从而实现渣由第一分床向下一分床的顺利流动。
2.3.2布风板的改造
摒弃了传统的风帽式布风板,采用阶梯密孔板型布风板,使布风更加均匀,无死角;无风帽的布风板结构减少了因风帽磨损、烧坏带来的停运次数,提高了设备的可靠性;阶梯型密孔布风板在布置时略向出渣口方向倾斜,减少渣在各床层间流动时的阻力,保证大渣的顺利排放。
2.3.3辅助吹扫结构的考虑
在阶梯型密孔布风板的前端,设计辅助吹扫结构,对于沉积在布風板上的,难以流化的较大物料,采用高压射流风进行定期吹扫,使其到达大渣排放口,顺利排出。采用辅助吹扫技术,有效解决大渣沉积的难题,减少了冷渣器内部结焦的可能,适应锅炉燃煤品质差、入炉煤颗粒度不均匀的状况。
2.3.4研究采用悬空隔板技术
在阶梯型布风板上布置悬空分室隔板,把冷渣器内部分成若干个独立的流化床,保证了颗粒从一个床层顺利流向另一个床层,同时为排大渣提供了通道。根据流化床“整个床层温度分布均匀”的性质,采用悬空隔板结构,提高冷渣器内各个分床的温度梯度,使高温渣按照一定的温降梯度冷却,防止高温红渣直接喷出,造成冷渣器内部结焦。
2.3.5精心设计排渣口
根据物料颗粒大小,采用分别排渣技术,对粒度较小的颗粒,从溢流口喷射状自动溢出;而较大颗粒则从布风板排大渣口排出,从根本上杜绝了只有一个排渣口而出现的堵塞现象。
2.3.6热风回风口有所不同
热风回风口设计在锅炉密相区的二次风位置,把冷却渣后的热风和其携带的极细的颗粒带入炉膛,这不仅能回收热量,还可以改善锅炉的流化质量和燃烧工况,提高锅炉燃烧效率。
2.4冷渣器改造的实施
拆除原有的风帽式布风板结构,改为密孔布风板结构;拆除原隔墙改为悬空隔板结构;取消冷渣器内部冷却水管,把原有的风箱改为4 个分风室,拆除原有的L 阀及附属管道,把冷渣器进渣管改为风控进渣,风源取自高压流化风。将原冷渣器的出渣端改为进渣端,原进渣端改为出渣端,在溢流排渣管的下部安装旋转给料阀控制冷却后的渣流量。在布风板出渣端下部安装大渣排放管并安装电动翻板门和电动插板门,控制大渣排放量。回风管改安装在第三风室的上部。
3.改造后运行情况
改造后,冷渣器进渣量的大小可以通过控制进渣管上的高压流化风量来实现,在锅炉满负荷(排渣量约为15 t/ h) ,排渣温度在100～140 ℃之间,回风温度可达350 ℃以上。在煤质变化较大(给煤量增加20 %～30 % ,设计值) 的情况下,1 台冷渣器也可保证锅炉排渣要求,冷渣器可实现连续、均匀、可靠排渣,改造达到预期的效果。从运行情况来看,1 台冷渣器即可满足锅炉最大负荷的需要,排渣温度在85～135 ℃之间,回风温度达到350 ℃以上,并且可以实现连续安全可靠排渣,改造取得圆满成功。
4.结束语
通过对原有的冷渣器进行技术改造,采用多通道射流床技术设计的新的冷渣器,具有结构简单、磨损小、排大渣能力强、冷却效果好、运行安全可靠、维护量小、煤种适应性强的优点。实际应用表明,本次改造是成功的,有效地解决了循环流化床锅炉的排渣难题,多通道射流床全风冷冷渣器技术值得推广应用。■
【参考文献】
［１］岑可法．循环流化床锅炉原理设计及运行．北京：中国电力出版社，1998．
［２］杨建华．循环流化床锅炉设备及运行．北京：中国电力出版社，2004．
【关键词】循环流化床锅炉；冷渣器；改造。
0.引言
近年来循环流化床锅炉因其燃料适应性广、燃烧效率、脱硫效率高等优点得到了迅速的发展,但是循环流化床锅炉普遍存在着受热面磨损、进料难和出渣难的问题,特别是循环流化床锅炉的排渣问题直接影响着锅炉的安全稳定运行。
华电乌达发电有限公司CFB 锅炉原设计采用无锡锅炉厂生产的480 t/ h 循环流化床锅炉配套的风水联合冷渣器,2005 年6月投运。在运行中存在着结焦、磨损、漏水漏渣、流化效果差排渣温度高、冷渣器内部堵渣等问题。2007 年通过采用多通道射流床技术,对原有的冷渣器进行了改造,取得了良好的效果。
1.原冷渣器存在的问题
1.1冷渣器流化风量不足
冷渣器流化风量不足，各风室的渣无法流化起来,尤其能翻过隔墙的渣量非常少。由于设计的风机压头不足,进入冷渣器的风量较小,在炉膛渣量较多放下来时,各个风室的渣很难流化起来,尤其三、四风室之间的隔墙更难翻过去,因而冷渣器内的渣得不到充分的冷却,冷却水温几乎没有变化,严重时引起冷渣器内结渣;同时各个风室上下部温度相差较大,上部有时达到300 ℃,而下部有时仅仅只有30 ℃。
1.2冷渣器大渣排渣口螺旋给料阀容易发生卡涩
原设计的大渣排渣口采用的是螺旋给料机,出口的给料阀在出渣时很容易卡涩,所配电机多次被烧坏。在电机烧坏时引起大渣堆积,进而使冷渣器内结渣。
1.3炉底输渣刮板机故障频繁
设计在冷渣器底部有一输渣刮板机,用来把渣输送到渣仓里面,但由于渣量大,颗粒粗,刮板机经常出现电机过载现象,使得输渣机频频跳闸,同时也使得输渣系统运行时冒灰特别严重,使得现场烟雾迷漫,环境卫生恶劣。
1.4冷渣器对大渣的排放能力较弱
由于煤种变化及碎煤系统的问题,入炉煤的颗粒较大,且煤中石头较多,使得排入冷渣器的渣粒相当一部分大于10mm ,在这种情况下,进入冷渣器的颗粒很难实现流化,也使得冷渣器内较容易堵塞结渣。
2.全风冷冷渣器的改造
2.1改造设计思想
针对存在的问题,改造设计时要求冷渣器具有传热系数高和连续冷却的功能,能及时连续有效地把排放出来的炉底渣迅速冷却到安全温度下;并且希望能达到以下目的。
2.1.1运行故障少,检修工作量少,做到长期稳定、安全、可靠地运行。
2.1.2能有效地回收炉渣的余热,提高锅炉的热效率。
2.1.3能改善流化质量,改善燃烧工况,提高锅炉燃烧效率。
2.1.4尽可能减少环境污染,提高灰渣的利用率。
2.1.5成本低、体积小、运行费用少。
2.1.6便于实现自动化、智能化和大型化。
2.2改造遵循的原理
以宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性为改造设计依据。从直观上看,密相气体流化床与处于沸腾状态的液体非常相像,在许多方面具有液体一样的特性。当4 个分室床体通过悬空隔板在水平方向连通后,根据粒位均一化原理,颗粒从料位较高的第一床层逐步流向料位较低的床层,另外对各分室采用不同的风速,在分室之间造成微压差,推动床料由第一床层向下一床层流动,最终从溢流口自由排出床外;而对于难以流化的较大颗粒则被高压流化风吹向排大渣口顺利排出,从而实现了冷渣器的顺利排渣。
2.3改造采用的技术特点
改造采用一种全新的思路,与原来锅炉厂家设计有很大的区别。把新改造的冷渣器简称为多通道射流床全风冷冷渣器。
2.3.1主要特点
冷渣器内部采用多通道射流床结构。渣室用隔板分开,风室分隔为若干个独立的风箱,每个风箱有单独的进风管和调节挡板,使冷渣器内部形成若干个独立的流化床结构;对于各射流床的配风,在保证料层良好流化的基础上采用不均匀布风,使各分床之间存在一定的风速差,从而实现渣由第一分床向下一分床的顺利流动。
2.3.2布风板的改造
摒弃了传统的风帽式布风板,采用阶梯密孔板型布风板,使布风更加均匀,无死角;无风帽的布风板结构减少了因风帽磨损、烧坏带来的停运次数,提高了设备的可靠性;阶梯型密孔布风板在布置时略向出渣口方向倾斜,减少渣在各床层间流动时的阻力,保证大渣的顺利排放。
2.3.3辅助吹扫结构的考虑
在阶梯型密孔布风板的前端,设计辅助吹扫结构,对于沉积在布風板上的,难以流化的较大物料,采用高压射流风进行定期吹扫,使其到达大渣排放口,顺利排出。采用辅助吹扫技术,有效解决大渣沉积的难题,减少了冷渣器内部结焦的可能,适应锅炉燃煤品质差、入炉煤颗粒度不均匀的状况。
2.3.4研究采用悬空隔板技术
在阶梯型布风板上布置悬空分室隔板,把冷渣器内部分成若干个独立的流化床,保证了颗粒从一个床层顺利流向另一个床层,同时为排大渣提供了通道。根据流化床“整个床层温度分布均匀”的性质,采用悬空隔板结构,提高冷渣器内各个分床的温度梯度,使高温渣按照一定的温降梯度冷却,防止高温红渣直接喷出,造成冷渣器内部结焦。
2.3.5精心设计排渣口
根据物料颗粒大小,采用分别排渣技术,对粒度较小的颗粒,从溢流口喷射状自动溢出;而较大颗粒则从布风板排大渣口排出,从根本上杜绝了只有一个排渣口而出现的堵塞现象。
2.3.6热风回风口有所不同
热风回风口设计在锅炉密相区的二次风位置,把冷却渣后的热风和其携带的极细的颗粒带入炉膛,这不仅能回收热量,还可以改善锅炉的流化质量和燃烧工况,提高锅炉燃烧效率。
2.4冷渣器改造的实施
拆除原有的风帽式布风板结构,改为密孔布风板结构;拆除原隔墙改为悬空隔板结构;取消冷渣器内部冷却水管,把原有的风箱改为4 个分风室,拆除原有的L 阀及附属管道,把冷渣器进渣管改为风控进渣,风源取自高压流化风。将原冷渣器的出渣端改为进渣端,原进渣端改为出渣端,在溢流排渣管的下部安装旋转给料阀控制冷却后的渣流量。在布风板出渣端下部安装大渣排放管并安装电动翻板门和电动插板门,控制大渣排放量。回风管改安装在第三风室的上部。
3.改造后运行情况
改造后,冷渣器进渣量的大小可以通过控制进渣管上的高压流化风量来实现,在锅炉满负荷(排渣量约为15 t/ h) ,排渣温度在100～140 ℃之间,回风温度可达350 ℃以上。在煤质变化较大(给煤量增加20 %～30 % ,设计值) 的情况下,1 台冷渣器也可保证锅炉排渣要求,冷渣器可实现连续、均匀、可靠排渣,改造达到预期的效果。从运行情况来看,1 台冷渣器即可满足锅炉最大负荷的需要,排渣温度在85～135 ℃之间,回风温度达到350 ℃以上,并且可以实现连续安全可靠排渣,改造取得圆满成功。
4.结束语
通过对原有的冷渣器进行技术改造,采用多通道射流床技术设计的新的冷渣器,具有结构简单、磨损小、排大渣能力强、冷却效果好、运行安全可靠、维护量小、煤种适应性强的优点。实际应用表明,本次改造是成功的,有效地解决了循环流化床锅炉的排渣难题,多通道射流床全风冷冷渣器技术值得推广应用。■
【参考文献】
［１］岑可法．循环流化床锅炉原理设计及运行．北京：中国电力出版社，1998．
［２］杨建华．循环流化床锅炉设备及运行．北京：中国电力出版社，2004．