梁曉瑜，石廬

(浙江省火電建設(shè)公司，浙江 杭州 310016)

1 問題的提出

煤矸石循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、低污染、循環(huán)流化床(CFB)形式的鍋爐，這幾年在國內(nèi)新建機組中有著比較廣泛的應(yīng)用，主要原因是CFB鍋爐的燃燒效率高，燃料品種廣，可燃燒高灰分、高硫分、低揮發(fā)分的劣質(zhì)燃料，如煤矸石、褐煤、甚至木屑和工業(yè)可燃廢物等，因此也導(dǎo)致煤矸石循環(huán)流化床鍋爐比常規(guī)燃煤機組鍋爐的出渣量大幅增加，這就需要高效率的排渣系統(tǒng)，以避免鍋爐堵渣而導(dǎo)致運行事故的發(fā)生。山西昱光發(fā)電廠#1，#2鍋爐為煤矸石循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐爐底排渣系統(tǒng)采用了風(fēng)水式冷渣和滾筒式冷渣的2種組合，這種組合式冷渣系統(tǒng)可把CFB鍋爐的底渣從920℃ 冷卻到150℃以下，使底渣從冷渣器進(jìn)渣管落到冷渣器冷卻室內(nèi)。冷渣器冷卻室是一個小型流化床，分為4個床(區(qū))，分別為高溫床、中溫床I、中溫床II和低溫床。由一次風(fēng)機出口來的冷風(fēng)從冷渣器底部進(jìn)入，穿過布置在風(fēng)室上的布風(fēng)板和風(fēng)帽進(jìn)入到冷渣器的冷卻室內(nèi)，使床內(nèi)的渣粒處于流化狀態(tài)。一次冷風(fēng)與熱灰渣進(jìn)行直接換熱的同時完成對渣粒的輸送，并且一次冷風(fēng)被加熱后送回爐膛;同時，冷渣器內(nèi)布置水冷受熱面，也能有效地吸收冷渣器內(nèi)灰渣的熱量，直至把冷渣器出口灰渣溫度降到150℃以下，再輸送到鏈條輸送機，最后至渣倉。冷渣器工作原理如圖1所示。

機組整套啟動過程中發(fā)現(xiàn):機組在低負(fù)荷工況下，排渣系統(tǒng)每值要堵渣兩三次，機組負(fù)荷上升后，排渣系統(tǒng)每值堵渣5～12次，冷閘器甚至跳閘2～4次，機組排渣系統(tǒng)的排渣品質(zhì)得不到可靠保證，直接影響機組168 h滿負(fù)荷試運行及商業(yè)運行后機組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為此，必須對整個排渣系統(tǒng)的安裝以及控制策略進(jìn)行優(yōu)化和改造。山西昱光發(fā)電廠#1，#2鍋爐排渣系統(tǒng)存在以下2個方面的問題:

圖1 冷渣器工作原理圖

(1)冷渣器跳閘之后再次啟動時，冷渣器電動機出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)并立即跳閘。通過檢查發(fā)現(xiàn)，冷渣器的8個支撐滾軸沒有全部受力，在熱應(yīng)力的作用下，冷渣器偏離中心軸線運轉(zhuǎn)，使冷渣器兩端的主軸承摩擦力增大，再加上冷渣器內(nèi)部灰渣所受重力的作用，最終導(dǎo)致冷渣器的電機超負(fù)荷而無法正常啟動。

(2)當(dāng)機組帶到滿負(fù)荷(300 MW)時，冷渣器經(jīng)常出現(xiàn)堵渣現(xiàn)象，在對冷渣器的各部位進(jìn)行清理時，發(fā)現(xiàn)堵渣部位主要是冷渣器入口管道及冷渣器內(nèi)部，并且灰渣結(jié)焦現(xiàn)象嚴(yán)重，焦塊的直徑一般為60～150 mm。這時，灰渣結(jié)焦更容易導(dǎo)致冷渣器內(nèi)部管道及受熱面的磨損，降低冷渣器的使用壽命。

2 解決措施

2.1 滾筒冷渣器機械參數(shù)調(diào)整

滾筒冷渣器按逆時針方向旋轉(zhuǎn)排渣，調(diào)整滾筒冷渣器基座上的8個支撐滾軸，使冷渣器左側(cè)4個支撐滾軸的支撐力略小于右側(cè)4個支撐滾軸的支撐力，促使8個支撐滾軸均勻受力。在調(diào)整冷渣器的8個支撐滾軸時，一定要控制冷渣器在同一個中心軸線上運行，否則會使冷渣器偏離中心軸線而導(dǎo)致摩擦力增大，也就相應(yīng)減小了冷渣器的負(fù)載能力，從而使冷渣器電機很容易處于過負(fù)荷運行狀態(tài)。

機組低負(fù)荷運行時排渣量比較小，隨著機組負(fù)荷的增加，鍋爐的排渣量相應(yīng)增加，冷渣器的負(fù)荷也同時增大，要減少灰渣在冷渣器內(nèi)的堆集量，就要增加冷渣器的轉(zhuǎn)速。機組低負(fù)荷運行時，需把滾筒冷渣器轉(zhuǎn)速定在額定轉(zhuǎn)速的50%左右，再根據(jù)出渣量的大小控制投運滾筒冷渣器的數(shù)量，避免因滾筒冷渣器轉(zhuǎn)速低、鍋爐排渣量大而導(dǎo)致灰渣在冷渣器內(nèi)部堆集，可以保證冷渣器在機組低負(fù)荷工況下運行時的負(fù)載能力。

定期檢查冷渣器各轉(zhuǎn)動部件是否有損壞，并定期加潤滑油。

2.2 冷渣器控制策略優(yōu)化

2.2.1 風(fēng)量控制參數(shù)優(yōu)化

冷渣器內(nèi)部結(jié)焦的主要原因是進(jìn)入冷渣器內(nèi)的底渣含碳量偏大，所以在冷渣器中的床料未冷卻到設(shè)計溫度就進(jìn)行排渣，很容易造成冷渣器內(nèi)部部件的變形，進(jìn)而影響冷渣器的使用壽命和流化狀態(tài)。在機組運行狀態(tài)下，冷渣器不能長時間處于停用狀態(tài)，長時間停用，冷渣器中的床料在水蒸氣的作用下會發(fā)生黏結(jié)，出現(xiàn)低溫結(jié)焦現(xiàn)象，所以要不定期地切換每臺冷渣器的工作狀態(tài)，這也是防止冷渣器堵渣的有效方法之一。

床層結(jié)焦有2個原因:一個原因是床層溫度過高而導(dǎo)致的高溫結(jié)焦;另一個原因是床層流化狀態(tài)不好，出現(xiàn)局部死區(qū)引起床料堆積，形成結(jié)焦［1］。所以，為了防止床層結(jié)焦，在實際運行中要求做到:

(1)在鍋爐啟動及低負(fù)荷運行時，進(jìn)入布風(fēng)板的一次風(fēng)量必須大于最小給定值，以保證爐內(nèi)具有足夠的流化風(fēng)速，使密相區(qū)達(dá)到一定的還原性氣氛，保證密相區(qū)有一定的燃燒份額。物料在不缺氧狀態(tài)下燃燒時，燃燒效率高，較大的顆粒也不易沉積，這時爐渣含碳量也偏低，床層也就不容易出現(xiàn)結(jié)焦，排渣也相對容易控制。

(2)運行過程中防止床層結(jié)焦最有效的措施是迅速減少給煤量、增加進(jìn)入外置式換熱器的物料量或增大總風(fēng)量，特別是應(yīng)該增大流經(jīng)布風(fēng)板的一次風(fēng)量，相應(yīng)減少二次風(fēng)量，這樣可以有效控制風(fēng)、煤配比。所以，風(fēng)、煤量測量的準(zhǔn)確性就顯得更加重要［2］。

改造床層差壓的測量方式，提高床層差壓的測量精度:

(1)減小床層差壓變送器的測量跨度，由原來的13 m改為5 m，提高風(fēng)量控制靈敏度。

(2)把風(fēng)壓測量變送器由人孔旁移到爐前，減少由人孔門漏風(fēng)引起的風(fēng)量測量不準(zhǔn)現(xiàn)象。

2.2.2 冷渣器進(jìn)、出口閥控制優(yōu)化

當(dāng)機組帶到滿負(fù)荷運行時，最少要投入3臺冷渣器才能滿足鍋爐的排渣要求。各冷渣器的進(jìn)口管道直徑為? 325 mm，60～150 mm的焦塊很容易排出，如果一直把冷渣器的進(jìn)、出口閥全開，爐膛的床壓很難控制，會影響床層與受熱面間的換熱。為有效控制冷渣器入口的堵渣現(xiàn)象并降低床壓的控制難度，首先要定期將冷渣器入口閥全開一次，減少焦塊在冷渣器進(jìn)口的堆集;其次，調(diào)整冷渣器入口閥的安裝位置，把冷渣器入口閥提升到比較靠近爐膛底部的位置，減少排渣管道的緩沖量，也就減少了灰渣的積壓。這時，只有少量的灰渣在冷渣器入口閥前堆積并在高速流化風(fēng)的作用下很容易被吹浮起來，灰渣不會因積壓而無法排放，當(dāng)有大顆粒的灰渣在入口管道堆積時，只要將冷渣器入口閥全開，灰渣中的焦塊也就自然地落入冷渣器內(nèi)。

3 結(jié)束語

山西昱光發(fā)電廠的排渣系統(tǒng)經(jīng)過改造后，鍋爐底部排渣系統(tǒng)的堵渣現(xiàn)象得到了很好的控制，而且有效減少了冷渣器內(nèi)部的結(jié)焦現(xiàn)象，提高了冷渣器在機組運行過程中適應(yīng)負(fù)荷變化的能力，降低了冷渣器排渣的波動量，增強了機組運行的安全、穩(wěn)定性，可為今后處理同類型機組的排渣問題提供借鑒。

［1］周寶欣，常煥俊.循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)問答［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［2］孫獻(xiàn)斌，王智微.國產(chǎn)300 MW循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計研究［J］.熱力發(fā)電，2001，30(6):2－6.

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