楊光明

摘 要：分析了國(guó)粵（韶關(guān)）電力有限公司2×350 MW循環(huán)流化床超臨界凝氣發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中冷渣器出力不足的問(wèn)題，并總結(jié)了改造措施和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;冷渣器;改造

0 引言

作為優(yōu)秀的潔凈煤燃燒技術(shù)之一，循環(huán)流化床鍋爐憑借其多種優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用及迅速發(fā)展。冷渣器作為循環(huán)流化床鍋爐排放底渣的冷卻設(shè)備，是工藝系統(tǒng)中的重要一環(huán)，直接影響整個(gè)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行安全性。

國(guó)粵（韶關(guān)）電力有限公司2×350 MW循環(huán)流化床超臨界凝氣發(fā)電機(jī)組，主要燃料摻燒煤矸石等低熱值燃煤，排渣量大，最高時(shí)達(dá)到每天共計(jì)約2 000 t。每臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)配套6臺(tái)水冷滾筒式冷渣器，而由于種種原因，實(shí)際冷渣器設(shè)備的排渣出力不能滿足設(shè)計(jì)值（一臺(tái)爐相差30 t/h），機(jī)組無(wú)法提升到滿負(fù)荷狀態(tài)，威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 冷渣器特點(diǎn)對(duì)比

經(jīng)過(guò)循環(huán)流化床鍋爐的長(zhǎng)期實(shí)踐檢驗(yàn)，目前我國(guó)電站循環(huán)流化床鍋爐中裝備和應(yīng)用范圍較廣的冷渣器主要集中在水冷滾筒式和風(fēng)水聯(lián)合流化床式兩種。部分生產(chǎn)廠家還引進(jìn)過(guò)風(fēng)冷式鋼帶冷渣器、氣墊床冷渣器等型式，也有廠家基于水冷滾筒式和風(fēng)水聯(lián)合流化床式兩種冷渣器進(jìn)行改進(jìn)，形成了各類優(yōu)化型產(chǎn)品，但都沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。

下面對(duì)最主流的兩種冷渣器型式的選擇進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比說(shuō)明。

1.1? ? 滾筒式冷渣器

滾筒式冷渣器一般由雙層套筒、進(jìn)出渣口、進(jìn)出冷卻水接口、傳動(dòng)裝置、底座和控制部分等組成，根據(jù)受熱面的布置差異，又主要可分為百葉滾筒式和多管滾筒式（又稱“蜂窩滾筒”）兩種。其區(qū)別是前者在滾筒內(nèi)壁上焊接設(shè)置了螺旋狀葉片，在葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，灰渣被帶動(dòng)從進(jìn)渣口向出渣口緩慢移動(dòng)，并通過(guò)葉片與筒身的熱傳導(dǎo)，與冷卻水充分接觸換熱;后者類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的管殼式換熱器，灰渣在管內(nèi)被移動(dòng)，水在管外流動(dòng)。進(jìn)出渣裝置上一般設(shè)置負(fù)壓風(fēng)，防止灰塵外冒，污染生產(chǎn)環(huán)境。

1.2? ? 風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器

風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器屬于流化床式冷渣器，流化床式冷渣器在我國(guó)早期研制鼓泡流化床鍋爐時(shí)曾得到過(guò)發(fā)展，后來(lái)多種其他技術(shù)方案基本被廢棄，使用冷風(fēng)流化、水冷冷卻的風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器得到保留。

風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器由箱式結(jié)構(gòu)、進(jìn)出渣口、進(jìn)出風(fēng)口、進(jìn)出冷卻水口、壓縮空氣接口、底座、埋刮板輸渣機(jī)和控制部分等組成。在進(jìn)渣管上布置導(dǎo)向風(fēng)帽，循環(huán)流化床大渣被風(fēng)輸送進(jìn)入各分級(jí)冷卻室，并被高壓風(fēng)吹動(dòng)形成流化狀態(tài)，冷卻室中布置用于回收熱量的水冷管束，流化渣體與管束進(jìn)行充分換熱后排出，被輸渣機(jī)帶至下一級(jí)。當(dāng)風(fēng)管發(fā)生堵塞時(shí)可用另一路高壓氣源進(jìn)行吹掃疏通。

1.3? ? 大型CFB的冷渣器選用

長(zhǎng)期以來(lái)，滾筒式冷渣器在國(guó)內(nèi)中小型機(jī)組中應(yīng)用十分廣泛和成熟，后來(lái)也逐步在大容量機(jī)組（300 MW）中得到了驗(yàn)證。而近年，循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)一步迅速大型化，不僅350 MW級(jí)別循環(huán)流化床鍋爐得到日漸廣泛的應(yīng)用，高達(dá)600 MW級(jí)循環(huán)流化床鍋爐也已經(jīng)在四川白馬電廠投運(yùn)，還有貴州威赫電廠660 MW清潔高效超超臨界CFB機(jī)組、廣東國(guó)粵韶關(guān)綜合利用發(fā)電（擴(kuò)建）700 MW CFB示范性項(xiàng)目也在籌備之中。

風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器可以使循環(huán)流化床鍋爐排放的約900 ℃的灰渣冷卻到150 ℃以下，冷卻能力較強(qiáng)。另外，也可以選擇在室內(nèi)對(duì)未燃盡的顆粒繼續(xù)燃燒，并篩選出細(xì)灰和細(xì)石灰石顆粒，通過(guò)返料風(fēng)送回爐膛的方式進(jìn)行選擇性回收。而滾筒式冷渣器存在的問(wèn)題是底渣處理能力較為有限，面對(duì)大型機(jī)組排渣量巨大的問(wèn)題，只能通過(guò)增加冷渣器數(shù)量解決。因此，部分工程又開始研究嘗試風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器在大型機(jī)組中的應(yīng)用。

然而，風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器對(duì)來(lái)煤粒度要求比較嚴(yán)格，也就是對(duì)上游二次破碎設(shè)備要求很高。煤種變化大或煤的破碎粒度可能達(dá)不到要求，是限制風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器在大型循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用的主要原因。

1.4? ? 冷渣器對(duì)比表

下面將滾筒式冷渣器和風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器的主要特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

2 本工程冷渣器的應(yīng)用

通常選擇冷渣器型式是基于煤質(zhì)灰分、破碎粒度、風(fēng)量、鍋爐零米空間、成本等因素考慮。當(dāng)灰分高、粒度大、用風(fēng)量高時(shí)，宜優(yōu)先選用滾筒式冷渣器。在中小型機(jī)組中，因?yàn)轱L(fēng)水聯(lián)合式冷渣器的問(wèn)題而改為滾筒式冷渣器的案例亦較多。

本工程原用滾筒式冷渣器，冷渣器冷卻水取自凝結(jié)水，已長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行并獲得一定運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。受場(chǎng)地限制，如需增容，需拆除原有冷渣器，工程量大;同時(shí)考慮為后續(xù)工程（包括700 MW CFB擴(kuò)建示范性項(xiàng)目）做進(jìn)一步技術(shù)儲(chǔ)備和對(duì)比分析，故本次改造不再采用原滾筒式冷渣器，而是試驗(yàn)性地增設(shè)一臺(tái)具有新型專利技術(shù)的30 t/h風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器，如圖1所示。

因此，本改造是較為少見的工程案例。

2.1? ? 換熱分析

進(jìn)渣溫度t1=980 ℃，設(shè)定出渣溫度t2=150 ℃;凝結(jié)水進(jìn)水溫度t3=36 ℃，設(shè)定出水溫度t4=95 ℃;高壓流化風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度t5=50 ℃，出風(fēng)入爐溫度t6=350 ℃。

水的比熱容為C水=4.186 8 kJ/（kg·K），熱風(fēng)比熱容為C風(fēng)=1.350 8 kJ/（kg·K），根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和其他文獻(xiàn)，渣的比熱容可取C渣=0.8～1.0 kJ/（kg·K），本文取1.0 kJ/（kg·K）。

根據(jù)熱平衡原理：

Q渣=Q水+Q風(fēng)

即：

C渣P渣（t1-t2）=C水P水（t3-t4）+C風(fēng)P風(fēng)（t5-t6）

通過(guò)計(jì)算比較，即使忽略風(fēng)的冷卻作用，即取Q風(fēng)=0，冷卻30 t/h灰渣所需要的水量也僅約100 t/h，而目前可提供的冷卻水在150 t/h左右。