300MW循环流化床锅炉滚筒冷渣器改造及其经济分析

林丽桃（山西平朔煤矸石发电有限责任公司,山西 朔州036800）

300MW循环流化床锅炉滚筒冷渣器改造及其经济分析

林丽桃
（山西平朔煤矸石发电有限责任公司,山西 朔州036800）

摘 要：某电厂2×300MW 机组循环流化床锅炉滚筒冷渣器自投运后一直存在出力不足，排渣温度高等问题，且运行周期短，设备内部已磨损变形，通过对其进行拆除内层水冷套、增加水冷管排等改造后，基本解决了滚筒冷渣器排渣难、排渣温度高等问题，提高了冷渣器的排渣效率，保证了滚筒冷渣器长周期稳定运行。

关键词：300MW机组；滚筒冷渣器；双层；改造；经济

0 引言

除灰及除渣系统是火力发电厂不可缺少的组成部分，随着锅炉容量增大，产生的灰渣也相应增多，据有关资料介绍，一座装机容量1200MW（4台300MW）规模的电厂每年产生的灰渣量约100万吨。因此，保证除灰除渣系统的安全运行，开展灰渣的综合利用以及使灰渣处理达到环保标准是目前火力发电厂灰渣处理面临的首要问题。

1 系统简述

某电厂2 ×300 MW 机组CFB 锅炉的除渣系统按一台机组为一个单元进行设计，采用连续机械排渣方案。每台机组配有四台冷渣器，两台滚筒冷渣器，靠近炉前；两台风水冷渣器，靠近炉后。

滚筒冷渣器每台处理渣量25t/h，进渣温度860℃，出渣温度≤150℃，冷却水采用凝结水，进水压力2.7MPa（设计压力4.0MPa）,进水温度54℃（夏季72℃），流量106m3/h.

风水冷渣器每台处理渣量37t/h，进渣温度900℃，出渣温度≤150℃，冷却水采用凝结水，进水压力2.7MPa（设计压力4.0MPa）,进水温度54℃（夏季72℃），流量100t/h。

从锅炉冷渣器排出的温度≤150℃的渣经旋转给料阀进入链斗式输送机，再经过斗式提升机最终提升至底灰库中贮存。系统采用连续运行方式，每台锅炉设有链斗式输送机2台，每台出力为85t/h，刮板长度约45m；斗式提升机两台，每台出力为85t/h，提升高度约30 m；链斗输送机和斗式提升机均采用耐磨耐热型。机械除渣系统的设备按满足锅炉MCR时最大排渣量且留有足够的裕量，其出力按不小于250%的裕量。

2 滚筒冷渣器的工作原理

滚筒冷渣器是CFB 锅炉的关键辅助设备之一，其主要分为百叶滚筒式和多管滚筒式两种。百叶滚筒式冷渣器在滚筒内壁上焊接有固定的螺旋叶片，螺旋叶片之间设计安装有许多纵向叶片，热灰渣进入内筒，在螺旋叶片的推动力下旋转前进，向出渣口移动，同时由纵向叶片携带灰渣到滚筒顶部然后下落，移动的过程中与外筒逆流的冷却水接触降温，以增强换热效果。

滚筒冷渣器其冷却主体由内外2 个滚筒组成，并形成双层密封套筒，中间间隙通过冷却水冷却。灰渣主要采用机械输送方式，滚筒在驱动装置带动下低速转动，筒体内部的灰渣在旋转叶片或其他作用力下缓慢向低温端移动。冷却水在水冷筒体、旋转水接头以及筒体外部回水管形成的冷却水回路中流动，将灰渣的热量带走。

3 实际运行中存在的问题

该厂2 ×300 MW 机组CFB 锅炉采用的滚筒冷渣器原设计也为双层水冷结构（以下统称为外层、内层），其设计出力为:0～25t/h ；出渣温度为:≤150℃（最高不允许超过200℃）。但自2009年调试运行开始两台机组的4台冷渣器均存在出力不够，排渣温度高等缺陷。截止2014年设备累计运行5年，设备内部已磨损变形，并发生泄漏，导致冷渣器内层部分堵塞，排渣温度也随之升高达到250℃甚至更高，同时导致链斗输送机运行温度超过额定温度（150℃） 造成轨道变形严重影响设备安全稳定运行。

除此之外，因进渣端温度高，4台冷渣器内层水冷套均不同程度漏水，密封组件开裂漏红渣，严重影响机组安全稳定运行。

4 改造方案论证

（1）拆除外层水冷套及螺旋片。1）增大了冷渣器内部冷却空间，延长灰渣在冷渣器内部的停留时间，从而提高冷渣器换热效率；2）减轻冷渣器本体重量，延长冷渣器驱动机构及支撑部分的使用寿命；（2）沿冷渣器筒体轴向均匀布置冷却水管排（ø57×8高压炉管4根并列，共8组），并用特制U型管卡固定，每组管排间距为580mm，管排与冷渣器筒壁法向成30°夹角，以延长了灰渣的停留时间，增加了冷却水管排的有效换热面积，降低排渣温度，提高了换热效率；（3）在每组冷却水管排末端安装一个U形滑轨，避免冷却水管排因热胀冷缩而导致的焊口开裂或泄漏现象；（4）将内层水冷套上的螺旋片加高100mm,增大冷渣器内部换热面积；（5）进渣端用耐高温浇注料填充，阻断高温灰渣与冷渣器端板、密封组件直接接触，避免端板、密封组件因高温而开裂，延长其使用寿命；（6）在冷渣器出渣端沿外筒壁制作安装一个冷却水进水联箱（钢管ø133×6），通过进水联箱将旋转接头进水管和管排的进水管联通；管排回水管穿过出渣端筒壁并紧贴于外筒壁一直延伸至距冷渣器进渣端处与冷渣器水冷层连通，然后通过冷渣器水冷层流回至旋转接头回水管）。

5 经济分析

（1）改造技术经济分析（见表1）

表1

（2）运行经济分析。1）设备重量。改造后的滚筒冷渣器总重量由改造前37t减轻至31t，减轻约6T，这样不仅有助于减轻设备支撑结构的载荷，延长设备驱动装置的使用周期；其次，设备重量减轻，能耗也随之降低，从而实现设备经济稳定运行；2）改造后试验分析。通过大量试验及实际数据进行分析论证，冷渣器改造后出力增大、排渣温度得到有效降低，能够实现长期稳定运行，同时便排渣温度也满足环保数据控制的要求，这样不仅为生产运行带来方便，而且为后续链斗输送机、斗提机等设备的稳定运行提供保障，更重要的是设备故障率降低，随之备品备件消耗量一定程度也得到控制，可以为公司在备品备件采购方面节省成本。

6 结论

通过对该厂滚筒冷渣器的优化改造，无论从经济成本还是运行指标均已达到设备预期目标，实际解决了滚筒冷渣器在循环流化床锅炉应用中常见的排渣量小，排渣困难，排渣温度高等效率低，运行周期短等问题，从使用效率与使用时间上大大地提高了其运行质量，为机组机组的稳定运行提供保障，满足了机组长周期运行的要求。