CFB锅炉滚筒冷渣器喷渣的预防及治理

艾冲

摘  要：该文介绍了循环流化床锅炉滚筒冷渣器的原理、构造、作用及特点，对滚筒冷渣器在实际生产运行中出现的一些问题以及运维经验进行了分析总结。该文通过对滚筒冷渣器喷渣的现象、原因分析，对如何防止滚筒冷渣器出现喷渣现象提出了改造方案。通过优化滚筒冷渣器的运行方式，完善保护措施，对设备进行改造，从而大大降低了滚筒冷渣器喷渣事故的发生。

关键词：循环流化床锅炉;滚筒冷渣器;喷渣

中图分类号：TK229 文献标志码：A

0 引言

滚筒冷渣器是循环流化床锅炉排渣设备，它的安全稳定运行是保证循环流化床锅炉正常运行的基础。在实际的生产运行中，滚筒冷渣器存在“喷渣”的严重风险隐患，当滚筒冷渣器发生喷渣事故时锅炉的排渣量不受滚筒冷渣器转速控制，炉膛内大量的高温炉渣直接喷入滚筒冷渣器内部，由于排入筒体内的高温炉渣不能及时得到冷却，使高温的炉渣直接排入下一级链斗输渣机中，从而造成链斗输渣机严重烧损，进而造成锅炉整个排渣系统瘫痪，严重时会造成锅炉被迫停炉。对滚筒冷渣器喷渣事故的分析、处理、预防以及改造是值得进行深入研究的课题。该文就是根据循环流化锅炉滚筒冷渣器实际运行情况来分析循环流化床锅炉滚筒冷渣器运行中“喷渣”事故发生的原因并提出改进措施及方案。

1 设备简介

该公司锅炉为无锡锅炉厂生产的480 t/h循环流化床锅炉，锅炉排渣系统由4台滚筒冷渣器、链斗输渣机和斗提机组成。锅炉排渣形式为下部排渣，设置4个排渣口分别对应4台滚筒冷渣器，滚筒冷渣器出口布置链斗输渣机，链斗输渣机出口输送至斗式提升机，逐级将锅炉排渣输送至渣仓内。

2 冷渣器在锅炉中的重要性

锅炉滚筒冷渣器的稳定运行，是保证锅炉稳定运行的基础。冷渣器的故障是导致锅炉被迫停运以及减负荷运行的主要影响因素之一。锅炉排渣系统的安全稳定是循环流化床锅炉安全稳定运行的必要条件。从运行的实际情况来看，“喷渣”是滚筒冷渣器运行中存在的突出问题之一。

3 冷渣器喷渣原因分析

3.1 冷渣器喷渣与本身结构有较大关系

滚筒冷渣器之所以能实现滚筒不转时不排渣，转动时排渣量与转速基本成正比，是与本身构造有关[2]。炉膛内部的床料通过锅炉底部落渣管进入滚筒冷渣器，在冷渣器停止状态下在滚筒冷渣器入口处会形成一个渣堆，炉膛内部的高温灰渣落入滚筒冷渣器内部后，会被滚筒冷渣器筒体通入的冷却水冷却，灰渣快速冷却后密度会增大，流动阻力增大，炉膛内物料与滚筒冷渣器内物料压力达到平衡，所以物料不会再向滚筒冷渣器内流动。

冷渣器内部是一系列螺旋排列的小斗，当冷渣器转动时通过这些小斗把炉渣输向冷渣器尾部出渣口。滚筒冷渣器转动时炉渣向排渣出口移动的同时，入口处灰渣的高度随之降低，使炉膛内部物料的平衡被打破，炉膛内部的高温物料随之排入滚筒冷渣器内部，从而维持物料平衡，所以随着滚筒冷渣器转速的升高，锅炉的排渣量随之增大，当冷渣器转速升高后，滚筒冷渣器入口部分的物料温度也随之逐渐升高，密度也会随之降低，锅炉炉膛内部的床料想达到平衡状态就需要更高的物料高度，但是滚筒冷渣器筒体高度是有限制的，当滚筒冷渣器入口部分的物料温度达到一定程度，不能维持炉膛内部物料平衡时，炉内高温炉渣就会一直向滚筒冷渣器内部流动，这时就会发生滚筒冷渣器“喷渣”。

3.2 冷渣器间歇性进渣

滚筒冷渣器入口渣封的形成与进渣速度、连续性以及其入口储存的渣量有关系。如果下渣管内不能形成连续的渣流，从炉膛进入下渣管的风和热渣便会形成气力输送状态，从而破坏渣封。当滚筒冷渣器落渣管中的炉渣流动速度过快时，细渣在落渣管内流速快，而粗渣流速慢，落渣管中部就会形成断流现象，落渣管出口的地方出现空缺，这样就无法形成有效的渣封[1];如果筒体底部渣量过少，下渣管出口位置同样易出现空缺，也难以形成良好的渣封，进而造成喷渣。

3.3 运行原因

由于滚筒冷渣器不具备选择性排渣的能力，所以锅炉排渣过程中细颗粒的排出量较大。在排渣过程中，如果床料中细颗粒份额偏高，床渣的流动性好，此时细渣流动快，粗渣流动慢，后面的粗渣会跟不上前面的细渣，导致下渣不连续，从而破坏渣封[1]。炽热的、流化极好的床料会携带气体，经下渣管喷涌进入冷渣器，形成从锅炉下渣口到冷渣器进渣口的渣、气两相流气力输送，导致排渣不可控，出现“喷渣”问题。

4 滚筒冷渣器喷渣危害

发生“喷渣”事故时，炉膛内部大量高温炉渣在极短的时间内喷入滚筒冷渣器内，造成锅炉床温降低，影响锅炉正常燃烧，如果不能及时控制“喷渣”，甚至会导致锅炉被迫停炉。由于从喷渣开始到其造成破坏性影响只有不到2 min的时间，运行人员难以及时发现，大量的高温炉渣在短时间直接进入滚筒冷渣器内部，会造成滚筒冷渣器过载跳闸。严重时，高温炉渣会直接穿过滚筒冷渣器喷入链斗输渣机内，造成输渣机链斗高温变形损坏。热渣涌出输渣系统外部很有可能造成火灾严重，威胁周围设备及工作人员的安全。

5 滚筒冷渣器喷渣的预防及治理

5.1 运行调整

将锅炉入炉煤的粒度分布控制在滚筒冷渣器有效工作范围内。为了改善炉内流化状态。检修时应及时更换磨损严重、流量偏差较大的风帽，避免由于风帽风阻不均匀导致的流动恶化[1]。从而避免鍋炉各排渣口炉渣粒径分布出现大的偏差。在运行中，应尽量避免发生床压大幅波动，通过优化布风结构，控制床压波动，减轻动力源波动对锅炉排渣的影响。

5.2 增设滚筒冷渣器喷渣预警保护

锅炉运行中能够反应出滚筒冷渣器喷渣的参数主要有床压、风室压力、冷渣器出口水温等，从原理上说以上参数均可以用作冷渣器喷渣的保护，但由于床压及风室压力很容易受到其他的参数的扰动，且锅炉底部床压本身就很不稳定，不适合作为滚筒冷渣器喷渣的保护。滚筒冷渣器出口水温虽然存在一定滞后性，但其相对较为稳定，作为滚筒冷渣器喷渣的保护比较适合，通过对多次冷渣器喷渣工况及锅炉正常运行中滚筒冷渣器出口水温变化规律进行分析，设置锅炉冷渣器出口水温温升率大于0.4 ℃/18 s或

1.5 ℃/1 min为滚筒冷渣器联锁跳闸保护。

5.3 增加冷渣器就地视频监视系统

因为冷渣器发生喷渣前期冷渣器入口膨胀节及端盖的不严密处往往会有大量火星喷出，所以在冷渣器就地安装监视摄像头，加强对冷渣器的监视。当监盘人员通过视频画面发现冷渣器入口膨胀节及端盖处有热渣喷出时，及时远程停止冷渣器运行，将冷渣器喷渣控制在萌芽状态，防止喷渣进一步扩大。

5.4 滚筒冷渣器结构改造

从多次滚筒冷渣器喷渣造成链斗输渣机跳闸原因中可以看出，其主要是由于发生喷渣后冷渣器跳闸停止后仍有大量热渣涌入链斗输渣机，从而造成链斗输渣机跳闸。如果能够提高滚筒冷渣器内螺旋叶片的高度，在冷渣器发生喷渣时将热渣阻挡在冷渣器滚筒内防止大量热渣涌入链斗输渣机。将滚筒冷渣器中间一圈螺旋叶片加高350 mm，从而阻挡冷渣器热渣喷入链斗输渣机。螺旋叶片加高后的滚筒冷渣器如图1所示。

冷渣器转速由2.5 r/min加至5.3 r/min后持续运行20 min，通过冷渣器摄像头监视画面发现#3冷渣器喷渣，及时停止#3冷渣器运行，检查链斗输渣机内无热渣，床压及风室压力未下降。加高冷渣器螺旋叶片对喷渣只是起到一个阻挡作用，不会影响冷渣器的排渣量，冷渣器螺旋叶片加高改造前、后相同排渣量时，冷渣器冷却水温升未下降，也说明冷渣器改造后对冷渣器出力无影响。

6 结语

锅炉滚筒冷渣器能否安全可靠运行，直接影响着锅炉的稳定运行。如果冷渣器不能正常运行，锅炉只有被迫降负荷运行甚至被迫停炉。因此对冷渣器及其系统的改进，合理控制冷渣器的运行方式，能够有效防范冷渣器喷渣事故的发生，对保证循环流化床锅炉长期安全稳定运行具有十分重要的意义。通过对冷渣器运行方式的合理控制，冷渣器逻辑保护的不断完善，对冷渣器及其系统进行改进。再没有发生一次由于滚筒冷渣器喷渣造成链斗输渣机跳闸，进而影响锅炉正常运行的情况。

参考文献

[1]刘世雄.循环流化床锅炉滚筒冷渣器喷热渣原因分析及治理[J].内蒙古电力技术，2013（2）：107-109.

[2]綦金忠，郗厚站.滚筒冷渣器喷渣的预防处理及改造[J].产业与科技论坛，2011（12）：89-90.