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1、3#循环流化床锅炉底渣系统优化改进单 位：动力生产管理部锅炉车间姓 名：魏斌日 期：2012年7月18日摘 要随着循环流化床锅炉的迅猛发展和环保与节能的要求，从循环流化床锅炉中排出的高温灰渣如何更好的处理的问题与矛盾日益突出。针对3#循环流化床锅炉底渣系统长期存在的运行问题，通过对循环流化床锅炉底渣系统的落渣管和冷渣器的分析和优化，结合3#循环流化床锅炉的实际情况提出了有效的改进方案。关键词：循环流化床锅炉；结焦；落渣管；冷渣器；优化改进目 录前 言113#循环流化床锅炉底渣系统简介21.1底渣系统21.1.1落渣管21.1.2冷渣器22落渣管改造22.1落渣管高度和入口开度改造22.2其他改
2、进措施52.2.1水冷壁绕弯管弯度设计52.2.2落渣管膨胀节膨胀量小62.2.3落渣管材质缺陷63冷渣器优化63.1一种新型底渣冷却的方法73.1.1冷渣器的工艺流程73.1.2冷渣器的原理83.1.3磨损问题93.1.4冷渣器的优点93.1.5结论10参考文献10致谢10前 言随着人们环保意识的日益增强，CFB锅炉技术作为一种清洁、高效、煤种适应性广的燃烧技术，越来越受到世界各国的重视。循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国内在这方面
3、的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。由于大容量CFB锅炉的底渣排放具有温度不稳定、排渣量不稳定、底渣颗粒度不均匀等特点，因此作为CFB锅炉枢纽工程的辅助设备底渣系统极易发生问题，如设计、选型处理不当，容易造成非正常停炉事故的发生。所以，底渣系统的安全平稳运行，成为锅炉长期安全平稳运行的重要课题。3#循环流化床锅炉底渣系统长期存在落渣管堵渣和冷渣器不下渣问题，本文通过对3#循环流化床锅炉落渣管和冷渣器现状的分析与介绍，针对3#循环流化床锅炉的实际情况提出切实可行的优化改进方案。以达到对底渣系统运行问题的处理
4、，从而保证锅炉的安全平稳运行。1 3#循环流化床锅炉底渣系统简介1.1 底渣系统锅炉底渣冷却采用的是水冷螺旋式冷渣器。底渣系统最重要的是落渣管和冷渣器，因此要改进底渣系统就的从落渣管和冷渣器下手。1.1.1 落渣管落渣管是底渣系统最主要的设备，底渣系统主要的问题就是落渣管堵塞，解决了落渣管堵塞问题也就相当于解决了底渣系统一大半的问题。1.1.2 冷渣器3#循环流化床锅炉使用的是水冷螺旋冷渣器，螺旋冷渣器是水冷夹套式的，在夹套内由冷却水进行冷却。螺旋冷渣器的速度由床压来调节，冷却后灰渣的温度将低于200。冷渣器也是底渣系统的重要设备，冷渣器的正常运行对底渣系统长期平稳有重要意义。2 落渣管改造2
5、.1 落渣管高度和入口开度改造循环流化床锅炉作为一种清洁煤燃烧新技术近几年在我国得以迅速发展，许多循环流化床锅炉设计制造单位在极力探索诸如冶理水冷壁磨损、提高高温分离器效率、冶理布风板风帽磨损等影响循环流化床锅炉安全经济运行的突出问题的同时却往往忽略了锅炉设计中的一些细节问题。然而这些细节问题有时却对锅炉的安全运行是致命的。这其中就有循环流化床锅炉落渣管因设计不当，造成堵渣停炉或落渣管从布风板上脱落造成落渣管穿孔处的水冷壁严重磨损。3#循环流化床锅炉就存在循环流化床锅炉因落渣管堵渣而长时间无法排渣最后导致停炉的事故以及落渣管从布风板上脱落导致一次风室积渣和水冷壁管严重磨损的事件。从固体流动的特
6、点我们可以知道粗大的固体颗粒在管道里流动易堵塞。粒度越大堵塞的可能性越大。固体颗粒在有锥度的管子里流动时从大管端流向小管端易堵塞，而从小管端流向大管端时则不易堵塞。根据这一原理，我们要减少循环流化床锅炉落渣管堵渣的可能性应从两方面入手：（一） 阻止床料中粗大的杂物（诸如炉内脱落的耐火材料、运行中产生的局部小焦块等）进入落渣管；（二） 避免排渣过程形成类似从大管流向小管的情况存在。要阻止循环流化床中粗大杂物进入落渣管我们应首先分析循环流化床锅炉运行中，布风板上粗大杂物的运动情形。从流态化理论我们知道气固两相处于快速流化状态时固体颗粒有类似于液体的特征，密度大的固体颗粒会沉入底部并有向容器底部最低
7、点运动的趋势。利用这一理论我们不难想象，流化床中粗大杂物的运动状态，它就像烧开的水里面的鸡蛋一样沉在锅底向锅底的最低点不停的运动。利用这一原理我们只要将落渣管的开口开在比布风板稍高的地方就能保证床层中的粗大杂物不能进入落渣管形成堵渣。另一方面要防止排渣过程形成类似从大管流到小管的情形，则只需在落渣管的入口处进行缩口即可。改造结构图如下图所示。其中图一为改造后的设计，图二为改造前的设计。从未改造前的图二我们可以看见，落渣管的上端口与布风板水冷壁管鳍片平齐，并与鳍片焊接在一起。落渣管之上是耐火材料。未改造前因落渣口水平位置低，且经常因落渣口处的耐火材料损坏，形成一个上大下小漏斗状的落渣口，所以经常
8、因床层中的粗大杂物堵渣。改造前的落渣管不仅易堵渣，且因入口处的耐火材料脱落造成焊口暴露在外磨损脱焊，易造成落渣管从布风板上脱落事故。改造过后将落渣管伸到布风板之上，床层内的焦块等杂物无法进入落渣管构成堵渣，同时在落渣管入口形成缩口进一步减小了堵渣的可能性。并且改造过后的落渣管与布风板水冷壁鳍片之间的连接焊口不再暴露在高温床料中，这就保证了落渣管不会从布风板上脱落。需要注意的是这一技改中伸入炉膛内的部分落渣管材质必须是可以耐1000以上高温的金属材料，否则会因落渣管烧断而技改失败。当选用的落渣管材料为耐磨金属时可以不考虑在伸入炉膛内的落渣管外敷设耐磨浇注料对落渣管进行防磨保护。2.2 其他改进措
9、施CFB锅炉经常发生落渣管堵塞，在疏通过程中，落渣管与水冷壁焊口开裂，水冷风室内的高压风通过焊口开裂处进入落渣管，与炉渣一起形成管内喷渣，易烫伤人员，喷渣严重时无法疏通落渣管，进而无法维持床压；而且由于落渣管与水冷壁焊口开裂，将水冷壁管撕裂泄漏，被迫停炉处理。2.2.1 水冷壁绕弯管弯度设计落渣管处的水冷壁采用绕弯设计，现场可测绘落渣管入口处水冷壁的绕弯弯度和水冷壁管子之间翅片宽度。如果设计安装不良，绕弯弯度不够，则会造成落渣管与水冷壁间距不足，而绕弯另一侧翅片宽度过大，落渣管与水冷壁间距较小没有达到规定的要求。因此翅片没有足够的膨胀量，锅炉开车运行时落渣管在向下膨胀作用力下，极易撕裂水冷壁，
10、造成水冷壁泄露。根据锅炉运行中落渣管、水冷壁绕弯及连接翅片的膨胀量重新测绘计算，设计合理的水冷壁绕弯弯度，落渣管与水冷壁间距应在50.5mm左右。改造后保证了足够的膨胀量。2.2.2 落渣管膨胀节膨胀量小在不影响冷渣器运行、便于维护的基础上，可以在原膨胀节下方增加一个小膨胀节来确保充足的膨胀量。2.2.3 落渣管材质缺陷要对落渣管进行质量检测，对落渣管的设计材质和实际材质主要化学成分进行对比。其中Mn含量过大使材质脆性增大，极易造成落渣管断裂。Ni含量过低降低了材质的柔韧性，易断裂，这是造成落渣管发生裂纹的重要原因。3 冷渣器优化冷渣器是CFB锅炉安全、高效运行的一个重要辅机。如果冷渣器在运行
11、中出现故障不能排渣，直接导致炉膛内料层厚度增加，被迫调整多元燃料配比（提高入炉燃料发热量）、风机风量（使空气与入炉燃料均匀混合达到完全燃烧）甚至减负荷运行，给操作人员在运行操作中增加了较大难度，也给CFB锅炉安全运行带来了很大的安全隐患和经济损失。所以对冷渣器故障的分析、处理和预防是非常重要的。冷渣器是保证流化床锅炉安全高效运行的重要部件。冷渣器的不正常工作是导致被迫停炉和减负荷运行的主要原因之一。也是制约着CFB锅炉大型化发展的重要因素。因此，冷渣器的可靠运行是CFB锅炉连续、可靠、经济、安全运行的必要条件。3.1 一种新型底渣冷却的方法为了使冷渣器不受底渣粒度的限制，既具有热量直接被锅炉回
12、收利用，又能够对灰渣具有选择功能，本文提出一种安装在炉底一次风室内，利用锅炉一次风来冷却底渣。为循环流化床底渣冷却提供一种新的思路。3.1.1 冷渣器的工艺流程冷渣器的结构如图1所示从图中可以看到，锅炉底渣从炉膛通过排渣阀中定向风帽的流化空气量来控制，底渣经过落渣管进人炉底一次风室内，一次热风从热风道进人一次风室与底渣在混合，为了增加底渣与热风混合效果，在风室内安装有增加大渣停留时间的迷宫结构，迷宫由多孔板组成，热风携带底渣通过分离装置时，大颗粒渣被分离下来落人底渣冷却室，底渣冷却室用锅炉一次冷风或高压流化风来流化底渣，把底渣进一步冷却到要求的温度，携带细颗粒的空气通过分离装置后由风室通过流化
13、风帽进人炉膛。分离装置根据需要可以选用槽形分离器、百叶窗分离器、多管旋风分离器、筛分分离和旋风分离器或其它形式的分离器，其主要目的是把粗渣分离，而未燃尽的细颗粒碳和大量未完全反应的CaO粒子通过风帽进人炉膛，尽量减少风帽的磨损。3.1.2 冷渣器的原理（一） 冷却对于CFB锅炉，锅炉的一次风量一般是底渣流量的10一20倍，热风温度通常也在2025的范围内，当然，随着锅炉参数的提高一次风温度要高，通常也在30 以下，因此只要大量的一次热风与底渣混合良好，完全有可能把底渣冷却到250350左右，然后再用冷风把底渣冷却到满足底渣输送系统所要求的温度。为了使底渣在进人风室后与热风混合，满足大颗粒底渣有
14、足够的停留时间，我们采用迷宫形式设计，大渣在进人风室后与迷宫板多次接触碰撞，增加大渣与热风接触的时间，同时迷宫板起到中间蓄热片的作用，强化大渣的冷却效果。（二） 分离为了减轻返回炉膛细渣对炉膛流化风帽的磨损，我们在风室内装有分离装置，该分离器可以选用槽形分离器、百叶窗分离器、多管旋风分离器、筛分分离和旋风分离器或其它形式的分离器，分离效率的设计要根据锅炉燃煤情况和风帽的磨损来进行考虑，对于高灰低硫燃料，分离效率可以设计得高一些，对于低灰高硫煤，如石油焦，为了提高锅炉效率和石灰石的利用率，分离效率可以设计得低一些，以增加细灰的返回量。3.1.3 磨损问题为了防止风室的磨损，整个风室敷设浇注料或耐
15、磨材料，迷宫板采用耐磨铸铁或其它耐磨材料制成。3.1.4 冷渣器的优点（一） 底渣蓄热直接被锅炉回收利用，提高了锅炉热效率，降低锅炉煤耗。（二） 这种底渣冷却器，完全是利用风来冷却，系统简单，节约投资，节约水资源。（三） 使用风室底渣冷渣器使锅炉可用率大大提高。（四） 降低厂用电。（五） 具有选择和细灰返回到炉膛的功能，未燃尽的细颗粒碳和大量未完全反应的CaO粒子从炉底风帽均匀返回炉膛进行循环燃烧，更有利于提高未反应的CaO细颗粒的利用率和未燃尽炭的燃烧效率。通过大渣不断排出和细灰不断返回，降低炉膛密相区颗粒的粒度，有利于减轻密相区的磨损。（六） 运行维护方便而简单。3.1.5 结论以上所提出
16、在一次风室中利用一次热风和一次冷风来冷却CFB锅炉底渣的一种方法，该方法目前还处在设想和研究阶段，但从冷却、磨损和分离等方面分析得出该种冷渣器是完全可行的，经过理论计算分析，这种形式的冷渣器几乎可以适应所有煤种，这种冷渣器一旦成功运行将会产生巨大的经济效益。参考文献1 徐宁，郑永利等.热电站车间工艺技术操作规程.2009-72 郑国栋，王鑫武.热电站CFB锅炉岗位培训资料.2007-23 肖峰，王冬福.流化床锅炉一种新型底渣冷却的方法.锅炉技术.2007,38(2)4 李世栋，徐玉陵.CFB锅炉落渣管改造.齐鲁石油化工.2010,38(4):3363375 田华，刘衍平，齐纪渝.循环流化床锅炉冷渣器的特性分析.华北电力大学.致谢转眼间来公司已经一年了，在此，我由衷的感谢师傅们的帮助，同时也感谢在工作中所有关心和帮助过我的领导和同事，祝大家身体健康，工作顺利！