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关于600MW CFB锅炉排渣系统配置的探讨

  摘要:排渣系统是否能够正常运行,直接关系着600MWCFB锅炉乃至整个机组是否能够健康、经济地接带负荷,对机组顺利完成生产指标和任务具有至关重要的影响。排渣系统配置的合理性更是成为该炉型能否经济运行的关键,尤其是燃用低热值劣质煤时。对排渣系统的设备配置、排渣系统的运行进行了分析,重点介绍了600MW CFB锅炉排渣系统配置与选型。
  关键词:CFB锅炉;排渣系统;性能;选型
  作者简介:张宗珩(1966-),男,山西右玉人,中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司总经理,高级工程师;王引成(1971-),男,山西广灵人,中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司,工程师。(山西?朔州?036800)
  中图分类号:TK227.3?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)21-0147-03
  在CFB锅炉的家族中,600MW无疑是个不折不扣的“巨人”,这个巨人的“吃喝拉撒”非比寻常(吃——入炉煤、喝——送风、拉——排渣、撒——烟气),只有协调好巨人的需求,才能让它健康生存。可见,排渣系统是否能够正常运行,直接关系着该锅炉乃至整个机组是否能够健康、经济地接带负荷,对机组顺利完成生产指标和任务具有至关重要的影响。我国的CFB锅炉多数燃用高灰低热值煤,灰渣量大、渣温高、渣粒不均匀,冷渣、输渣问题未得到很好的解决,冷渣器堵塞、结焦、冷却系统泄漏、机械故障等现象时有发生,这成为导致锅炉被迫停运或减负荷运行的主要原因之一。因此,如何使排渣系统在实践中较好地服务于主机,以及如何掌握并熟练操作机组所配套的排渣设备,对机组的稳定运行具有重要意义。
  一、排渣系统的组成
  1.国内CFB锅炉排渣设备
  循环流化床锅炉的排渣方式可分为湿式排渣和干式排渣两种,湿式排渣由于水淬后的灰渣活性变差,不宜于灰渣的综合利用,灰渣物理热损失较大,不作推广使用。干式排渣是CFB锅炉推广采用的主要排渣方式,一般干式排渣系统由冷渣设备、输渣设备、储渣仓等设备组成。目前国内运行的干式冷渣设备主要有以下几种。
  (1)滚筒式冷渣器。热渣进入滚筒后沿其内筒壁螺旋槽道前进,内外筒夹套内通过冷却水与热渣进行表面逆向换热。在煤质一定的情况下,滚筒冷渣器排渣的粒比度相对稳定,由于返料器回料腿布置在密相区下部,滚筒冷渣器排出的渣不仅仅有大粒底渣,还包含有大量的循环灰,对循环灰量的控制起到了很大的作用。
  (2)钢带风冷式冷渣机。该设备结构主要由大量条形耐热钢板组成,两侧链条带动低速前进,热渣落在钢板上受到负压通风后大面积冷却至200℃,冷风吸热升温至300~400℃,可当做送风利用,只适合于大型CFB锅炉。
  (3)风水共冷式流化床冷渣器(简称风水冷渣器)。该冷渣器利用流化床的气固二相流特性传热,以风冷为主,水冷为辅(下表1),冷渣温度随风量增加和渣量的减少而降低,冷渣效果较好。冷渣器内无机械设备,无需单独设置流化风机。
  表1给出了煤质2800Kcal/kg、一次风压稳定,输渣量一定,负荷300MW、床温870℃左右时风水冷渣器流化风量(33℃)和冷却水(62℃)单一因素变化对排渣温度的影响。不难看出:流化风量对排渣温度的影响远大于冷却水量。
  风水冷渣器根据排渣量的多少分有几个仓室。各个仓室的冷却风量都有设计值,其回风作为上二次风送回炉膛。由于没有独立的送风设备,大都取自一次风系统或者高压流化风系统。这样,运行中应及时根据送风设备的出力进行风量调整。风机出力增加,风压增加,在渣量和流化风门开度不变的情况下,冷却流化风量增大,刚度增强,冷渣器内灰渣的终端沉降速度受风的影响而减小,粒径相应的灰渣重新被送回炉膛。风机出力降低,冷却风量随之减小、刚度减弱,排渣温度虽然升高,但回送的细灰较少。可见,风水冷渣器对循环灰的控制是根据冷却流化风量的大小有选择性地进行的。另外,实践经验证明,与滚筒冷渣器相比,同出力的风水冷渣器的进渣速度要快得多。
  2.CFB锅炉的输渣设备
  目前国内应用的输渣设备主要有刮板输渣机、耐温皮带输渣机、斗式提升机、链斗输送机、正负压气力输渣设备等。国内典型的排渣系统有:
  (1)由滚筒冷渣器、灰刮板、斗式提升机、储渣仓等组成的机械排渣系统。该系统在220t/h以内的CFB锅炉使用较多。
  (2)由滚筒或风水冷渣器、链斗输送机、斗式提升机、储渣仓组成的机械排渣系统。该系统采用链斗输送机,运行状况有所提高,链斗运行状况较稳定,出力较大,但在较高的渣温下,转动部件也易损坏,由于链斗的扬升角度可达到60度,适合于高位传输,且距离长、短均可,目前应用较多。
  二、排渣系统的运行分析
  根据长期运行实践可知,影响排渣系统运行的因素主要有:煤质(粒径)、燃烧工况、冷却介质配送、控制设备异常、设备部件磨损或变形等,下面就重要因素进行综合分析。
  1.煤质
  煤质对排渣设备的影响主要体现在床压的控制。目前,我国现役CFB机组中,大多数锅炉的燃煤热值在4000Kcal/kg以内。入炉煤的粒径与煤种关系密切,含C量高的煤热值高、硬度小、相对易碎,入炉煤粒度容易保证,相反则不然,当然,粒径主要取决于破碎设备的工作效率。对于燃用低热值混合配煤的锅炉,比如山西平朔煤矸石发电有限责任公司四台CFB机组均燃用山西平朔露天煤矿出产的风氧化煤(热值在2500~3500Kcal/Kg)、煤矸石(热值在500~2000Kcal/Kg)、煤泥(热值在3500~4500Kcal/Kg)等,其中煤矸石和风氧化煤质地较硬,在破碎机出力不变的情况下,破碎后的颗粒中往往大粒径者占了绝大多数,导致锅炉出现流化不良、排渣量大、冷渣器堵塞、排渣含碳量大、床压居高不下等现象,虽然可通过调整一二级破碎机的间隙来控制粒径,但效果不佳。相同数量的单一煤矸石、风氧化煤经破碎后的粒径见表2。
  入炉煤中大颗粒含量增多对排渣系统的影响主要体现在以下几方面:

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