冷渣器的设计与运行讲解.docx

1、冷渣器的设计与运行讲解 第九章 冷渣器的设计与运行 国内几家引进技术的制造厂设计上均是采用风水联合冷渣器。从几年来CFB锅炉在国内的运行情况看，都出现一些问题。主要原因是国内煤的破碎粒度太大，造成风水联合冷渣器内超温、结渣、堵塞、磨损，排渣困难，用户要求解决问题的呼声很大，制造厂迫切需要拿出一个解决方案。为此，经与几家制造厂商定，设立CFB锅炉冷渣器技术攻关课题，共同调研分析国内CFB锅炉冷渣器运行情况，集中国内各单位CFB锅炉专家的智慧，找出影响运行的原因，提出解决方案，使CFB锅炉更好地为国家经济建设服务。9.1 几种常用的典型冷渣器目前国内按引进技术设计的几种典型冷渣器为HG型风水联合冷

2、渣器，SG型风水联合冷渣器，DG型风水联合冷渣器。前两种冷渣器在二、三室之间设有隔墙，流化渣从隔墙溢流到下一个仓室，故又称溢流式，后一种DG型风水联合冷渣器各室之间也有隔墙，但在隔墙的底部左侧或右侧设有流渣口，渣流呈S形，又可称为迷宫式。此外，还有滚筒式冷渣机，钢带风冷式冷渣器，气垫床冷渣机和射流床冷渣器。钢带风冷式冷渣器为进口产品，价格较高，目前只有徐州贾旺电厂使用。下面分别对几种型式冷渣器给予详细说明。图9-1 HG型风水联合冷渣器9.1.1 HG型风水联合冷渣器HG型风水联合冷渣器通过锥型阀或L阀与锅炉本体相连，通过调节锥型阀或L阀来控制排渣量，其结构见图9-1。通常每台锅炉装有两台风水

3、联合式冷渣器，当后墙给煤时，它们位于炉前。冷渣器呈矩形，内衬耐磨、耐火材料，共分三个室，第一室没有布置受热面，主要是利用流化风冷却热渣，并起到一个缓冲的作用，以便从炉膛排出的渣在这里经过缓冲以后能沿冷渣器宽度方向均匀分配，确保冷却效果。第二、三室装有蛇形管束，一、二室相通，二、三室由风冷隔墙隔开，冷渣器底部有布风板和风箱。每台冷渣器有一个进渣管，位于第一室侧面；在第三室后面有一个排渣口和一个返料口，排渣口与排渣系统相连接，返料口与炉膛相连。当炉膛下部床压升高时，底渣通过炉膛前墙底部的两个出渣口从侧面进入冷渣器第一室内，在流化风的作用下，首先在第一室内得到冷却，再经过第二室翻过隔墙溢流到第三室，

4、底渣不断被风和水冷管束冷却，冷却到150 以下的底渣再溢流到排渣口，进入排渣系统；流化空气及所携带的细灰通过返料管重新送回炉膛。冷渣器通过构架支在零米地面上，与炉膛的膨胀差是通过安装在进渣管及返料管中间的膨胀节来解决的。图9-2 SG型风水冷流化床冷渣器(FBAC)图9-3 DG型风水联合冷渣器该种形式的冷渣器的优点是：对煤种的适应性强，在运行时，冷渣器内存有大量的冷渣，可承受大量热渣涌入造成的热冲击；通过溢流的方式排渣，当进渣量增加时溢流量也增加，进渣量减少时溢流量也随之减少，运行稳定；采用3040的级除盐水和冷风作为冷却介质，可获得较大的传热温差，采用埋管式受热面，传热系数可达200 W/

5、m2 K以上；单台冷却能力可达2030 t/h；采用较低的流化速度(1 m/s)，埋管受热面的磨损较轻，可运行一个大修周期，运行维护量小。9.1.2 SG型风水冷流化床冷渣器(FBAC)对于较大容量和燃料灰分较高的锅炉，上锅采用风水冷流化床冷渣器(FBAC)，见图9-2。风水冷流化床冷渣器内部由2个冷却仓组成，其上设有一个装有ACV阀的进渣口、一个溢流排渣管和一个排气口。炉膛排出的热渣由ACV阀控制调节进入FBAC的第一个冷却仓，在第一个冷却仓前部留有足够的空间(称为平衡室)使热渣均匀地通过水冷管束。每个仓中布置有水冷管束，仓与仓之间用分隔墙隔开，固体颗粒溢墙均匀地进入下一个冷却仓，在每个仓有

6、管束和没有管束的区域均有其独立的布风装置，布风装置为钢板式结构，在布风板上布置有“T”型风帽，运行时，通过各自独立的配风风管风量的调节来保证冷渣器的冷却效果。冷渣通过设在第二冷却仓的溢流排渣口排出，每一个冷却仓布风板上还设有检修用排渣口。根据具体情况，管束内冷却水可以是给水，也可以是凝结水。9.1.3 DG型风水联合冷渣器 DG型选择性流化床冷渣器简图见图9-3。床底大渣通过位于每个侧墙上的排料管输送到选择性排灰冷渣器，每个冷渣器配一个排渣口和一个进渣管，在每个进渣管上布置有导向风帽，通过风帽的定向布置来保证渣从炉膛至冷渣器顺利输送，进渣管所需空气由“J”阀回料风机提供。冷渣器分为3个小室，沿

7、渣走向分别为选择室和冷却室，各小室分别有各自独立的布风装置。选择室尚有部分燃烧，流化速度设计较高，防止结渣。每个小室用分隔墙隔开，在进入下一个小室之前，固体绕墙流过，延长了停留时间，冷却效果好，大渣温度可控制在200 以下。所有空气均来自一次风机出口的冷(热)风道。冷渣器布风装置为钢板式，在布风板上布置有“”型导向风帽。选择室的排气从炉膛侧墙单独引回炉膛，冷却室排气在隔墙顶部附近排出，从炉膛侧墙返回炉膛。冷渣器中设置有事故自动喷水系统，用于紧急状态下的灰冷却，系统水源为：0.350.42 MPa，水温小于33 。图9-4 气垫床冷渣机工作原理图以上三种冷渣器均为目前在国内大容量循环流化床锅炉上

8、应用得比较多的流化床型冷渣器，它们的主要优点在于：没有任何机械传动部件，有效地避免了机械传动部件在高温固体工作环境下容易出现的磨损和卡涩现象，并且冷却能力也较大，另外可以有效地将大渣里面所夹带的细的颗粒重新送回炉膛，提高碳的燃尽度和石灰石的利用率，并还可以将大渣的物理显热有效回收，提高整个机组的经济性。在正确运行的条件下，可以确保锅炉连续稳定运行。但是它也有不足之处，一方面是对燃料入炉粒度的要求比较高，如果燃料入炉粒度偏大，由于采用流化冷却的原理，势必影响到冷渣器里面渣的流化，从而容易带来结焦现象，引起排渣不畅。其次如果在锅炉底渣量特别大的情况下，为了确保冷却效果，则采用的冷却风量必然较大，造

9、成风帽及受热面的磨损。9.1.4 气垫床冷渣机气垫床冷渣机由深圳启皓科技公司开发，由衡阳启皓公司生产。气垫床冷渣机基本工作原理如图9-4所示。气垫床冷渣机是应用喷泉床和空气斜槽原理对灰渣进行冷却。特殊设计了气垫槽配送冷却风装置，在床内有效地建立温度梯度场，能迅速将进入冷渣机的高温炉渣吹散并冷却；它没有风帽，不会发生堵渣、结焦现象。与螺旋冷渣机、滚筒式冷渣机相比，没有机械转动部件，没有机械故障与安全隐患；与风水联合冷渣机相比，冷却效果好，又没有风帽，不存在堵渣、结焦和风帽磨损问题，灰渣流动更通畅，因此运行可靠性更高。气垫床冷渣机目前发现的主要问题是冷却风用量太大。气垫床冷渣机包括SA型溢流式和R

10、A-10型返回式两类。该公司的SA、RA型气垫床冷渣机生产业绩见表9-1。表9-1 SA、RA型气垫床冷渣机销售业绩表序号用户名称规格型号冷渣量t/h数量配用锅炉t/h1广东韶关钢铁集团第三电热厂SA4-12042 75SA6-12062 130 2云南开远解放军化肥厂SA4-12042 75 3新疆大学SA4-12042354湖南金信化工有限责任公司SA4-12042 755湖南衡阳氮肥厂SA4-12043 356四川内江高坝电厂RA10-120102 410RA8-12082 4107四川攀枝花发电厂RA14-1201484602图9-5 射流床冷渣器示意图9.1.5 射流床冷渣器射流床冷

11、渣器与风水联合冷渣器系统相似，其布风板改用密孔板型式，并向出渣方向倾斜6，用不锈钢板制做水力排渣沟，结构如图9-5。该型冷渣器由上海巴柯科技发展公司开发，已在合山发电厂、宜宾电厂、重庆方盛电厂、重庆天富电厂等用户投运。9.1.6 滚筒式冷渣机近年来国内滚筒式冷渣机应用较多，有许多生产厂家，如青岛松灵电力环保设备公司、山东章丘圣火科技公司、青岛四洲电力设备公司、青岛纳川环境工程公司及成都巨鼎锅炉辅机厂等。这些公司的冷渣器型式基本上分为两种：即百叶滚筒式和多管滚筒(峰窝)式。百叶滚筒式，以松灵公司为代表，经创新已改进成灵式滚筒冷渣机。下面以山东白杨河电厂的出力为5-20t/h型号为GTL15D-2

12、0灵式冷渣机为例进行介绍。进、出渣管中心线距离8m，滚筒内径1.5m，内、外壁间隙20mm，中间通以冷却水，冷却水来自凝结水泵出口，回至末级低加出口，冷却水量达到70100t/h，进口水温40，出口水温6080。炉内的热渣经过进渣管进入冷渣机，进渣管上有密封/膨胀补偿装置，冷渣机进渣端有独特的防漏渣专利技术。滚筒内壁上焊有200250mm高的螺旋叶片，螺旋叶片之间还有许多纵向叶片，热渣在螺旋叶片的推动下向出渣口移动的过程中，被纵向叶片携带到滚筒顶部然后才下落，增强换热效果。另外，冷渣机进、出渣处各有一条负压吸尘管接到引风机入口烟道，既防止扬尘，又起到一定风冷作用。灵式滚筒冷渣机在结构方面的主要

13、特点有：滚筒内部叶片形式进行了进一步改进，增加了纵向叶片密度，换热冷却效果更好；进渣端防漏渣结构是新型专利，密封效果好，使用寿命长；滚筒外部的两个支撑圈和大链轮是用螺栓紧固在滚筒上的，长期运行磨损失效后可以方便的更换；连接进、出水管道的灵式旋转水接头密封好，不漏水，检修方便，更换，维护费用低；滚筒高度在支承圈和支承轮磨损而下降超限后能进行滚筒高度调整(专利技术)，可以有效延长支承圈和支承轮寿命而长期保持设备正常运行；多管滚筒(蜂窝)式滚筒式冷渣机以山东章丘圣火科技公司的产品为代表，特点是滚筒倾斜15左右，筒内布置多根相互平行的六棱管，各管间隙中通冷却水；靖江合金钢厂的峰窝式为水平布置圆管，内有

14、螺旋叶片，采用合金钢管，不易泄漏堵塞。9.1.7 滚筒式冷渣机生产厂家及生产业绩(1) 青岛松灵电力环保设备公司该厂生产百叶式滚筒冷渣机。百页滚筒是在螺旋滚筒的基础上，在内筒内壁不仅密布螺旋叶片，且在螺旋叶片间密布纵向叶片，使筒内叶片纵横交错呈牛百叶状。不仅成倍的增加了换热面，且换热面的换热作用提高了近一倍(不与灰渣接触的换热面由近四分之三降至约二分之一)。再在百页滚筒基础上进一步完善和提高而使其达到一个新水平，取名灵式滚筒。灵式滚筒冷渣机的特点：出力调节性能好，炽热灰渣经通径小于200mm的进渣管进入滚筒端部，并在进渣管端周围堆积，当堆积到一定高度时其产生的重力与管内渣流的重力平衡，管内渣流

15、便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣重力平衡，管内渣流又继续。这样，滚筒转，热渣流进；滚筒停，进渣停；快转快进，慢转慢进。出力是滚筒转速的函数，且呈线性。滚筒转速由驱动滚筒的变频电机的变频器控制。冷渣机出力自动跟踪锅炉渣量。进渣管通径大而不堵塞，没有灰渣在冷渣机内结焦的可能。无论灰渣粒度大小和渣量多少，都不会影响冷渣机的正常运行。可靠长效的防漏渣装置。进渣密封完善，且其磨损件更换方便，防止热渣从旋转的滚筒与静止的进渣装置连接处外漏，且其构件寿命长，更换方便。同时，滚筒两端的负压吸尘设置有效的防止了细灰外溢，保证了环境清洁卫生。冷却水

16、排出管在筒外使滚筒安全、可靠和便于维修。以滚筒高度可调应对滚筒支承部件长期磨损而导致滚筒高度下降。滚筒高度下降超限会导致防漏渣装置失常。通过滚筒高度调节而保持滚筒的正常高度。包括支承圈、大齿圈在内的全部传动磨损件可更换。不太大的部件更换容易，但支承圈，大齿圈都是磨损大部件，磨损失效后能更换是整机长寿命所必需的。节能效果可观。就山东华能白杨河电厂所做465t/h锅炉的分析报告为例，以每台运行功率仅为7.5kW的2台灵式滚筒冷渣机取代原配2台流化冷渣器，拆除了原冷渣器的运行功率350kW(额定功率400kW)的流化风机和2台运行功率共8kW的刮板输渣机，“二次风机运行功率约提高106kW，因此这项

17、改造锅炉辅机运行功率降低值为：350815-106=237kW，按机组年运行7000小时计算，一年可节电165.9万度，经济效益十分可观。松灵公司的滚筒冷渣机轮廓及剖面见图9-6，生产业绩见表9-2。图9-6 松灵公司的滚筒冷渣机轮廓及剖面图表9-2 青岛松灵电力环保设备公司的滚筒冷渣机生产业绩序号用 户 名 称机组容量数量(台)投产日期备 注1广州梅县上锅465t/h22006.10Q=22t/h2淮南矿业(集团)公司2440t/h42006.10Q=26t/h3安徽铜陵有色金属公司硫铁矿焙烧12006.10Q=23t/h4江西分宜电厂1670t/h22005.12Q=30t/h5福建龙岩坑

18、口火电厂3440t/h62005.09Q=20t/h6江苏大屯电厂2440t/h42005.09Q=20t/h7新疆独山子电厂5410t/h102006.04Q=12t/h8宁夏灵州电厂1440t/h42006.02Q=10t/h9内蒙海神电厂2460t/h42005.10Q=23t/h10华能白杨河电厂2465t/h22004.06Q=20t/h11阜新金山热电厂4480t/h1605.12-06.10Q=20t/h12华能济宁电厂2460t/h42005.06Q=20t/h13豫能阳光电厂2460t/h82005.01Q=15t/h14中电投赤峰电厂2440t/h82006.05Q=15t

19、/h15中电投通辽电厂2440t/h42006.03Q=20t/h16山西大同一电厂2460t/h42005.10Q=25t/h17甘肃华亭发电厂1440t/h22005.08Q=20t/h18山西永皓热电厂2240t/h62005.09Q=15t/h19华电六安电厂2460t/h42005.04Q=20t/h20广东粤阳发电厂2460t/h42005.04Q=20t/h21石家庄热电厂3240t/h32004.11Q=15t/h22神火集团铝电有限公司1440t/h22005.05Q=20t/h23江苏理文电厂1240t/h22005.10Q=10t/h24华能白杨河电厂2465t/h220

20、04.05Q=20t/h25广东连州发电厂2460t/h42005.04Q=20t/h26吉林东关电厂1240t/h22003.08Q=20t/h27山西华岳热电厂3440t/h62005.12Q=15t/h28枣庄八一热电厂1130t/h22005.07Q=8t/h29临清热电厂2130t/h42001.08Q=8t/h30同煤大唐热电厂4240t/h82005.04Q=15t/h31上海锅炉厂1130t/h22004.1232石家庄热电厂3240t/h32004.09Q=15t/h33哈尔滨锅炉厂1130t/h12004.10Q=10t/h34锦州热电厂2116t/h22002.05Q=8

21、t/h35国电豫园电厂2240t/h22004.1036大庆石油管理局5116t/h52001.07Q=8t/h38内蒙霍煤铝业3240t/h62004.09Q=8t/h(2) 青岛四洲电力设备公司青岛四洲电力设备公司是一家于一九九八年成立的合资企业，致力于火电厂开发，设计与制造锅炉辅机设备及环保设备，现已成为中国目前最大的刮板捞渣机生产商。青岛四洲电力设备公司是原国家电力公司定点的为火电厂300MWe1000MWe机组配套生产除渣系统、给煤系统、除灰系统、水处理系统以及环保产品的专业公司。该厂生产的滚筒冷渣机与青岛纳川公司（见第（4）节）的相似。其滚筒冷渣机生产业绩见表9-3。表9-3 青岛

22、四洲公司滚筒冷渣机业绩表序号用户名称锅炉规格台数供货时间1秦皇岛北山发电厂113022001.102山西绛县五四一电厂124022002.083山西绛县五四一电厂213042003.064充矿集团电铝公司南屯电厂222012003.065东电沈阳热电厂222022003.066沈阳新能源有限公司113022003.077充矿集团电铝公司南屯电厂222022003.098山西平朔煤矸石发电有限公司223542004.049渭河煤化工集团有限责任公司122022004.0110华能白杨河电厂144022004.0511大连泰山热电有限公司244082004.1212辽宁南票电厂241042004.

23、11(3) 河南平顶山宇青节能环保设备总厂河南平顶山宇青节能环保设备总厂生产的FSG系列风水冷却式滚筒冷渣机是为干式冷却输送循环流化床锅炉高温炉渣的专用设备，适用于35t/h-440t/h循环流化床锅炉。冷渣机主要由内部固定螺旋叶片的双层密封套筒、进料与排风装置、进出水装置、传动装置和底座组成。当套筒由传动装置驱动旋转时，锅炉排出的高温炉渣在套筒内由螺旋叶片导向前进，冷却水连续均匀地通过套筒封间，冷却风也不断地从套筒内通过，使热态炉渣逐步冷却。该产品有如下特点：(1)采用干式除渣，保持了渣的活性，有利于灰渣综合利用，消除锅炉房热污染，彻底改善排渣岗位劳动卫生条件，具有保护环境的积极作用；(2)

24、采用套筒整体转动推进物料，螺旋叶片与筒体无相对运动，整机寿命高、功耗低，噪声小；(3)采用风、水同时与抛散物料进行热交换，冷渣效果好，耗水量少；(4)连续排渣，渣量可以在大范围内连续调节，有利于稳定锅炉床压，可以保持锅炉燃烧层厚度，降低渣的含碳量。平顶山宇青环保厂出力为1520t/h的FSG152型冷渣机技术参数见表9-4，其安装布置图见图9-7，宇青环保厂冷渣机产品主要业绩见表9-5。表9-4 平顶山宇青环保厂FSG152型冷渣机技术参数序号项 目单 位基本参数1入料温度10002入料粒度mm303出料温度1004处理能力t/h15.020.05冷却水耗量t/h756冷却水进口温度257冷却

25、水出口温度608冷却水进口压力MPa0.59冷却水阻力MPa0.210冷却水进出口直径mmDN 8011冷却风自然风12筒体转速R/min0.66.013调速范围R/min1.010.014传动方式滚轮驱动15水质要求一般工业用水或软化水16外形尺寸(长宽高)mm85002320250017设备重量Kg17000表9-5 平顶山宇青厂冷渣机产品的主要业绩一览表序号用户名称产品型号数量配套锅炉1辽宁锦西炼化总厂热电公司FSG102型6台哈锅220t/h2山西振兴集团FSG072型4台济锅240t/h3河北石家庄诚峰热电厂FSG092型2台北锅130t/h4河北石家庄第一热电厂FSG072型2台东

26、锅130t/h5神马集团尼龙66盐有限责任公司FSG092型3台东锅130t/h6神马集团尼龙66盐有限责任公司FSG102型1台东锅130t/h7邢台矿业公司矸石热电厂FSG102型2台济锅150t/h8河南洛阳龙羽虹光电力有限公司FSG122型4台东锅260t/h9河南洛阳龙羽虹光电力有限公司FSG102型4台东锅260t/h10河南省洛阳龙羽新电有限公司FSG142型4台哈锅440t/h11辽宁华锦通达化工股份有限公司FSG102型2台哈锅220t/h12河南省洛阳东城电厂FSG092型2台无锅130t/h13河南省开封电厂FSG152型4台哈锅440t/h14河南新乡豫新发电有限责任公

27、司FSG142型4台哈锅440t/h15河南洛阳煤电集团孟电有限公司FSG102型4台济锅240t/h16辽宁富腾热电厂FSG152型4台东锅260t/h17河南蓝光环保发电有限公司FSG152型4台哈锅440t/h18山西潞安矿业有限责任公司FSG182型4台武锅480t/h19邯矿集团云宁矸石热电有限公司FSG122型6台东锅220t/h20泰安新汶顶峰热电有限公司FSG122型3台无锅130t/h21青岛捷能电站工程有限公司FSG142型2台唐锅220t/h22国电豫源发电有限责任公司FSG162型2台上锅465t/h图9-7 FSG152型冷渣器安装布置图(4) 青岛纳川环境工程设备公

28、司 青岛纳川环境工程设备公司的滚筒式冷渣机由冷渣机由旋转接头、滚筒组装、底座、托轮组装、进料装置、驱动机构、及电器控制等几部分组成。其工作原理为，高温炉渣经进料装置进入冷渣机滚筒，经滚筒高效换热机构换热冷却后被连续地输送至出渣口。冷渣机的控制部分由温度控制部分、压力控制部分、过载保护和调速控制部分组成，全程监控冷渣机工作状况，更加确保冷渣器的安全性。主要结构有：1) 进料装置：由进渣斗组装、进渣箱、进渣闸板组成。进渣斗组装采用高温下不易变形的HT300铸件，以防高温变形；进渣溜槽采用不易堵塞的双曲线设计。该装置实现了进渣量与出渣量的同步，即：欲冷多少渣就给多少渣(公司独家技术)，彻底解决了因大量高温炉渣瞬间进入设备而造成的设备变形、烧损，甚至汽化爆炸等严重后果。2) 滚筒组装：采用隔套式筒体，中间有连续流过的冷却水；高温区为断续螺旋推进片，低温区为连续螺旋推进片，解决了因高温而使螺旋片变形弯曲的弊端；密筋高效换热减磨机构使换热面积比同类滚筒式冷渣机提高50%，换热效率提高1525%，大大降低了出渣温度，同时巧妙合理的减磨设计使滚筒体理论上接近零磨损，提高了筒体寿命3倍多。筒体材