改造260t/hCFB锅炉冷渣器保生产促节能

【摘 要】蚌埠涂山热电有限公司于2006年陆续投产的260t/hCFB锅炉，冷渣器频繁堵渣，主蒸汽温度达不到设计参数。针对该问题，经外部调研、技术人员认真分析，将选择性冷渣器改造为滚筒冷渣器，成功地解决堵渣停炉的问题，主蒸汽参数也达到了设计值。和改造前相比，年节约28700吨标煤。
【关键词】冷渣器改造 堵渣 安全运行 节能

引言
涂山热电二期工程是经国务院批准的的年产32万吨燃料乙醇项目中规划建设的自备热电站工程（高温高压机组3*260t/hCFB锅炉+1*B25MW+1*C60MW）。由于我设计过流化床烘干机，在工程建设期，就对东锅的炉膛风帽和冷渣器进行了研究。国外常通过模拟试验来确定对应物料（设计煤质的炉渣）的准确走向，此时炉膛用“7”字型风帽和选择性风水联合冷渣器，就可以大大提供效率、节约能源。但东锅没有这样的试验条件。我们到东锅合作的华电宜宾电厂考察410t/hCFB双侧四台冷渣器运行，到东锅与CFB设计人员探讨其配置的风水联合冷渣器易堵塞难题，并了解到其他已运行的厂家经常因排渣不畅影响运行。鉴于我公司一期工程5台130t/hCFB锅炉配套的滚筒冷渣器，经几年来运行验证可靠性高，灰渣含碳量较低。因此，经技术可行性分析后，我们二期锅炉的第三台炉在2006年安装时就改造为滚筒冷渣器，相应地将锅炉侧面排渣变为底部排渣，“7”字型风帽改为钟罩式风帽。
由于第一、二台锅炉是原配置的风水联合冷渣器，锅炉自2006年相继投产以来，堵渣问题严重，几乎每班都发生停冷渣器进行疏通的现象。在冷渣器改造结束前的一年多时间里每台锅炉因堵渣完全无法排渣而造成的停炉达9次之多，且发生了7次冷渣器内水冷管束磨损泄漏现象，给正常的生产运行带来极大的经济性、安全性影响。而改造后的第三台炉投产时却无此问题，且主蒸汽温度达到了设计值。我们于2006年11月就第二、三台炉在同等工况下进行了对比试验，发现改造后的锅炉还有明显的节能效果。因此，我们将第二、三台炉的选择性风水联合冷渣器也改为滚筒冷渣器。通过改造，获得了满意的效果。
1.选择性冷渣器存在的问题
1.1原冷渣系统
涂山热电二期工程使用的每台锅炉配套两台选择性风水联合冷渣器。渣从位于水冷壁侧墙的排渣口排出，炉膛排渣仅略高于床面（见图1）。每个进渣管上布置由布风板的定向的“7”字型风帽，使渣从炉膛至冷渣器输送。
1.2 原选择性冷渣器结构图简示如图2。
冷渣器分三个仓室，沿渣走向分别为选择仓和两个冷却仓，并配有各自独立的布风装置。每个小仓用耐火砖砌成的分隔墙隔开，在进入下一个小室之前，固体绕墙侧面流过。一、二冷却仓内布置有用凝结水冷水管束，三个仓冷却的流化风都来自型号为9-10/10.7D、电机功率为315kW的冷渣风机。冷渣器布风装置为钢板式，在布风板上布置有“7”字型定向风帽。冷渣器由钢板和型钢制成的护板构成，内侧设有防磨、绝热层。选择仓的排气从炉膛侧墙返回炉膛，冷却仓排气在隔墙顶部附近排出，也从炉膛侧墙返回炉膛。
1.3 选择性冷渣器存在的问题及原因
冷渣器内部频繁堵渣，经常造成停炉。
1.3.1 堵渣的原因分析如下：每个冷渣器有3个流化床，床面小，进渣量、流化风量都极难控制，使得运行时内部床压值与设计差压控制值相差较大，造成床层吹破、形成挤压结块以致内部堵渣。
1.3.2 冷渣器进渣管因内衬防磨材料后通径太小，也常造成进渣管内结块堵渣。
1.3.3 由于冷渣器内衬有耐磨材料，烘炉时只能与锅炉本体内衬材料一起烘到第一阶段，锅炉本体内衬材料第二阶段的烘炉采用的是锅炉缓慢升炉直至正常运行的烘炉方式，而冷渣器内衬没有此温升条件，内衬材料达不到烧结温度，造成运行过程中脱落，或塞堵了冷渣器，或破坏流化，造成冷渣器堵渣。我公司起初认为是内衬材料质量问题，后调研了其它用户，均有存在此问题。
2.改造方案
2.1 改造系统图（见图3）
由于我公司一期工程投产的5台130t/h锅炉均采用滚筒式冷渣器，一直安全经济的运行，故决定：将二期260t/hCFB风水联合冷渣器改造成使用滚筒冷渣器冷却方式。由于滚筒冷渣器是底部排渣，故必须进行以下相应改变：取消2台风水联合冷渣器，改用4台滚筒式冷渣器。
2.2 改侧面排渣为底部排渣，原侧面排渣口水冷壁让管取消，改联接直管，在燃烧床布风板均匀开4个Φ219管道排渣所需要的排渣孔，Φ219排渣管材质为1Cr18Ni9Ti。
2.3 由于原炉配套的“7”字型风帽为定向布置，不适应底部排渣且“7”字型风帽存在漏渣情况，故决定改造钟罩式风帽。原有“7”字型风帽1890个，用977只钟罩式风帽替换，节距为S1=152.4mm，S2=214mm，布风板开孔率为2.936%。
2.4 取消原冷渣器系统配置的型号为 9-10/10.7D的冷渣风机，大大降低了厂用电。
3.改造效果
3.1 改造后，成功解决了因冷渣器堵塞造成的停炉、停机问题。
3.2 该炉设计主蒸汽温度为540℃，配置风水联合冷渣器的锅炉投产后达不到设计值，通过长时间的调整，最高也只能达到520℃，降低了发电效率。改为滚筒式冷渣器后，主蒸汽温度达到设计值540℃。造成主汽温度升高的原因是冷渣器的改造改变了该炉型的物料循环倍率，也改变了蒸发吸热和对流吸热的比例所致。
3.3 改造取得了很好的节能效果
在第二台（#7）锅炉上进行冷渣器改造后，为了更好地进行对比（自身对比），我们在2007年3月11日～13日和2007年5月25～27日各用48小时的时间对#7炉改造前后进行了相关测试。测试在相同的给水温度、相同的烟气氧含量、同批相同热值原煤、稳定在相同负荷基础上进行的。
3.3.1改造前运行相关数据
3.3.1.1改造前#7炉运行相关指标测试（见表1、表2）
3.3.1.2根据测试期数据和化验结果计算耗能（表3）
3.3.2改造后运行相关参数
3.3.2.1改造后的#7炉运行相关指标测试（表4、表5）
3.3.2.2根据测试期间数据和化验结果计算能耗（表6）
3.3.3 改造前后能耗数据汇总（表7）
3.4节能效果计算
根据测试，不考虑主蒸汽温度提高的情况下，从吨产汽能量消耗的角度看，改造后辅机电耗降低，折算到每吨蒸汽上降低量为0.87kWh/t，折标煤0.26kg/t；原煤消耗量大大降低，折算到每吨蒸汽上降低量为0.01t/t，折标煤6.42kg/t，按照我公司2008年3台260t/h锅炉全年产汽量3407219吨计算，全年节约标准煤22760吨；另外改造后主蒸汽温度提高近20℃，使主蒸汽额外吸收了51kJ/kg的热量，约合标准煤量5939吨，全年共节约标准煤近28700吨。
结论：
将风水联合冷渣器改造成滚筒冷渣器，较成功的解决了安全生产问题，还解决了主蒸汽参数达不到设计值的问题，并取得了较好的节能效果，应该讲是非常成功的。但我们对主蒸汽参数达到了设计值的机理分析感觉还不够。今后还要仔细研究分析，从理论上加以总结。