流化床冷渣器的设计与运行

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1、全国化工热工设计技术中心站2004年年会论文集流化床冷渣器的工作原理与故障分析武汉蓝翔能源环保科技有限公司邓学志黄长军[内容摘要]近几年来，循环流化床锅炉（CFB锅炉）技术在国内发展迅速，随着循环流化床锅炉的大型化，采用流化床冷渣器已成主导方向，本文主要阐述了流化床冷渣器的工作原理，对目前流化床冷渣器运行中出现的故障进行了分析并提出一些解决措施。[主题词]循环流化床流化床冷渣器工作原理故障分析１.流化床冷渣器的工作原理1.1流化床冷渣器作用循环流化床锅炉炉膛下部排放的大渣温度在850℃～950℃之间，如果直接进行排放或进入除渣系统，会危及人生安全，也不利于除渣系统和设备的安全运行，冷渣

2、器的作用是将排渣温度降低到除渣设备可以承受的温度，回收排渣的物理显热，流化床冷渣器还可以将排渣中细的颗粒重新送回炉膛，以提高锅炉的燃烧效率和石灰石利用率。以一台440t/h中间再热CFB锅炉为例，假定锅炉燃用煤Qnet.ar=3500kcal/kg，Aar=46.8%,底渣分额αdz=0.53，如采用流化床冷渣器将锅炉排渣降到150℃，其热量全部被锅炉或热系统回收，锅炉折算热效率为90.28%，锅炉煤耗为85.58t/h；如直接排高温红渣，则锅炉折算热效率为89.09%，锅炉煤耗为86.72t/h。锅炉热效率相差1.19%，煤耗相差1.14t/h，如按锅炉年运行小时7000小时、煤单价

3、200元/吨计算，采用流化床冷渣器后每年可节约煤耗7980吨，每年节约资金160万元。大型CFB锅炉在燃用高灰分煤时，冷渣器回收的热量显得尤其突出。通常在中小CFB锅炉上采用的铰龙和滚筒冷渣器等机械式冷渣器由于冷渣能力较小，运行中容易出现机械传动故障，所以在大型CFB锅炉上几乎都采用流化床冷渣器。1.2流化床冷渣器工作原理冷渣器系统见图1。流化床冷渣器就是一个小型流化床换热器，炉膛的高温渣由炉膛布风板经排渣管进入冷渣器，冷却介质（空气或低温烟气）从冷渣器的风室通过布风板送入，流化介质由下而上穿过布风板流化高温炉渣，炉渣在依次流过第1仓、第2仓、第3仓的同时，被流化介质冷却，冷却后的低温

4、渣排入除渣系统，被加热的流化介质携带少量细颗粒由回风管送回炉膛。210全国化工热工设计技术中心站2004年年会论文集根据锅炉排渣量的多少及冷渣器排渣温度的要求，确定冷渣器内是否需要布置水冷管束，如锅炉排渣量较大或要求冷渣器排渣温度较低，如只采用风冷，冷渣器冷却风量将很大，而锅炉燃烧需要的总空气量是一定的，锅炉的二次风量将大幅减少，由于二次风进入炉膛的速度较高，穿透能力强，经冷渣器加热后的空气进入炉膛速度较低，扰动强度不够，这将在一定程度上影响炉膛燃烧，通常要求冷渣器用风量不超过锅炉总燃烧空气量的10%，所以此时需要在冷渣器内布置水冷管束，水冷管束的作用相当于沸腾炉中的埋管，以增加冷却效

5、果。同时，根据锅炉排渣量的多少及冷渣器排渣温度，可决定是采用2个仓、3个仓甚至4个仓；流化冷却介质是采用热空气还是冷空气；冷却水源是采用锅炉给水还是系统冷却水。图1冷渣器工作原理图1.3流化床冷渣器的优势目前中小型循环流化床锅炉大部分采用水冷铰龙、滚筒等机械式冷渣器，机械式冷渣器在运行中容易出现卡涩和堵塞问题，与机械式冷渣器相比，流化床冷渣器具有如下优势：1）流化床冷渣器在排渣、冷渣过程中没有机械传动装置，不会出现卡涩和堵死现象，有利于锅炉的安全运行。2）流化床冷渣器的冷却能力强，冷渣迅速；而机械式冷渣器的单台冷却能力很难达到5t/h以上。3）降低排渣温度，回收排渣的物理显热，提高锅炉

6、效率。4）由于炉渣细颗粒中的未燃尽碳和石灰石含量较高，流化床冷渣器能将该部分细颗粒送回炉膛，减低排渣中的含碳量，提高石灰石的利用率。2.运行中流化床冷渣器的常见故障及排除方法210全国化工热工设计技术中心站2004年年会论文集近几年，流化床冷渣器在大中型循环流化床锅炉上得到了广泛应用，由于冷渣器内的流化速度较低，壳体内部和蛇形管均采取了可靠的防磨措施，所以没有出现明显的磨损现象。但由于技术不够成熟，出现的其他问题也较多，影响锅炉的连续安全运行，其主要问题有：2.1冷渣器结渣运行中冷渣器布风板上局部床温偏高，从冷渣器排渣管排出大块的渣块，严重时将堵塞排渣口而被迫停炉，主要原因有：1）入炉

7、煤的粒度不符合要求，有大直径的煤或石块送入炉内从而进入冷渣器，由于冷渣器的流化速度较低（通常为1～1.8m/s）,难以使这些大颗粒充分流化，造成局部结渣后蔓延。2）设计时流化速度偏低，或冷渣器采用一次风作为流化风，运行时没有有效的调节手段。3）高温渣在冷渣器进渣管、冷渣器内部堵塞后出现结渣。4）冷渣器在运行过程中由于运行床压不稳定、难以控制，流化不均匀而结渣。5）在冷渣器进渣管上布置有风嘴起松动作用时，由于风量控制不合理而结渣。当风量过小时，松