1  前言

循环流化床锅炉燃烧技术是近几十年发展起来的一种高效、低污染，洁净煤燃烧技术，具有煤种适应性广、调节范围大等优点，近几年来在国内得到大力的发展和推广使用。随着循环硫化床锅炉在国内发电厂的大量使用，特别是近年来循环流化床锅炉往大容量、高参数方向的飞速发展，一些困扰循环流化床锅炉长期安全稳定经济运行的问题也随之而来，特别是循环流化床锅炉冷渣器系统的设计和选型上的不足，一些运行的循环流化床锅炉暴露出极大的安全问题和经济问题，严重影响了循环流化床锅炉的安全稳定运行和经济运行。

2  设备概况

福建晋江热电有限公司建设有两台50MW抽凝式发电机组，锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司设计生产的单汽包自然循环、高压循环流化床锅炉，型号为DG-260-540/9.81-Ⅰ型。锅炉设计燃烧煤种为福建龙岩的无烟煤，设计低位发热量为20680KJ/kg，锅炉采用∏型布置方式，前墙给煤，配备四台皮带给煤机，锅炉排渣从锅炉底部排渣管经冷渣器排出，炉底从左到右分别布置有4台滚筒式冷渣器，正常运行方式为三用一备。冷渣器冷却水供水系统备有二台一次循环水泵，一用一备方式运行。锅炉冷渣器技术参数及工作流程如下：

锅炉冷渣器主要技术参数：

型    号： HBSL-ⅠV     设备出力：0-8t       水阻：≤0.05Mpa

出渣温度：≤100℃         冷却水量：32t/h

进水温度：10-30℃         进水压力：≤0.8MPa

出水温度：70-80℃

循环水泵额定参数：

流    量： 65t            扬    程：17m

电机功率：5.5kW

锅炉冷渣器冷却水流程：

除盐水→膨胀水箱→一次循环水泵→￠73mm管道→4台冷渣器入口（冷渣器入口管径￠57mm）→4台冷渣器出口（冷渣器出口管径￠57mm）→￠73mm汇水管道→热交换器→膨胀水箱。

3  存在的问题及原因分析

3.1存在的问题

福建晋江热电有限公司#1、#2锅炉分别于2006年1月和4月投产，至今已运行接近4年时间，由于电厂采购的入炉煤煤质随着采购市场的变化而变化，造成冷渣器运行工况也时常变化。当燃用低热值煤炭时，冷渣器运行即暴露出安全运行和经济运行等问题，归结如下：

3.1.1冷渣器冷却水出水温度高

由于煤炭走入买方市场，煤炭质量无法得到保证，入炉煤热值不断不降，入炉煤低位发热量最低到4300大卡，锅炉在200t/h负荷时，入炉煤量从原30t/h左右最高上升到39t/h左右，四台冷渣器全部投入运行时，冷渣器冷却水出水温度经常在92～95℃左右运行，经常出现冷渣器因超温（≥95℃）而跳闸的事件。

3.1.2冷渣器耗水量大

由于冷渣器排渣温度高，造成冷渣器运行中经常因出渣温度高而跳闸，为了保证锅炉顺利出渣，在冷渣器排渣温度高时，打开冷渣器出水排污门，冷却水部分排地沟运行，通过加大通过冷渣器的冷却水量，勉强降低冷渣器冷却水温度，使冷渣器能维持连续运行。经测算，但每日耗水量却因为冷渣器冷却水排地沟而增加耗水300t左右。

3.1.3冷渣器安全状况差

由于冷渣器排渣量大，出水温度高，冷渣器由于缺水出现超温内漏现象。2008年6月，由于超温保护未正常动作，造成了#1炉#4冷渣器超温泄漏。同时，为保证锅炉正常运行，运行人员经常对锅炉进行事故放渣，增大了运行人员的劳动强度，同时也增大了因事故放渣引起的烧伤和烫伤事故概率，给安全生产带来极大的影响。

3.2原因分析

3.2.1锅炉排渣量增大：

如果以设计的入炉煤发热量运行，在锅炉200t负荷时，每小时的入炉煤量只有30t，如煤灰分及灰渣、飞灰总计含量为35%，灰渣比例按4：6计算，则每小时排渣量约为4.2吨。如果入炉煤热值下降到4400大卡左右时，锅炉每小时煤量则上升到38~39吨，每小时排渣量约为5.32吨。如以后锅炉260t负荷运行时，每小时耗煤约45~50t，每小时产渣6.3~7t，因煤质变化造成锅炉产渣量变化较大，影响了冷渣器运行。

3.2.2冷却水量不足：

如果冷却水量能达到冷渣器必需的水量，则冷渣器运行还是可保证正常运行，如以4~5吨水冷却1吨渣来计算，每小时39吨入炉煤量产渣5.32吨，需耗水21.5~26.6吨，但是由于一次循环水泵供水压力低(出口压力0.16Mpa)，系统管阻大，冷渣器进出口压差很小，只有0.05MPa（进口0.06MPa，出水压力0.01 Mpa），压差不够，无法保证足够的冷却水量。经测算，此压差下每小时水量只有10~12吨，远远满足不了冷渣器需要的耗水量，造成冷渣器出水温度偏高。所以，日常运行时需排地沟运行。

3.2.3冷却水管管径配合不当：

以4台冷渣器进水管口径￠57mm来计算，在压力不高的情况下，为保证水量足够，则要求主供水管的口径最小需要￠108mm为宜，我司一次循环水泵出水管口径只有￠73mm，在一次循环水泵的出口压力不高，流速不大情况下，冷却水量不能满足冷渣器要求。

4  改造要点及系统图

4.1改造要点

4.1.1对冷却水源进行改造

将冷渣器水源由除盐水改成凝结水，凝结水从汽机轴封加热器后引来，经过冷渣器后再回到汽机#3低加出口管。原除盐水管作为凝结水的备用水源使用，以回收冷渣器热能。

4.1.2对冷却循环水泵运行改造

拆除原四台二次循环水泵，在冷渣器出水母管后新增三台热水循环泵，将冷渣器后冷却水升压后再送回汽机#3低加出口管，升压水泵扬程选择33.5米，电机功率15kW，以达到水量充足。

4.1.3对冷却水管道运行改造

将原来的冷渣器前冷却水母管管更换成￠108mm管径，以保证管径与四台冷渣器冷却水管管径进行匹配。将汽机至锅炉冷渣器冷却水管管径定为￠159mm和￠133mm管径，以保证充足的凝结水量。

4.1.4热工控制改造

冷却水升压泵采用变频调节技术，根据冷渣器出口水温来控制升压泵的转速，保证出水温度在70～75℃，同时还设立电气事故联锁和压力低联锁，保证冷渣器冷却水正常供水。

4.2 改造后冷却水系统图

5  改造后经济分析

5.1热能回收效益

根据目前锅炉蒸发量210t/h时燃料消耗量30t/h，无烟煤的灰份含量为30%，锅炉排渣占灰渣总量的40%，来计算1台锅炉额定工况下小时排渣量：

30×1000×0.3×0.4＝3600kg/h

我司目前50MW抽凝汽式汽轮发电机组额定发电量50MW、供汽35t时，汽机进汽量为217t/h，考虑汽水损失率3%后，需锅炉提供的蒸汽量为217×1.03=223.5t/h。

此时1台锅炉每小时排渣量G

G＝3600÷210×223.5=3831kg/h。

锅炉小时排渣热量计算

计算公式：Q=[C（tz1－tz2）+251]×G KJ/h

式中：Q—锅炉小时排渣热量KJ/h

       C—渣平均比热KJ/Kg•℃

       tz1—排渣温度℃按950℃计

       tz2—排渣温度℃按50℃计

       G—锅炉小时排渣量kg/h，按3831kg/h计

按《小型热电站实用设计手册》P478页要求，

查得： C＝[0.17＋0.06×10-3（tz1-tz2）]×4.1868KJ/Kg•℃

       C＝[0.17+0.06×10-3(950-50)]×4.1868

       C＝0.224×4.1868=0.9378KJ/Kg•℃.

锅炉排渣热量：

       Q＝[0.9378（950-50）+251]×3831＝1095×3831

       Q＝4194945KJ/h

锅炉排渣热量通过冷渣器回收至主凝结水系统中，减少低加抽汽量，增加做功能力，进而达到节省汽机进汽量目的。

按冷渣器出水温度85℃来计算流经冷渣器的凝结水流量，根据武汉汽轮机厂提供的凝汽工况热力特性计算书来计算经济效益：

计算条件：主蒸汽温度535℃，压力为8.83Mpa，焓值为3475 KJ/kg，轴加出口水温43℃，焓值为180KJ/kg，#3低加出水温度70℃，焓值为293KJ/kg，冷渣器出水温度85℃，焓值为356KJ/kg，原#3低加设计出水温度68.1℃，焓值为285.12KJ/kg，六抽抽汽压力为0.0387Mpa，温度75.1℃，焓值为2523.6KJ/kg，#2低加设计出水温度为115.7℃，焓值为484.41KJ/kg，五抽抽汽压力为0.2206Mpa，温度146.3℃，焓值为2759.9KJ/kg，凝结水流量为143.4 t/h

流经冷渣器的凝结水流量为：

Q＝4194945÷（356－180）÷1000＝24 t/h

汽轮机六抽抽汽量减少值为：

Q＝（（285.12－180）×143.4（293－180）×（143.4－24））÷（2523.6－285.12）

 ＝(105.12×143.4－(113×119.4)) ÷2238.48

＝0.7 t/h

汽轮机五抽抽汽量减少值为：

           Q＝(143.4×(484.41－285.12)－(143.4－24)×(484.41-293)－24×(484.4－356)) ÷（2759.9－484.41）

            ＝(143.4×199.29－119.4×191.41－24×128.4) ÷2275.5

            ＝1.16 t/h

汽轮机主蒸汽量减少值:

       Q＝(1.16×(2759.9－2333)＋0.7×(2523.6－2333)) ÷(3475－2333)

        ＝(495.2＋133.42) ÷1142

        ＝0.55 t/h

2台50MW汽轮发电机组年节省蒸汽量

Q＝0.55×2×7000＝7700t/a

2台汽轮发电机组年节省蒸汽量折算成年节约标准煤量。

经计算，锅炉产吨蒸汽标煤耗量103kg/t汽，计算年节约标准煤量：

103×7700÷1000＝793.1t/a。

按每吨标煤700元，微增功率系数取1.3来计算经济效益，每年取得的经济效益为：

       793.1×700×1.3＝72.17万元/a

5.2节水效益

以每日节水300t，年运行小时7000小时，每吨除盐水2元制备成本来计算每年的节水效益为：

      300÷24×7000×2÷10000＝17.5万元/a，

6  结论

福建晋江热电有限公司锅炉冷渣器冷却水改造完成投入运行后，基本上可解决原冷渣器运行中出现的冷却水出水温度超温情况，冷渣器将不再出现因冷却水超温引起设备跳闸事件，同时也减少了除盐水的耗量，节省了除盐水制备投入，又回收了冷渣器热能。整个改造工程达到安全和经济双丰收的目的。

参考文献：

［1］       《小型热电站实用设计手册》.水利电力出版社，1989.10

文章作者：福建晋江热电有限公司 福建 晋江 362200廖 伟