1  前言

循環流化床鍋爐燃燒技術是近幾十年發展起來的一種高效 、低汙染 ，潔淨煤燃燒技術 ，具有煤種適應性廣 、調節範圍大等優點 ，近幾年來在國內得到大力的發展和推廣使用 。隨著循環硫化床鍋爐在國內發電廠的大量使用 ，特別是近年來循環流化床鍋爐往大容量 、高參數方向的飛速發展 ，一些困擾循環流化床鍋爐長期安全穩定經濟運行的問題也隨之而來 ，特別是循環流化床鍋爐冷渣器係統的設計和選型上的不足 ，一些運行的循環流化床鍋爐暴露出極大的安全問題和經濟問題 ，嚴重影響了循環流化床鍋爐的安全穩定運行和經濟運行 。

2  設備概況

福建晉江熱電有限公司建設有兩台50MW抽凝式發電機組 ，鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司設計生產的單汽包自然循環 、高壓循環流化床鍋爐 ，型號為DG-260-540/9.81-Ⅰ型 。鍋爐設計燃燒煤種為福建龍岩的無煙煤 ，設計低位發熱量為20680KJ/kg ，鍋爐采用∏型布置方式 ，前牆給煤 ，配備四台皮帶給煤機 ，鍋爐排渣從鍋爐底部排渣管經冷渣器排出 ，爐底從左到右分別布置有4台滾筒式冷渣器 ，正常運行方式為三用一備 。冷渣器冷卻水供水係統備有二台一次循環水泵 ，一用一備方式運行 。鍋爐冷渣器技術參數及工作流程如下 ：

鍋爐冷渣器主要技術參數 ：

型    號 ： HBSL-ⅠV     設備出力 ：0-8t       水阻 ：≤0.05Mpa

出渣溫度 ：≤100℃         冷卻水量 ：32t/h

進水溫度 ：10-30℃         進水壓力 ：≤0.8MPa

出水溫度 ：70-80℃

循環水泵額定參數 ：

流    量 ： 65t            揚    程 ：17m

電機功率 ：5.5kW

鍋爐冷渣器冷卻水流程 ：

除鹽水→膨脹水箱→一次循環水泵→￠73mm管道→4台冷渣器入口（冷渣器入口管徑￠57mm）→4台冷渣器出口（冷渣器出口管徑￠57mm）→￠73mm匯水管道→熱交換器→膨脹水箱 。

3  存在的問題及原因分析

3.1存在的問題

福建晉江熱電有限公司#1 、#2鍋爐分別於2006年1月和4月投產 ，至今已運行接近4年時間 ，由於電廠采購的入爐煤煤質隨著采購市場的變化而變化 ，造成冷渣器運行工況也時常變化 。當燃用低熱值煤炭時 ，冷渣器運行即暴露出安全運行和經濟運行等問題 ，歸結如下 ：

3.1.1冷渣器冷卻水出水溫度高

由於煤炭走入買方市場 ，煤炭質量無法得到保證 ，入爐煤熱值不斷不降 ，入爐煤低位發熱量最低到4300大卡 ，鍋爐在200t/h負荷時 ，入爐煤量從原30t/h左右最高上升到39t/h左右 ，四台冷渣器全部投入運行時 ，冷渣器冷卻水出水溫度經常在92～95℃左右運行 ，經常出現冷渣器因超溫（≥95℃）而跳閘的事件 。

3.1.2冷渣器耗水量大

由於冷渣器排渣溫度高 ，造成冷渣器運行中經常因出渣溫度高而跳閘 ，為了保證鍋爐順利出渣 ，在冷渣器排渣溫度高時 ，打開冷渣器出水排汙門 ，冷卻水部分排地溝運行 ，通過加大通過冷渣器的冷卻水量 ，勉強降低冷渣器冷卻水溫度 ，使冷渣器能維持連續運行 。經測算 ，但每日耗水量卻因為冷渣器冷卻水排地溝而增加耗水300t左右。

3.1.3冷渣器安全狀況差

由於冷渣器排渣量大 ，出水溫度高 ，冷渣器由於缺水出現超溫內漏現象 。2008年6月 ，由於超溫保護未正常動作 ，造成了#1爐#4冷渣器超溫泄漏 。同時 ，為保證鍋爐正常運行，運行人員經常對鍋爐進行事故放渣 ，增大了運行人員的勞動強度 ，同時也增大了因事故放渣引起的燒傷和燙傷事故概率 ，給安全生產帶來極大的影響 。

3.2原因分析

3.2.1鍋爐排渣量增大 ：

如果以設計的入爐煤發熱量運行 ，在鍋爐200t負荷時 ，每小時的入爐煤量隻有30t ，如煤灰分及灰渣 、飛灰總計含量為35% ，灰渣比例按4 ：6計算 ，則每小時排渣量約為4.2噸 。如果入爐煤熱值下降到4400大卡左右時，鍋爐每小時煤量則上升到38~39噸 ，每小時排渣量約為5.32噸 。如以後鍋爐260t負荷運行時 ，每小時耗煤約45~50t ，每小時產渣6.3~7t ，因煤質變化造成鍋爐產渣量變化較大，影響了冷渣器運行 。

3.2.2冷卻水量不足 ：

如果冷卻水量能達到冷渣器必需的水量 ，則冷渣器運行還是可保證正常運行 ，如以4~5噸水冷卻1噸渣來計算 ，每小時39噸入爐煤量產渣5.32噸 ，需耗水21.5~26.6噸 ，但是由於一次循環水泵供水壓力低(出口壓力0.16Mpa) ，係統管阻大 ，冷渣器進出口壓差很小 ，隻有0.05MPa（進口0.06MPa ，出水壓力0.01 Mpa） ，壓差不夠 ，無法保證足夠的冷卻水量 。經測算 ，此壓差下每小時水量隻有10~12噸 ，遠遠滿足不了冷渣器需要的耗水量 ，造成冷渣器出水溫度偏高 。所以 ，日常運行時需排地溝運行 。

3.2.3冷卻水管管徑配合不當 ：

以4台冷渣器進水管口徑￠57mm來計算 ，在壓力不高的情況下 ，為保證水量足夠 ，則要求主供水管的口徑最小需要￠108mm為宜 ，我司一次循環水泵出水管口徑隻有￠73mm ，在一次循環水泵的出口壓力不高 ，流速不大情況下 ，冷卻水量不能滿足冷渣器要求 。

4  改造要點及係統圖

4.1改造要點

4.1.1對冷卻水源進行改造

將冷渣器水源由除鹽水改成凝結水 ，凝結水從汽機軸封加熱器後引來 ，經過冷渣器後再回到汽機#3低加出口管 。原除鹽水管作為凝結水的備用水源使用 ，以回收冷渣器熱能 。

4.1.2對冷卻循環水泵運行改造

拆除原四台二次循環水泵 ，在冷渣器出水母管後新增三台熱水循環泵 ，將冷渣器後冷卻水升壓後再送回汽機#3低加出口管 ，升壓水泵揚程選擇33.5米 ，電機功率15kW ，以達到水量充足 。

4.1.3對冷卻水管道運行改造

將原來的冷渣器前冷卻水母管管更換成￠108mm管徑 ，以保證管徑與四台冷渣器冷卻水管管徑進行匹配 。將汽機至鍋爐冷渣器冷卻水管管徑定為￠159mm和￠133mm管徑 ，以保證充足的凝結水量 。

4.1.4熱工控製改造

冷卻水升壓泵采用變頻調節技術 ，根據冷渣器出口水溫來控製升壓泵的轉速 ，保證出水溫度在70～75℃ ，同時還設立電氣事故聯鎖和壓力低聯鎖 ，保證冷渣器冷卻水正常供水 。

4.2 改造後冷卻水係統圖

5  改造後經濟分析

5.1熱能回收效益

根據目前鍋爐蒸發量210t/h時燃料消耗量30t/h ，無煙煤的灰份含量為30% ，鍋爐排渣占灰渣總量的40% ，來計算1台鍋爐額定工況下小時排渣量 ：

30×1000×0.3×0.4＝3600kg/h

我司目前50MW抽凝汽式汽輪發電機組額定發電量50MW 、供汽35t時 ，汽機進汽量為217t/h ，考慮汽水損失率3%後 ，需鍋爐提供的蒸汽量為217×1.03=223.5t/h 。

此時1台鍋爐每小時排渣量G

G＝3600÷210×223.5=3831kg/h 。

鍋爐小時排渣熱量計算

計算公式 ：Q=[C（tz1－tz2）+251]×G KJ/h

式中 ：Q—鍋爐小時排渣熱量KJ/h

       C—渣平均比熱KJ/Kg•℃

       tz1—排渣溫度℃按950℃計

       tz2—排渣溫度℃按50℃計

       G—鍋爐小時排渣量kg/h ，按3831kg/h計

按《小型熱電站實用設計手冊》P478頁要求 ，

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•℃.

鍋爐排渣熱量 ：

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

       Q＝4194945KJ/h

鍋爐排渣熱量通過冷渣器回收至主凝結水係統中 ，減少低加抽汽量 ，增加做功能力 ，進而達到節省汽機進汽量目的 。

按冷渣器出水溫度85℃來計算流經冷渣器的凝結水流量 ，根據武漢汽輪機廠提供的凝汽工況熱力特性計算書來計算經濟效益 ：

計算條件 ：主蒸汽溫度535℃ ，壓力為8.83Mpa ，焓值為3475 KJ/kg ，軸加出口水溫43℃ ，焓值為180KJ/kg ，#3低加出水溫度70℃ ，焓值為293KJ/kg ，冷渣器出水溫度85℃ ，焓值為356KJ/kg ，原#3低加設計出水溫度68.1℃ ，焓值為285.12KJ/kg ，六抽抽汽壓力為0.0387Mpa ，溫度75.1℃ ，焓值為2523.6KJ/kg ，#2低加設計出水溫度為115.7℃ ，焓值為484.41KJ/kg ，五抽抽汽壓力為0.2206Mpa ，溫度146.3℃ ，焓值為2759.9KJ/kg ，凝結水流量為143.4 t/h

流經冷渣器的凝結水流量為 ：

Q＝4194945÷（356－180）÷1000＝24 t/h

汽輪機六抽抽汽量減少值為：

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

汽輪機五抽抽汽量減少值為 ：

           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

汽輪機主蒸汽量減少值:

       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汽輪發電機組年節省蒸汽量

Q＝0.55×2×7000＝7700t/a

2台汽輪發電機組年節省蒸汽量折算成年節約標準煤量 。

經計算 ，鍋爐產噸蒸汽標煤耗量103kg/t汽 ，計算年節約標準煤量 ：

103×7700÷1000＝793.1t/a 。

按每噸標煤700元 ，微增功率係數取1.3來計算經濟效益 ，每年取得的經濟效益為 ：

       793.1×700×1.3＝72.17萬元/a

5.2節水效益

以每日節水300t ，年運行小時7000小時 ，每噸除鹽水2元製備成本來計算每年的節水效益為 ：

      300÷24×7000×2÷10000＝17.5萬元/a ，

6  結論

福建晉江熱電有限公司鍋爐冷渣器冷卻水改造完成投入運行後 ，基本上可解決原冷渣器運行中出現的冷卻水出水溫度超溫情況 ，冷渣器將不再出現因冷卻水超溫引起設備跳閘事件 ，同時也減少了除鹽水的耗量，節省了除鹽水製備投入 ，又回收了冷渣器熱能 。整個改造工程達到安全和經濟雙豐收的目的 。

參考文獻 ：

［1］       《小型熱電站實用設計手冊》.水利電力出版社 ，1989.10

文章作者 ：福建晉江熱電有限公司 福建 晉江 362200廖 偉