循环流化床锅炉冷渣器结焦原因分析
摘 要：通过笔者对循环流化床（CFB）锅炉知识的学习和了解，介绍了循环流化床锅炉的排渣系统中的重要设备冷渣器的结构，对冷渣器因作用和重要性进行了说明。分析了冷渣器结焦的主要原因：当炉内燃烧不良、炉内物料较多、炉膛内和回料器内浇筑料脱落、冷渣器选择室两侧风帽堵死等。阐述了防止结焦的措施及达到的效果。为笔者在小龙潭发电厂新机组扩建后的运行和维护提供理论知识上的积累，同时也希望搭建一个新知识交流的平台。
循环流化床（CFB）锅炉是我国现行尝试推行的一种新型电厂锅炉，国电小龙潭发电厂目前在建的2台300MW机组的锅炉就是循环流化床（CFB）锅炉，8号机组计划2006年年底投厂发电。通过一段时间的资料收集和学习，我对循环流化床锅炉冷渣器结焦原因进行了分析，以供今后学习和参考。
冷渣器在循环流化床锅炉中的作用相当重要，是能否让锅炉正常排渣的主要设备。冷渣器因结焦造成堵塞的情况时有发生，分析了结焦原因，就便于进一步制定出防止结焦的措施，以达到的稳定运行和降低检修工作强度的效果。冷渣器的可靠性也就决定了锅炉的稳定性。影响冷渣器结焦的原因是多方面的，我先从循环流化床锅炉底渣冷却与输送设备结构和特性下手来逐步阐述。
循环流化床锅炉的排渣系统由底渣冷却、底渣输送、渣仓及配套卸渣设备组成。冷渣系统的主要设备有高温排渣阀和冷渣器等组成，底渣输送系统的主要设备有埋刮板除渣机（或皮带输送机）、斗式提升机等组成，渣仓及配套卸渣设备主要有脉冲布袋除尘器、干渣散装机、双轴搅拌加湿机、真空压力释放阀等组成。
把循环流化床锅炉底渣冷却与输送设备结构和特性弄清楚后，我们主要来看冷渣器的结焦原因。我厂的循环流化床锅炉，采用多仓式流化床风冷选择性排灰冷渣器。每炉配有4台，布置在炉膛两侧。每台冷渣器分为4个小仓，其上设有1个进渣口、1个排渣管和2个出气口。沿渣的走向，冷渣器的4个小仓分别为第一级的选择仓和之后的三级冷却仓。每个仓有自己独立的布风装置，流化风来自一次风的冷热风，进渣管上的进渣风来自J阀风机，另外进渣风还有来自空压机的压缩空气。冷渣器中设有自动喷水系统，每个小仓设有4个喷头。通过到巡检司电厂和白马电厂的参观和学习后，了解到锅炉冷渣器均发生多次因结焦造成排渣困难或堵塞。
根据结焦机理，结焦分高温结焦和低温结焦。高温结焦是由于运行中温度过高，床料燃烧异常猛烈，温度急剧上升，当温度超过灰的熔化温度时就会发生高温结焦。低温结焦是因为流化不良使局部达到着火温度，但此时的风量足以使物料迅速燃烧，致使该处物料温度超过灰熔点，如不及时处理就会发生结焦。
通过分析，冷渣器结焦主要有以下几个方面的原因。
第一，当炉内燃烧不良，会使排渣中的含碳量增加，炉渣在选择室内会继续燃烧，致使选择室内床温急剧升高，当温度超过灰熔点时，就会造成结焦。当冷渣器选择室床温最高达到1000℃，温度就会超过灰熔点，之后冷渣器选择室室内有可能结满高温焦块。这时候冷渣器只能故障退出运行，停炉消缺，来处理冷渣器选择室内结满了的高温焦。
第二，炉内物料较多，床层压力和床层压差较大，风室风压高，流化风相对较小，会使炉内流化不良，密相区达不到还原性气氛，不能保证密相区一定的燃烧份额，物料在缺氧状态下燃烧，燃烧效率不高，较大的颗粒易沉积，炉渣中含碳量增高，排渣不易控制，大量炉渣堆积在进渣管入口及管内，有时进渣风不能使炉渣进入冷渣器，不得以用压缩空气吹扫进渣，冷渣器一旦进渣，渣量相当大，即使关闭压缩空气，大量的炉渣继续进入冷渣器，造成冷渣器各仓内聚集大量的炉渣，由于炉渣不能被及时排走，炉渣中的碳继续燃烧，造成冷渣器结焦。此外，由于炉膛床层压力较高，一般能达到7.5～10 kPa，而冷渣器选择室的床压一般只有2～6 kPa，两者存在较大的压差，有时即使不用进渣风，炉渣在压差的作用下会自行进入冷渣器。进渣量不能自由控制，各室不能建立起稳定的床压，使各室温度及排渣温度升高，容易造成某一区域的大渣继续燃烧，温度超过灰熔点温度而造成结焦。一般情况下，炉燃烧效率低，炉渣含碳量较高，之后引起冷渣器排渣温度高，自流严重，导致冷却室床温最高达到1000℃以上，造成结焦、堵塞，不能排渣。只能停止排渣，进行逐渐冷却后，再进行清焦。
第三，炉膛内和回料器内浇筑料脱落，燃料中石块较多，碎煤机很难破碎，入炉煤中片状石头较多，容易造成冷渣器堵塞，部分仓室渣量较大且流化不良，冷渣器出风口会从炉膛返回高温烟气及细灰，使局部物料温度达到着火温度，当遇有足够的氧气时，则发生剧烈燃烧。温度超过灰熔点时，就会发生低温结焦。这种情况在新投厂的锅炉中比较常见，由于排渣困难停炉，打开冷渣器都会发现有的仓室有盖状焦块。并且，这种情况会多次发生。
第四，原冷渣器选择室有5排风帽，定向布置。后来由于种种原因，将两侧的2排风帽堵死。这样冷渣器的两侧流化质量差，存在流化死区的可能，炉渣堆积在两侧，由于选择室的温度较高，一般在750 ℃左右，如果炉渣中的含碳量较高，此时又有合适的风量，炉渣会继续燃烧，造成冷渣器的两侧结焦。风帽的减少对流化也有一定影响，是造成冷渣器自流的原因之一。
根据对以上冷渣器结焦的很需要原因进行分析后，我针对性的提出以下几个解决措施供大家讨论。
第一，保证良好的燃烧。保证良好的燃烧工况是防止冷渣器结焦的前提。经过分析研究，对一次风和二次风进行了合理配比，一次风量满足密相区燃烧的需要，使密相区主要处于还原性气氛，二次风保证燃料的完全燃烧。在燃用劣质煤时，采用较高的一次风率；燃用高挥发分燃料时，采用较低的一次风率。同时尽量保持较高的床温，合理组织燃料在密相区和稀相区的燃烧份额，减少灰渣中的含碳量。
第二，维持合理的床压。床压的大小代表炉膛内物料的多少，循环流化锅炉有较大的负荷调力。根据循环流化锅炉的特点，床压和锅炉负荷是相对应的。经过调节将床压由原来的8～10 kPa降到现在的4～6kPa。炉内的流化良好，床压与冷渣器内的床压之差减小了，消除了冷渣器自流现象。
第三，加强碎煤机的调整。为了保证较合理的燃煤粒径，碎煤机飞锤的调整由原15天改为5天调整一次，并可根据实际燃煤的颗粒分布随时调整。较大的煤矸石及石块明显减少，排渣较畅通。
第四，控制冷渣器各仓室的床压及温度。由于消除了自流现象，冷渣器的进渣量也得到很好控制。各仓室床压一般维持在约5 kPa，与炉膛内的床压维持在同一水平，可以用进渣风自由控制进渣量，避免灰渣在仓室大量堆积，防止灰渣再次燃烧，进而控制各仓室温度，避免冷渣器结焦。
第五，完善冷渣器的结构。经过对其他厂的运行经验，冷渣器堵塞经常发生在冷渣器的过渣口。经过研究，在冷渣器过渣口外墙做了一个掏渣孔，当冷渣器过渣口有大的石块、浇筑料、焦块等杂物堵塞时，可以打开掏渣孔进行掏渣。可获得很好的效果。
结束语
从循环流化床锅炉的排渣系统来看，冷渣器是排渣顺畅的关键设备，我们要尤其重视。冷渣器无论是高温结焦还是低温结焦，都是由于燃料燃烧效率低、炉渣中的含碳量高、炉渣中的碳在冷渣器内发生二次燃烧引起的。所以要防止冷渣器结焦，首先要提高燃烧效率，合理配风，尤其是流化风和二次风的使用，降低炉渣中的含碳量；其次是严格控制冷渣器各仓室的床温，使其在范围内，必要时可使用事故喷水，控制好排渣量的大小，尽量保持排渣均匀，各仓室维持一定的床压，维持一定流化床层高度，使炉渣得到充分冷却。从而很好地防止冷渣器结焦，以提高锅炉的可靠性。