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摘要：排渣系统是否能够正常运行，直接关系着600MWCFB锅炉乃至整个机组是否能够健康、经济地接带负荷，对机组顺利完成生产指标和任务具有至关重要的影响。排渣系统配置的合理性更是成为该炉型能否经济运行的关键，尤其是燃用低热值劣质煤时。对排渣系统的设备配置、排渣系统的运行进行了分析，重点介绍了600MW CFB锅炉排渣系统配置与选型。
关键词：CFB锅炉；排渣系统；性能；选型
作者简介：张宗珩（1966-），男，山西右玉人，中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司总经理，高级工程师；王引成（1971-），男，山西广灵人，中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司，工程师。（山西?朔州?036800）
中图分类号：TK227.3?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0147-03
在CFB锅炉的家族中，600MW无疑是个不折不扣的“巨人”，这个巨人的“吃喝拉撒”非比寻常（吃——入炉煤、喝——送风、拉——排渣、撒——烟气），只有协调好巨人的需求，才能让它健康生存。可见，排渣系统是否能够正常运行，直接关系着该锅炉乃至整个机组是否能够健康、经济地接带负荷，对机组顺利完成生产指标和任务具有至关重要的影响。我国的CFB锅炉多数燃用高灰低热值煤，灰渣量大、渣温高、渣粒不均匀，冷渣、输渣问题未得到很好的解决，冷渣器堵塞、结焦、冷却系统泄漏、机械故障等现象时有发生，这成为导致锅炉被迫停运或减负荷运行的主要原因之一。因此，如何使排渣系统在实践中较好地服务于主机，以及如何掌握并熟练操作机组所配套的排渣设备，对机组的稳定运行具有重要意义。
一、排渣系统的组成
1.国内CFB锅炉排渣设备
循环流化床锅炉的排渣方式可分为湿式排渣和干式排渣两种，湿式排渣由于水淬后的灰渣活性变差，不宜于灰渣的综合利用，灰渣物理热损失较大，不作推广使用。干式排渣是CFB锅炉推广采用的主要排渣方式，一般干式排渣系统由冷渣设备、输渣设备、储渣仓等设备组成。目前国内运行的干式冷渣设备主要有以下几种。
（1）滚筒式冷渣器。热渣进入滚筒后沿其内筒壁螺旋槽道前进，内外筒夹套内通过冷却水与热渣进行表面逆向换热。在煤质一定的情况下，滚筒冷渣器排渣的粒比度相对稳定，由于返料器回料腿布置在密相区下部，滚筒冷渣器排出的渣不仅仅有大粒底渣，还包含有大量的循环灰，对循环灰量的控制起到了很大的作用。
（2）钢带风冷式冷渣机。该设备结构主要由大量条形耐热钢板组成，两侧链条带动低速前进，热渣落在钢板上受到负压通风后大面积冷却至200℃，冷风吸热升温至300～400℃，可当做送风利用，只适合于大型CFB锅炉。
（3）风水共冷式流化床冷渣器（简称风水冷渣器）。该冷渣器利用流化床的气固二相流特性传热，以风冷为主，水冷为辅（下表1），冷渣温度随风量增加和渣量的减少而降低，冷渣效果较好。冷渣器内无机械设备，无需单独设置流化风机。
表1给出了煤质2800Kcal/kg、一次风压稳定，输渣量一定，负荷300MW、床温870℃左右时风水冷渣器流化风量（33℃）和冷却水（62℃）单一因素变化对排渣温度的影响。不难看出：流化风量对排渣温度的影响远大于冷却水量。
风水冷渣器根据排渣量的多少分有几个仓室。各个仓室的冷却风量都有设计值，其回风作为上二次风送回炉膛。由于没有独立的送风设备，大都取自一次风系统或者高压流化风系统。这样，运行中应及时根据送风设备的出力进行风量调整。风机出力增加，风压增加，在渣量和流化风门开度不变的情况下，冷却流化风量增大，刚度增强，冷渣器内灰渣的终端沉降速度受风的影响而减小，粒径相应的灰渣重新被送回炉膛。风机出力降低，冷却风量随之减小、刚度减弱，排渣温度虽然升高，但回送的细灰较少。可见，风水冷渣器对循环灰的控制是根据冷却流化风量的大小有选择性地进行的。另外，实践经验证明，与滚筒冷渣器相比，同出力的风水冷渣器的进渣速度要快得多。
2.CFB锅炉的输渣设备
目前国内应用的输渣设备主要有刮板输渣机、耐温皮带输渣机、斗式提升机、链斗输送机、正负压气力输渣设备等。国内典型的排渣系统有：
（1）由滚筒冷渣器、灰刮板、斗式提升机、储渣仓等组成的机械排渣系统。该系统在220t/h以内的CFB锅炉使用较多。
（2）由滚筒或风水冷渣器、链斗输送机、斗式提升机、储渣仓组成的机械排渣系统。该系统采用链斗输送机，运行状况有所提高，链斗运行状况较稳定，出力较大，但在较高的渣温下，转动部件也易损坏，由于链斗的扬升角度可达到60度，适合于高位传输，且距离长、短均可，目前应用较多。
二、排渣系统的运行分析
根据长期运行实践可知，影响排渣系统运行的因素主要有：煤质（粒径）、燃烧工况、冷却介质配送、控制设备异常、设备部件磨损或变形等，下面就重要因素进行综合分析。
1.煤质
煤质对排渣设备的影响主要体现在床压的控制。目前，我国现役CFB机组中，大多数锅炉的燃煤热值在4000Kcal/kg以内。入炉煤的粒径与煤种关系密切，含C量高的煤热值高、硬度小、相对易碎，入炉煤粒度容易保证，相反则不然，当然，粒径主要取决于破碎设备的工作效率。对于燃用低热值混合配煤的锅炉，比如山西平朔煤矸石发电有限责任公司四台CFB机组均燃用山西平朔露天煤矿出产的风氧化煤（热值在2500～3500Kcal/Kg）、煤矸石（热值在500～2000Kcal/Kg）、煤泥（热值在3500～4500Kcal/Kg）等，其中煤矸石和风氧化煤质地较硬，在破碎机出力不变的情况下，破碎后的颗粒中往往大粒径者占了绝大多数，导致锅炉出现流化不良、排渣量大、冷渣器堵塞、排渣含碳量大、床压居高不下等现象，虽然可通过调整一二级破碎机的间隙来控制粒径，但效果不佳。相同数量的单一煤矸石、风氧化煤经破碎后的粒径见表2。
入炉煤中大颗粒含量增多对排渣系统的影响主要体现在以下几方面： （1）床压高，排渣量大、渣温不易控制。在流化风量不变的情况下，当入炉煤粒径增大时，粒径较大的煤沉积在炉内密相区，床压增大，为了满足正常床压的需要，排渣量增大。当排渣系统长时间满出力甚至超出力运行，比如滚筒冷渣器必须转速最大、冷却水量最大运行，或者风水冷渣器进渣门必须满开，流化风量和冷却水量均最大，但冷渣温度仍接近或超过设计允许值。此时，对冷渣器的转动部件和输渣设备是个考验。
（2）排渣含碳量增大，容易导致风水冷渣器堵渣或结焦。风水冷渣器运行的主要问题就是冷渣器内结焦和堵塞现象。由于设计局限，结焦基本不可能通过加大风量进行“再流化”的办法来解决，只能从排渣管进行捅渣或停运冷渣器清焦。结焦的诱发原因有：
1）排渣量大，渣温过高，灰渣冷却后不到设计值的温度。
2）冷渣器流化风量不足或燃料颗粒度偏大，使灰渣不能充分流化，造成冷渣器结焦。冷渣器流化风量不足的原因大致有以下四点：冷渣器内风帽磨损严重，流化不均；入炉实际煤种与设计煤种不符，使得设计流化风量不能满足实际需要；破碎机的破碎和筛分效果差，粗细煤粒分布不合理，设计流化风量下达不到流化状态；风机出力降低后未及时调整流化风量，或者人为调整不当致使流化风量严重偏离设计值。
3）在炉膛尚未充分燃烧的煤粉颗粒进入冷渣器后进行二次燃烧，导致冷渣器内温度升高，造成结焦。在渣层较厚的情况下冷渣器内会造成局部的沟流和死床，发生可燃物的再燃和结焦，造成排渣的堵塞。
4）炉内燃烧工况恶化出现焦块或有浇注料脱落进入冷渣器，及风水冷渣器内浇注料脱落，导致局部流化不良而堵塞、结焦。
5）导致结焦的另一个主要原因是主排渣口排渣量不足，只能从事故放渣口排渣，导致床压忽高忽低，区域流化不良或排空后冷风直接吹高温渣产生结焦，而中间隔墙高度以及下部连通口径设计不合理也可能是造成排渣不畅的一个重要原因。
（3）对于双炉室CFB锅炉来说，因床压高发生偏床对排渣系统的正常运行也是个严重考验。双炉室CFB锅炉因床压高发生偏床时，在进渣门开度一致的情况下，两侧的进渣量会有所不同。在发生偏床的瞬间，床压趋于低的一侧由于物料浓度快速减少而流化速度增快，此前沉积下的较大粒径的灰渣被排出，与床压正常时相比，此时排出的渣的体积量虽有所减少，但重量几乎没有减少。床压趋于高的一侧由于物料浓度快速增加，流化速度有所减弱，此时该侧大粒径的灰渣排出相对困难，而粒径相对较小的灰渣的排出量却成倍增加，风水冷渣器这种情况尤为突出。出渣温度随进入的渣量快速升高。渣的增加量瞬间可能超出了输渣机的设计承载能力，输渣机电流会因超负荷而突增，当电流的增加值超过保护跳闸值且持续时间足够长（随着机组外形尺寸的增加，输渣线不可避免地增长，输渣速度相对减慢，渣在输渣线上的停留时间增长），输渣线跳闸。即使输渣线上的渣量未超出承载能力，但由于排渣量大、渣温长时间居高不下，输渣线受高温炙烤而变形的几率大大增加，一旦发生，哪怕只有很小的一段或某个部件，也会导致输渣机电流增大。当这种情况短时间无法改变时，输渣线跳闸在所难免，因变形跳闸的输渣线维修时间远大于单纯的超载跳闸。在高床压下输渣机跳闸，对机组来说无异于致命打击，机组不得不降出力。下面表3例举了300MW 双炉室CFB锅炉床压高时，在进渣门开度和输渣机转速一定的情况下，发生偏床（例举一侧床压低于平均床压的二分之一情况）与不发生偏床的输渣比较。不难看出：偏床与否对输渣系统的影响区别很大，所以在日常调整中，根据煤质和床压必须保证一次风压有足够的可调余量，避免偏床发生。
2.影响排渣系统运行的其它因素
输渣系统设备部件材质不良是造成系统故障的一个主要原因。常发生磨损和变形的部件有：进渣管、回风管、滚筒冷渣器冷却水旋转接头、滚筒冷渣器尾部换热面、输渣机链斗、链轮和转轴等，任何部件损坏都会降低排渣系统的出力。
排渣系统的控制和监视设备发生异常时，比如不能进行远方调整、调速变频器故障、进渣门或锥阀电源气源异常、远传压力和温度信号异常等，都会影响排渣的正常进行。
输渣设备设计出力不足，也是造成排渣系统不正常工作的一个主要原因。
3.燃用煤矸石等劣质煤的排渣系统设备运行状况及发展
排渣系统的工作量是由入炉煤质决定的。排渣系统必须具有长时间大负荷运行、耐高温、抗变形的能力，尤其是转动部件要有良好的耐磨性，以提高长周期连续运行的安全性，比如输渣机、斗提机这两大转动设备。据统计，在平朔煤矸石发电2×300MW CFB锅炉投产初期，因转动部件损坏导致排渣系统故障停运的次数占到了总故障停运次数的二分之一，转动设备高温变形故障占到了约三分之一，超负荷运行跳闸约占六分之一。后经对转动部件彻底改进，更换材质较好、耐磨、抗变形较好的部件后，故障率大幅下降。
面对滚筒冷渣器出力增大，应重点考虑三方面技术革新：一是内部冷却换热面积的分布，既要满足冷却能力，又要降低磨损、避免泄漏。据统计，换热面因磨损泄漏占到了冷却水系统泄漏故障的三分之一。二是冷却水的输配，目前滚筒冷渣器的冷却水供回水集中在一个“旋转接头”上，对旋转接头的性能要求非常高，既要转动灵活、耐磨，又要密封性好、抗腐蚀，旋转接头泄漏占到了泄漏故障的四分之一。三是连接部件，由于滚筒冷渣器属转动设备，前后位移量较大，与之相连接的冷却水管（旋转接头外接供回水管）必须是软连接。目前来看，金属软连接管的工作可靠性主要受耐压、柔韧性、连接法兰处的密封等制约，金属软连接管泄漏占到了冷却水系统泄漏故障的三分之一。冷渣器的冷却水选用的是机组凝结水，任何泄漏都直接影响凝结水系统的正常运行，尤其是旋转接头和金属软连接管破裂，导致凝结水大量流失，凝结水箱水位和除氧器水位快速下降，补救及时机组降出力运行，补救不及时就会直接威胁整台机组的安全运行。平朔煤矸石发电2011年1～8月共发生4次滚筒冷渣器旋转接头和金属软连接管泄漏事件，给机组的安全、经济运行造成了严重影响。 制约风水冷渣器的因素主要有：一是各仓室风量的配送，二是冷渣的排放。实际运行中，各仓室的运行温度是逐渐降低的。热渣进入冷渣器时，由于温度高，流动性较好，传热和移动不存在问题。后边各室随着渣温的降低，渣的流动性也随之降低，尤其粒度较大的渣移动性变差，且硬度变大，加大风量虽然可以弥补移动差的问题，却加大了对受热面的切削磨损，且增加了细灰的回送量。在风水冷渣器的故障中，因回风管磨损漏风占到了约三分之一，大渣流动不畅堵渣和结焦占到了一半以上。
风水冷渣器回风对炉内的扰动是非常明显的。平朔煤矸石发电300MW CFB锅炉回风管口及其附近区域水冷壁磨损加剧且泄漏次数较多，几乎占到所有受热面泄漏事故的60%以上，主要原因有：
（1）回风管从风水冷渣器顶部引出至炉侧墙水冷壁让管口，整个呈渐缩型，风量虽然只有不足30000Nm3/h，但风压和风速基本保持一次风参数，较附近的二次风大许多，同层密相区耐磨浇注料受风的冲刷扰动较大。一二次风的风速差致使回风管口附近区域浇注料因长期受力不均、风速较大的部位脱落，携带细灰的回风直接冲刷水冷壁让管而导致泄漏。
（2）当初设计时未充分考虑回风管口与其它二次风管口在侧墙的均匀布置，而是将回风管口插装在靠后侧墙的两个二次风管口之间，既加大了回风管口附近浇注料的应力扰动，又加大了此处炉内工况的扰动，形成较大的上涡流，增加了附近上部水冷壁处内循环物料量及其运动速度，进而增大了磨损速度。这几乎可以说是个先天性顽疾，严重影响了机组的长周期运行。2011年所有受热面泄漏事故共发生8次，其中回风管口及其附近区域泄漏就达6次。
三、600MW CFB锅炉排渣系统配置与设备选型
1.排渣系统的出力
冷渣器的选择首要的是满足排渣量的需求，以保证炉内运行床压在允许范围。冷渣器的性能有两个重要指标：一是单位时间进渣量，二是冷却能力。进渣量满足了炉内床压，冷却能力控制了热量损失。燃用设计热值2800Kcal/kg混配煤（设计煤质: 中煤∶矸石∶煤泥＝35∶35∶30；校核煤质一：中煤∶矸石∶煤泥＝25∶35∶40；校核煤质二：中煤∶矸石∶煤泥＝35∶40∶25）的600MW CFB锅炉每小时的入炉煤量大约有450t/h左右。排渣量保守按50% 入炉煤量计算，每小时约有 210～250t/h左右。假如选用三条输渣线，六台冷渣器，那么每台冷渣器至少应具备40～45t/h的出渣能力，每条输渣线对应两台冷渣器，保守应具备90t/h的输渣能力。为了应对偏床等实际运行中的突发事件，要求输渣线的输渣能力至少应扩大20%，也就是110t/h的出力。目前国内出力最大的滚筒冷渣器是25t/h，风水冷渣器是37t/h。选用四条输渣线和八台冷渣器会使排渣系统庞大、复杂化。可见，冷渣器改进增容迫在眉睫。
2.设备选型及配置
选用性能良好的设备对机组的长周期安全、经济运行至关重要。为了简化系统，下图1给出了600MW CFB锅炉排渣系统较为合理的配置示意图，满足该示意图必须达到下述条件：
（1）A—A’、B—B’、C—C’三条输渣线的每条输渣机、斗提机应至少具有150%（大约150t/h）的输渣能力。
（2）每台冷渣器至少应有40～45t/h的冷渣能力，大功率冷渣器必须性能良好。
（3）冷渣器进渣管及排渣管改用三通结构，确保排渣的灵活性，当某一条输渣线故障时，冷渣器可以借助相邻的另一条输渣线继续排渣，相邻输渣线的原有负荷可以倒至第三条输渣线。
（4）两边的冷渣器留有事故放渣管，应对冷渣器停运时床压高情况。进渣管和出渣管均装有手动、气（电）动截止门，既便于负荷倒换，又便于检修时与系统隔离。
（5）输渣机的安装位置根据排渣管形状及高度可适当水平下移，但要充分考虑输渣机末端仰角。
（6）#1—6冷渣器可全部选用滚筒或风水，也可采取#1与#6或者#2与#5选用风水，既可以快速排渣，又确保了循环灰的控制。
（7）选用风水冷渣器时，其回风可平均分配至同侧的其它二次风管，减少单一回风对其附近浇注料的影响，或者设计专门的回风口，与其它二次风口间距平均布置，但要分流部分风量至相邻两二次风口。另外，风水冷渣器各仓室间隔墙下部的连通口下面都要设计事故放渣口，防止堵渣或结焦。
（8）冷渣器、输渣机和斗提机的转动部件材质要优良，且耐磨、抗变形，充分满足生产需要。
四、结论
对于燃用低热值劣质煤的CFB锅炉，不论是600MW 还是小容量的，冷渣器的事故大都是设计理念与实际运行存在较大差距造成的。而在实际运行中，减少事故的关键是要从思想上认识到冷渣系统在机组运行中的重要性，日常管理中要将冷渣器作为提高CFB锅炉效率和CFB锅炉安全运行必不可少的辅机设备来对待，制定合理的运行维护规程和保护措施。除了必不可少的日常维护外，还应利用机组低负荷时间段定期对排渣设备、系统进行检查维修，积极应用先进的技术成果，及时通过实践改进，实现其设计出力下的安全运行。
参考文献：
[1]叶学民,李贵元,李春曦.风水冷选择性冷渣器的技术特性分析[J].锅炉技术,2005,(1).
（责任编辑：刘辉）
关键词：CFB锅炉；排渣系统；性能；选型
作者简介：张宗珩（1966-），男，山西右玉人，中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司总经理，高级工程师；王引成（1971-），男，山西广灵人，中煤平朔第一煤矸石发电有限责任公司，工程师。（山西?朔州?036800）
中图分类号：TK227.3?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0147-03
在CFB锅炉的家族中，600MW无疑是个不折不扣的“巨人”，这个巨人的“吃喝拉撒”非比寻常（吃——入炉煤、喝——送风、拉——排渣、撒——烟气），只有协调好巨人的需求，才能让它健康生存。可见，排渣系统是否能够正常运行，直接关系着该锅炉乃至整个机组是否能够健康、经济地接带负荷，对机组顺利完成生产指标和任务具有至关重要的影响。我国的CFB锅炉多数燃用高灰低热值煤，灰渣量大、渣温高、渣粒不均匀，冷渣、输渣问题未得到很好的解决，冷渣器堵塞、结焦、冷却系统泄漏、机械故障等现象时有发生，这成为导致锅炉被迫停运或减负荷运行的主要原因之一。因此，如何使排渣系统在实践中较好地服务于主机，以及如何掌握并熟练操作机组所配套的排渣设备，对机组的稳定运行具有重要意义。
一、排渣系统的组成
1.国内CFB锅炉排渣设备
循环流化床锅炉的排渣方式可分为湿式排渣和干式排渣两种，湿式排渣由于水淬后的灰渣活性变差，不宜于灰渣的综合利用，灰渣物理热损失较大，不作推广使用。干式排渣是CFB锅炉推广采用的主要排渣方式，一般干式排渣系统由冷渣设备、输渣设备、储渣仓等设备组成。目前国内运行的干式冷渣设备主要有以下几种。
（1）滚筒式冷渣器。热渣进入滚筒后沿其内筒壁螺旋槽道前进，内外筒夹套内通过冷却水与热渣进行表面逆向换热。在煤质一定的情况下，滚筒冷渣器排渣的粒比度相对稳定，由于返料器回料腿布置在密相区下部，滚筒冷渣器排出的渣不仅仅有大粒底渣，还包含有大量的循环灰，对循环灰量的控制起到了很大的作用。
（2）钢带风冷式冷渣机。该设备结构主要由大量条形耐热钢板组成，两侧链条带动低速前进，热渣落在钢板上受到负压通风后大面积冷却至200℃，冷风吸热升温至300～400℃，可当做送风利用，只适合于大型CFB锅炉。
（3）风水共冷式流化床冷渣器（简称风水冷渣器）。该冷渣器利用流化床的气固二相流特性传热，以风冷为主，水冷为辅（下表1），冷渣温度随风量增加和渣量的减少而降低，冷渣效果较好。冷渣器内无机械设备，无需单独设置流化风机。
表1给出了煤质2800Kcal/kg、一次风压稳定，输渣量一定，负荷300MW、床温870℃左右时风水冷渣器流化风量（33℃）和冷却水（62℃）单一因素变化对排渣温度的影响。不难看出：流化风量对排渣温度的影响远大于冷却水量。
风水冷渣器根据排渣量的多少分有几个仓室。各个仓室的冷却风量都有设计值，其回风作为上二次风送回炉膛。由于没有独立的送风设备，大都取自一次风系统或者高压流化风系统。这样，运行中应及时根据送风设备的出力进行风量调整。风机出力增加，风压增加，在渣量和流化风门开度不变的情况下，冷却流化风量增大，刚度增强，冷渣器内灰渣的终端沉降速度受风的影响而减小，粒径相应的灰渣重新被送回炉膛。风机出力降低，冷却风量随之减小、刚度减弱，排渣温度虽然升高，但回送的细灰较少。可见，风水冷渣器对循环灰的控制是根据冷却流化风量的大小有选择性地进行的。另外，实践经验证明，与滚筒冷渣器相比，同出力的风水冷渣器的进渣速度要快得多。
2.CFB锅炉的输渣设备
目前国内应用的输渣设备主要有刮板输渣机、耐温皮带输渣机、斗式提升机、链斗输送机、正负压气力输渣设备等。国内典型的排渣系统有：
（1）由滚筒冷渣器、灰刮板、斗式提升机、储渣仓等组成的机械排渣系统。该系统在220t/h以内的CFB锅炉使用较多。
（2）由滚筒或风水冷渣器、链斗输送机、斗式提升机、储渣仓组成的机械排渣系统。该系统采用链斗输送机，运行状况有所提高，链斗运行状况较稳定，出力较大，但在较高的渣温下，转动部件也易损坏，由于链斗的扬升角度可达到60度，适合于高位传输，且距离长、短均可，目前应用较多。
二、排渣系统的运行分析
根据长期运行实践可知，影响排渣系统运行的因素主要有：煤质（粒径）、燃烧工况、冷却介质配送、控制设备异常、设备部件磨损或变形等，下面就重要因素进行综合分析。
1.煤质
煤质对排渣设备的影响主要体现在床压的控制。目前，我国现役CFB机组中，大多数锅炉的燃煤热值在4000Kcal/kg以内。入炉煤的粒径与煤种关系密切，含C量高的煤热值高、硬度小、相对易碎，入炉煤粒度容易保证，相反则不然，当然，粒径主要取决于破碎设备的工作效率。对于燃用低热值混合配煤的锅炉，比如山西平朔煤矸石发电有限责任公司四台CFB机组均燃用山西平朔露天煤矿出产的风氧化煤（热值在2500～3500Kcal/Kg）、煤矸石（热值在500～2000Kcal/Kg）、煤泥（热值在3500～4500Kcal/Kg）等，其中煤矸石和风氧化煤质地较硬，在破碎机出力不变的情况下，破碎后的颗粒中往往大粒径者占了绝大多数，导致锅炉出现流化不良、排渣量大、冷渣器堵塞、排渣含碳量大、床压居高不下等现象，虽然可通过调整一二级破碎机的间隙来控制粒径，但效果不佳。相同数量的单一煤矸石、风氧化煤经破碎后的粒径见表2。
入炉煤中大颗粒含量增多对排渣系统的影响主要体现在以下几方面： （1）床压高，排渣量大、渣温不易控制。在流化风量不变的情况下，当入炉煤粒径增大时，粒径较大的煤沉积在炉内密相区，床压增大，为了满足正常床压的需要，排渣量增大。当排渣系统长时间满出力甚至超出力运行，比如滚筒冷渣器必须转速最大、冷却水量最大运行，或者风水冷渣器进渣门必须满开，流化风量和冷却水量均最大，但冷渣温度仍接近或超过设计允许值。此时，对冷渣器的转动部件和输渣设备是个考验。
（2）排渣含碳量增大，容易导致风水冷渣器堵渣或结焦。风水冷渣器运行的主要问题就是冷渣器内结焦和堵塞现象。由于设计局限，结焦基本不可能通过加大风量进行“再流化”的办法来解决，只能从排渣管进行捅渣或停运冷渣器清焦。结焦的诱发原因有：
1）排渣量大，渣温过高，灰渣冷却后不到设计值的温度。
2）冷渣器流化风量不足或燃料颗粒度偏大，使灰渣不能充分流化，造成冷渣器结焦。冷渣器流化风量不足的原因大致有以下四点：冷渣器内风帽磨损严重，流化不均；入炉实际煤种与设计煤种不符，使得设计流化风量不能满足实际需要；破碎机的破碎和筛分效果差，粗细煤粒分布不合理，设计流化风量下达不到流化状态；风机出力降低后未及时调整流化风量，或者人为调整不当致使流化风量严重偏离设计值。
3）在炉膛尚未充分燃烧的煤粉颗粒进入冷渣器后进行二次燃烧，导致冷渣器内温度升高，造成结焦。在渣层较厚的情况下冷渣器内会造成局部的沟流和死床，发生可燃物的再燃和结焦，造成排渣的堵塞。
4）炉内燃烧工况恶化出现焦块或有浇注料脱落进入冷渣器，及风水冷渣器内浇注料脱落，导致局部流化不良而堵塞、结焦。
5）导致结焦的另一个主要原因是主排渣口排渣量不足，只能从事故放渣口排渣，导致床压忽高忽低，区域流化不良或排空后冷风直接吹高温渣产生结焦，而中间隔墙高度以及下部连通口径设计不合理也可能是造成排渣不畅的一个重要原因。
（3）对于双炉室CFB锅炉来说，因床压高发生偏床对排渣系统的正常运行也是个严重考验。双炉室CFB锅炉因床压高发生偏床时，在进渣门开度一致的情况下，两侧的进渣量会有所不同。在发生偏床的瞬间，床压趋于低的一侧由于物料浓度快速减少而流化速度增快，此前沉积下的较大粒径的灰渣被排出，与床压正常时相比，此时排出的渣的体积量虽有所减少，但重量几乎没有减少。床压趋于高的一侧由于物料浓度快速增加，流化速度有所减弱，此时该侧大粒径的灰渣排出相对困难，而粒径相对较小的灰渣的排出量却成倍增加，风水冷渣器这种情况尤为突出。出渣温度随进入的渣量快速升高。渣的增加量瞬间可能超出了输渣机的设计承载能力，输渣机电流会因超负荷而突增，当电流的增加值超过保护跳闸值且持续时间足够长（随着机组外形尺寸的增加，输渣线不可避免地增长，输渣速度相对减慢，渣在输渣线上的停留时间增长），输渣线跳闸。即使输渣线上的渣量未超出承载能力，但由于排渣量大、渣温长时间居高不下，输渣线受高温炙烤而变形的几率大大增加，一旦发生，哪怕只有很小的一段或某个部件，也会导致输渣机电流增大。当这种情况短时间无法改变时，输渣线跳闸在所难免，因变形跳闸的输渣线维修时间远大于单纯的超载跳闸。在高床压下输渣机跳闸，对机组来说无异于致命打击，机组不得不降出力。下面表3例举了300MW 双炉室CFB锅炉床压高时，在进渣门开度和输渣机转速一定的情况下，发生偏床（例举一侧床压低于平均床压的二分之一情况）与不发生偏床的输渣比较。不难看出：偏床与否对输渣系统的影响区别很大，所以在日常调整中，根据煤质和床压必须保证一次风压有足够的可调余量，避免偏床发生。
2.影响排渣系统运行的其它因素
输渣系统设备部件材质不良是造成系统故障的一个主要原因。常发生磨损和变形的部件有：进渣管、回风管、滚筒冷渣器冷却水旋转接头、滚筒冷渣器尾部换热面、输渣机链斗、链轮和转轴等，任何部件损坏都会降低排渣系统的出力。
排渣系统的控制和监视设备发生异常时，比如不能进行远方调整、调速变频器故障、进渣门或锥阀电源气源异常、远传压力和温度信号异常等，都会影响排渣的正常进行。
输渣设备设计出力不足，也是造成排渣系统不正常工作的一个主要原因。
3.燃用煤矸石等劣质煤的排渣系统设备运行状况及发展
排渣系统的工作量是由入炉煤质决定的。排渣系统必须具有长时间大负荷运行、耐高温、抗变形的能力，尤其是转动部件要有良好的耐磨性，以提高长周期连续运行的安全性，比如输渣机、斗提机这两大转动设备。据统计，在平朔煤矸石发电2×300MW CFB锅炉投产初期，因转动部件损坏导致排渣系统故障停运的次数占到了总故障停运次数的二分之一，转动设备高温变形故障占到了约三分之一，超负荷运行跳闸约占六分之一。后经对转动部件彻底改进，更换材质较好、耐磨、抗变形较好的部件后，故障率大幅下降。
面对滚筒冷渣器出力增大，应重点考虑三方面技术革新：一是内部冷却换热面积的分布，既要满足冷却能力，又要降低磨损、避免泄漏。据统计，换热面因磨损泄漏占到了冷却水系统泄漏故障的三分之一。二是冷却水的输配，目前滚筒冷渣器的冷却水供回水集中在一个“旋转接头”上，对旋转接头的性能要求非常高，既要转动灵活、耐磨，又要密封性好、抗腐蚀，旋转接头泄漏占到了泄漏故障的四分之一。三是连接部件，由于滚筒冷渣器属转动设备，前后位移量较大，与之相连接的冷却水管（旋转接头外接供回水管）必须是软连接。目前来看，金属软连接管的工作可靠性主要受耐压、柔韧性、连接法兰处的密封等制约，金属软连接管泄漏占到了冷却水系统泄漏故障的三分之一。冷渣器的冷却水选用的是机组凝结水，任何泄漏都直接影响凝结水系统的正常运行，尤其是旋转接头和金属软连接管破裂，导致凝结水大量流失，凝结水箱水位和除氧器水位快速下降，补救及时机组降出力运行，补救不及时就会直接威胁整台机组的安全运行。平朔煤矸石发电2011年1～8月共发生4次滚筒冷渣器旋转接头和金属软连接管泄漏事件，给机组的安全、经济运行造成了严重影响。 制约风水冷渣器的因素主要有：一是各仓室风量的配送，二是冷渣的排放。实际运行中，各仓室的运行温度是逐渐降低的。热渣进入冷渣器时，由于温度高，流动性较好，传热和移动不存在问题。后边各室随着渣温的降低，渣的流动性也随之降低，尤其粒度较大的渣移动性变差，且硬度变大，加大风量虽然可以弥补移动差的问题，却加大了对受热面的切削磨损，且增加了细灰的回送量。在风水冷渣器的故障中，因回风管磨损漏风占到了约三分之一，大渣流动不畅堵渣和结焦占到了一半以上。
风水冷渣器回风对炉内的扰动是非常明显的。平朔煤矸石发电300MW CFB锅炉回风管口及其附近区域水冷壁磨损加剧且泄漏次数较多，几乎占到所有受热面泄漏事故的60%以上，主要原因有：
（1）回风管从风水冷渣器顶部引出至炉侧墙水冷壁让管口，整个呈渐缩型，风量虽然只有不足30000Nm3/h，但风压和风速基本保持一次风参数，较附近的二次风大许多，同层密相区耐磨浇注料受风的冲刷扰动较大。一二次风的风速差致使回风管口附近区域浇注料因长期受力不均、风速较大的部位脱落，携带细灰的回风直接冲刷水冷壁让管而导致泄漏。
（2）当初设计时未充分考虑回风管口与其它二次风管口在侧墙的均匀布置，而是将回风管口插装在靠后侧墙的两个二次风管口之间，既加大了回风管口附近浇注料的应力扰动，又加大了此处炉内工况的扰动，形成较大的上涡流，增加了附近上部水冷壁处内循环物料量及其运动速度，进而增大了磨损速度。这几乎可以说是个先天性顽疾，严重影响了机组的长周期运行。2011年所有受热面泄漏事故共发生8次，其中回风管口及其附近区域泄漏就达6次。
三、600MW CFB锅炉排渣系统配置与设备选型
1.排渣系统的出力
冷渣器的选择首要的是满足排渣量的需求，以保证炉内运行床压在允许范围。冷渣器的性能有两个重要指标：一是单位时间进渣量，二是冷却能力。进渣量满足了炉内床压，冷却能力控制了热量损失。燃用设计热值2800Kcal/kg混配煤（设计煤质: 中煤∶矸石∶煤泥＝35∶35∶30；校核煤质一：中煤∶矸石∶煤泥＝25∶35∶40；校核煤质二：中煤∶矸石∶煤泥＝35∶40∶25）的600MW CFB锅炉每小时的入炉煤量大约有450t/h左右。排渣量保守按50% 入炉煤量计算，每小时约有 210～250t/h左右。假如选用三条输渣线，六台冷渣器，那么每台冷渣器至少应具备40～45t/h的出渣能力，每条输渣线对应两台冷渣器，保守应具备90t/h的输渣能力。为了应对偏床等实际运行中的突发事件，要求输渣线的输渣能力至少应扩大20%，也就是110t/h的出力。目前国内出力最大的滚筒冷渣器是25t/h，风水冷渣器是37t/h。选用四条输渣线和八台冷渣器会使排渣系统庞大、复杂化。可见，冷渣器改进增容迫在眉睫。
2.设备选型及配置
选用性能良好的设备对机组的长周期安全、经济运行至关重要。为了简化系统，下图1给出了600MW CFB锅炉排渣系统较为合理的配置示意图，满足该示意图必须达到下述条件：
（1）A—A’、B—B’、C—C’三条输渣线的每条输渣机、斗提机应至少具有150%（大约150t/h）的输渣能力。
（2）每台冷渣器至少应有40～45t/h的冷渣能力，大功率冷渣器必须性能良好。
（3）冷渣器进渣管及排渣管改用三通结构，确保排渣的灵活性，当某一条输渣线故障时，冷渣器可以借助相邻的另一条输渣线继续排渣，相邻输渣线的原有负荷可以倒至第三条输渣线。
（4）两边的冷渣器留有事故放渣管，应对冷渣器停运时床压高情况。进渣管和出渣管均装有手动、气（电）动截止门，既便于负荷倒换，又便于检修时与系统隔离。
（5）输渣机的安装位置根据排渣管形状及高度可适当水平下移，但要充分考虑输渣机末端仰角。
（6）#1—6冷渣器可全部选用滚筒或风水，也可采取#1与#6或者#2与#5选用风水，既可以快速排渣，又确保了循环灰的控制。
（7）选用风水冷渣器时，其回风可平均分配至同侧的其它二次风管，减少单一回风对其附近浇注料的影响，或者设计专门的回风口，与其它二次风口间距平均布置，但要分流部分风量至相邻两二次风口。另外，风水冷渣器各仓室间隔墙下部的连通口下面都要设计事故放渣口，防止堵渣或结焦。
（8）冷渣器、输渣机和斗提机的转动部件材质要优良，且耐磨、抗变形，充分满足生产需要。
四、结论
对于燃用低热值劣质煤的CFB锅炉，不论是600MW 还是小容量的，冷渣器的事故大都是设计理念与实际运行存在较大差距造成的。而在实际运行中，减少事故的关键是要从思想上认识到冷渣系统在机组运行中的重要性，日常管理中要将冷渣器作为提高CFB锅炉效率和CFB锅炉安全运行必不可少的辅机设备来对待，制定合理的运行维护规程和保护措施。除了必不可少的日常维护外，还应利用机组低负荷时间段定期对排渣设备、系统进行检查维修，积极应用先进的技术成果，及时通过实践改进，实现其设计出力下的安全运行。
参考文献：
[1]叶学民,李贵元,李春曦.风水冷选择性冷渣器的技术特性分析[J].锅炉技术,2005,(1).
（责任编辑：刘辉）