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摘要：秦皇岛发电有限责任公司三期300MW循环流化床锅炉排渣系统投产时采用风水联合式冷渣器排渣，因风水联合式冷渣器运行中暴露出的各种疑难问题，该公司对循环流化床锅炉排渣系统进行改造，采用筒式冷渣机代替风水联合式冷渣器，解决了风水联合式冷渣器存在的各种问题。筒式冷渣机运行中存在的渣温高问题危及人身和设备安全。本文分析了筒式冷渣机出现渣温高的原因，总结了避免渣温高的技术方法和预防措施。
关键词：筒式冷渣机；锅炉排渣；预防措施
作者简介：白前明（1968-），男，天津人，秦皇岛发电有限责任公司运行部，助理工程师，主要研究方向：300MW循环流化床机组运行管理。（河北 秦皇岛 066003）
秦皇岛发电有限责任公司三期锅炉为DG1025/17.4-Ⅱ1 型锅炉，属于单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置床控制床温及再热汽温。炉膛采用全膜式水冷壁结构。炉底排渣系统原采用风水联合式冷渣器，后改为筒式冷渣机。解决了风水联合式冷渣器多次出现风帽磨损、风室结焦的问题。筒式冷渣机运行中曾出现了排渣温度高的问题，危及人身和设备安全，必须及时解决。
一、事件经过
2010年3月28日，#6炉升负荷至275MW，煤量221t/h，过程中，炉氧量有2分钟的时间为0。#1冷渣机转速16.8%，锥形阀全开。19:10，冷渣机出口渣温由80℃快速升高；19:12，快速关闭锥形阀，停止冷渣机运行，出口渣温最高升至524℃。3月29日，#6炉负荷157MW，煤量143t/h，氧量3.27%～3.95%，炉膛下部温度879℃～890℃，冷渣机冷却水量56.93t/h。3:23，启#1冷渣机，转速15.6%；3:24，锥形阀逐渐全开。冷渣机出口渣温由23℃快速升至242℃，冷却水温由19.5℃升至36.7℃，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行。3月31日，#6炉#1冷渣机转速17%，锥形阀逐渐全开，出口渣温87℃。16:55，正常运行中的#1冷渣机出口渣温突升，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行。渣温最高至399℃。于16:55、18:44两次启动冷渣机，渣温都升至200℃以上，直到19:18启动冷渣机，渣温升至136℃后逐渐降低至正常。
二、筒式冷渣机的结构、联锁及运行方式
1.筒式冷渣机的结构
筒式冷渣机由传热滚筒、进渣装置、出渣装置、转动机构、冷却水系统和电控装置等组成。[1]
2.筒式冷渣机的联锁保护
筒式冷渣机的联锁保护由冷却水压力、流量及出口渣温高组成。冷却水压力＜2.5MPa且＞2.0MPa；冷却水流量＞50t/h；冷却水出口温度＜100℃；出口渣温＜180℃。
3.筒式冷渣机的运行方式
炽热的灰渣经锥形阀进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的重力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续。这样，滚筒转，热渣流进；滚筒停，热渣流停；快转快进，慢转慢进。而进渣的快慢，反映着冷渣机出力的大小，即出力是滚筒转速的函数，且成线性。
循环流化床机组滚筒式冷渣机的冷却水取自凝汽器凝结水泵出口，回至末级低加出口。按凝结泵出口水温45℃，冷渣机的冷却水出口温度95℃，进渣温度950℃，出渣温度100℃，每吨渣需冷却水5.0吨计算冷却水量。
冷却水量W（t/h）可参照下式计算：
W=0.24×Pz×（Tz1－Tz2）÷（Ts2－Ts1）
式中渣量Pz（t/h），进出渣温差Tz1－Tz2（℃），进出水温差Ts2－Ts1（℃）。
三、冷渣机出口渣温突升的危害及原因分析
1.出口渣温高的危害
冷渣机长期运行，由于材质、交变应力及磨损原因，将不可避免地造成冷却水管壁变薄、焊口出现裂纹等问题，导致冷却水外漏。由于排渣方式及渣温高等各种原因，大量的高温渣与冷却水直接接触，导致水煤气爆炸，从而直接危及人身及设备的安全。
江西某200万ＣＦＢ滚筒冷渣器2009年2月13日5时35分投运，58分发生爆炸，造成3死7伤的严重事故；河南某135万千瓦机组冷渣机2009年2月13日发生爆炸。冷渣机发生严重爆炸后，导致冷渣机端板、进渣斗连同渣室一起被炸飞，筒体及支架整体向另一方向飞出，与冷渣机相连接的管线被撕断，基础螺栓被拔出，渣管被炸弯或炸碎，高温炉渣迅速从放渣管喷出。
冷渣机爆炸事故的原因多是冷渣机临时停运再启动时，全关闭的冷却水进出口阀门忘记打开，导致滚筒水腔内的冷却水汽化超压而筒壳焊缝撕裂。另一种原因则为监盘和巡视不认真，未及时发现和分析冷却水压力下降的原因；就地出现湿渣或冷渣机冷却水管崩裂，未及时停运冷渣机，关闭锥形阀。
2.原因分析
（1）锥形阀排出未燃尽的灰渣。流化床锅炉的燃烧特性与普通燃煤锅炉不同。在升负荷尤其是高负荷的过程中，为适应电网负荷需求，有时需要大幅度增大进煤量，以适应负荷变化率，炉氧量往往降低至0，形成大量未燃尽的焦块，导致炉膛床压高。[2]启动冷渣机排渣，大量未燃尽的焦块随灰渣排放到冷渣机内，造成冷渣机排放过程中冷却不彻底，高温灰通过排渣口进入底渣系统，导致冷渣机出口渣温高。现场曾观察到此类问题。
（2）冷渣机内排渣管磨损。高温灰通过锥形阀后的落渣管进入冷渣机，在冷渣机内形成一个堆积角。如果冷渣机内回渣管在高位处出现磨损，就会造成冷渣机内堆积大量的高温灰。在冷渣机排渣过程中，超过冷渣机正常的冷却能力，导致出口渣温高。[3]
2010年3月28日，#1冷渣机出现出口渣温高的问题后，对冷渣机进行全面检查，确认排渣管无异常。
（3）其他原因。冷渣机冷却水量不足、冷却水系统存有空气也会造成出口渣温高。冷渣机冷却水管道泄漏后，如排气不彻底，冷却水系统存有空气，会降低冷渣机冷却能力。因冷渣机运行方式不同，其冷却水量在60t/h与90t/h之间变化，对冷渣机冷却能力有一定的影响。
四、冷渣机出口渣温高的处理
1.出口渣温高的处理
监盘时运行人员采用实时趋势图监视冷渣机运行状况。发现冷渣机出口渣温突升后，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行，待高温灰冷却后再彻底排空冷渣机内存渣。通过趋势图发现冷却2小时后启动冷渣机，仍出现渣温高的问题，说明冷渣机内存有大量的未燃尽的焦块。排空冷渣机内存渣后，通知检修检查冷渣机并处理。运行人员采取以下处理方法避免冷渣机出口渣温高：一是延长冷渣机启动时间，二是低转速启动冷渣机。
2.出口渣温高的预防
（1）定期检验安全阀启座压力值，防止安全阀失效；定期校验冷渣机的冷却水压力、流量及出口渣温高等联锁保护的可靠动作。
（2）冷渣机通水后，可根据需要调整再循环调整门，注意凝结水压力。冷渣机的冷却水流量低时，及时停运冷渣机；及时调整冷却水进水阀或隔绝一台冷渣机水侧，保证冷渣机的冷却水流量满足设计值；冬季带热网后，凝结水量偏低，适当开启冷却水再循环。
（3）投入冷渣机冷却水再循环系统时，先关闭凝结水再循环调整门前手动门及旁路门，调整时兼顾凝结水压力。如压力偏高，也可辅助背包减温水门等共同调整，打开调整门及后手动门，打开冷渣机冷却水至再循环前手动门，根据需要调整冷渣机冷却水至凝结水回水电动门、手动门。
（4）加强监盘和巡视，发现冷却水压力下降及时分析原因，如就地出现湿渣或冷渣机冷却水管崩裂，首先应停运冷渣机，关闭锥形阀。立即关闭再循环调整门、冷渣机冷却水进出口电动门，迅速就地关闭冷渣机冷却水再循环手动门。待手动门关闭后，再关闭冷渣机冷却水进出口手动门、泄漏冷渣机的出、入口手动。操作时密切监视机组真空，如下降立即采取相应措施。冷渣机冷却水隔绝后，及时开启凝结水再循环调整门前截门，以维持凝结水压力。
（5）冷渣机冷却水隔绝，就地操作人员及时与监盘人员联系，操作过程要缓慢，防止冷却水压力升高超限。事故处理中，要有专人监视和调整冷渣机冷却水压力。
（6）冷渣机水侧隔绝恢复后，应先开进水阀，进行排空气工作，防止积存空气。再打开出水阀并且保持全开。寒冷地区长时间停用冷渣机时需将积水放净，以免冻裂；严禁在未通冷却水的情况下将高温炉渣排放到冷渣机内。冷渣机投入时，无关人员远离现场。
五、结束语
秦皇岛发电有限责任公司三期循环流化床锅炉排渣系统采用筒式冷渣机后，避免了风水联合式冷渣器出现的风帽磨损、风室结焦等许多问题。节能效益显著，利用凝结水作为冷渣机的冷却水，有效回收灰渣的热量；所需的流化风机由4台运行、1台备用变为3台运行、2台备用，节省了大量电能，机组安全性、经济性、现场环境得到提高。采用筒式冷渣机后，及时分析出现的出口渣温高的产生原因，采取有效的预防措施，避免冷渣机爆炸危及人身及设备的安全。
参考文献：
[1]蒋敏华,肖平.大型循环流化床锅炉技术[M].北京:中国电力出版社,2009.
[2]刘德昌,等.循环流化床锅炉运行及事故处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]吕俊复,等.循环流化床锅炉运行与检修(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：筒式冷渣机；锅炉排渣；预防措施
作者简介：白前明（1968-），男，天津人，秦皇岛发电有限责任公司运行部，助理工程师，主要研究方向：300MW循环流化床机组运行管理。（河北 秦皇岛 066003）
秦皇岛发电有限责任公司三期锅炉为DG1025/17.4-Ⅱ1 型锅炉，属于单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置床控制床温及再热汽温。炉膛采用全膜式水冷壁结构。炉底排渣系统原采用风水联合式冷渣器，后改为筒式冷渣机。解决了风水联合式冷渣器多次出现风帽磨损、风室结焦的问题。筒式冷渣机运行中曾出现了排渣温度高的问题，危及人身和设备安全，必须及时解决。
一、事件经过
2010年3月28日，#6炉升负荷至275MW，煤量221t/h，过程中，炉氧量有2分钟的时间为0。#1冷渣机转速16.8%，锥形阀全开。19:10，冷渣机出口渣温由80℃快速升高；19:12，快速关闭锥形阀，停止冷渣机运行，出口渣温最高升至524℃。3月29日，#6炉负荷157MW，煤量143t/h，氧量3.27%～3.95%，炉膛下部温度879℃～890℃，冷渣机冷却水量56.93t/h。3:23，启#1冷渣机，转速15.6%；3:24，锥形阀逐渐全开。冷渣机出口渣温由23℃快速升至242℃，冷却水温由19.5℃升至36.7℃，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行。3月31日，#6炉#1冷渣机转速17%，锥形阀逐渐全开，出口渣温87℃。16:55，正常运行中的#1冷渣机出口渣温突升，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行。渣温最高至399℃。于16:55、18:44两次启动冷渣机，渣温都升至200℃以上，直到19:18启动冷渣机，渣温升至136℃后逐渐降低至正常。
二、筒式冷渣机的结构、联锁及运行方式
1.筒式冷渣机的结构
筒式冷渣机由传热滚筒、进渣装置、出渣装置、转动机构、冷却水系统和电控装置等组成。[1]
2.筒式冷渣机的联锁保护
筒式冷渣机的联锁保护由冷却水压力、流量及出口渣温高组成。冷却水压力＜2.5MPa且＞2.0MPa；冷却水流量＞50t/h；冷却水出口温度＜100℃；出口渣温＜180℃。
3.筒式冷渣机的运行方式
炽热的灰渣经锥形阀进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的重力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续。这样，滚筒转，热渣流进；滚筒停，热渣流停；快转快进，慢转慢进。而进渣的快慢，反映着冷渣机出力的大小，即出力是滚筒转速的函数，且成线性。
循环流化床机组滚筒式冷渣机的冷却水取自凝汽器凝结水泵出口，回至末级低加出口。按凝结泵出口水温45℃，冷渣机的冷却水出口温度95℃，进渣温度950℃，出渣温度100℃，每吨渣需冷却水5.0吨计算冷却水量。
冷却水量W（t/h）可参照下式计算：
W=0.24×Pz×（Tz1－Tz2）÷（Ts2－Ts1）
式中渣量Pz（t/h），进出渣温差Tz1－Tz2（℃），进出水温差Ts2－Ts1（℃）。
三、冷渣机出口渣温突升的危害及原因分析
1.出口渣温高的危害
冷渣机长期运行，由于材质、交变应力及磨损原因，将不可避免地造成冷却水管壁变薄、焊口出现裂纹等问题，导致冷却水外漏。由于排渣方式及渣温高等各种原因，大量的高温渣与冷却水直接接触，导致水煤气爆炸，从而直接危及人身及设备的安全。
江西某200万ＣＦＢ滚筒冷渣器2009年2月13日5时35分投运，58分发生爆炸，造成3死7伤的严重事故；河南某135万千瓦机组冷渣机2009年2月13日发生爆炸。冷渣机发生严重爆炸后，导致冷渣机端板、进渣斗连同渣室一起被炸飞，筒体及支架整体向另一方向飞出，与冷渣机相连接的管线被撕断，基础螺栓被拔出，渣管被炸弯或炸碎，高温炉渣迅速从放渣管喷出。
冷渣机爆炸事故的原因多是冷渣机临时停运再启动时，全关闭的冷却水进出口阀门忘记打开，导致滚筒水腔内的冷却水汽化超压而筒壳焊缝撕裂。另一种原因则为监盘和巡视不认真，未及时发现和分析冷却水压力下降的原因；就地出现湿渣或冷渣机冷却水管崩裂，未及时停运冷渣机，关闭锥形阀。
2.原因分析
（1）锥形阀排出未燃尽的灰渣。流化床锅炉的燃烧特性与普通燃煤锅炉不同。在升负荷尤其是高负荷的过程中，为适应电网负荷需求，有时需要大幅度增大进煤量，以适应负荷变化率，炉氧量往往降低至0，形成大量未燃尽的焦块，导致炉膛床压高。[2]启动冷渣机排渣，大量未燃尽的焦块随灰渣排放到冷渣机内，造成冷渣机排放过程中冷却不彻底，高温灰通过排渣口进入底渣系统，导致冷渣机出口渣温高。现场曾观察到此类问题。
（2）冷渣机内排渣管磨损。高温灰通过锥形阀后的落渣管进入冷渣机，在冷渣机内形成一个堆积角。如果冷渣机内回渣管在高位处出现磨损，就会造成冷渣机内堆积大量的高温灰。在冷渣机排渣过程中，超过冷渣机正常的冷却能力，导致出口渣温高。[3]
2010年3月28日，#1冷渣机出现出口渣温高的问题后，对冷渣机进行全面检查，确认排渣管无异常。
（3）其他原因。冷渣机冷却水量不足、冷却水系统存有空气也会造成出口渣温高。冷渣机冷却水管道泄漏后，如排气不彻底，冷却水系统存有空气，会降低冷渣机冷却能力。因冷渣机运行方式不同，其冷却水量在60t/h与90t/h之间变化，对冷渣机冷却能力有一定的影响。
四、冷渣机出口渣温高的处理
1.出口渣温高的处理
监盘时运行人员采用实时趋势图监视冷渣机运行状况。发现冷渣机出口渣温突升后，紧急关闭锥形阀，停止冷渣机运行，待高温灰冷却后再彻底排空冷渣机内存渣。通过趋势图发现冷却2小时后启动冷渣机，仍出现渣温高的问题，说明冷渣机内存有大量的未燃尽的焦块。排空冷渣机内存渣后，通知检修检查冷渣机并处理。运行人员采取以下处理方法避免冷渣机出口渣温高：一是延长冷渣机启动时间，二是低转速启动冷渣机。
2.出口渣温高的预防
（1）定期检验安全阀启座压力值，防止安全阀失效；定期校验冷渣机的冷却水压力、流量及出口渣温高等联锁保护的可靠动作。
（2）冷渣机通水后，可根据需要调整再循环调整门，注意凝结水压力。冷渣机的冷却水流量低时，及时停运冷渣机；及时调整冷却水进水阀或隔绝一台冷渣机水侧，保证冷渣机的冷却水流量满足设计值；冬季带热网后，凝结水量偏低，适当开启冷却水再循环。
（3）投入冷渣机冷却水再循环系统时，先关闭凝结水再循环调整门前手动门及旁路门，调整时兼顾凝结水压力。如压力偏高，也可辅助背包减温水门等共同调整，打开调整门及后手动门，打开冷渣机冷却水至再循环前手动门，根据需要调整冷渣机冷却水至凝结水回水电动门、手动门。
（4）加强监盘和巡视，发现冷却水压力下降及时分析原因，如就地出现湿渣或冷渣机冷却水管崩裂，首先应停运冷渣机，关闭锥形阀。立即关闭再循环调整门、冷渣机冷却水进出口电动门，迅速就地关闭冷渣机冷却水再循环手动门。待手动门关闭后，再关闭冷渣机冷却水进出口手动门、泄漏冷渣机的出、入口手动。操作时密切监视机组真空，如下降立即采取相应措施。冷渣机冷却水隔绝后，及时开启凝结水再循环调整门前截门，以维持凝结水压力。
（5）冷渣机冷却水隔绝，就地操作人员及时与监盘人员联系，操作过程要缓慢，防止冷却水压力升高超限。事故处理中，要有专人监视和调整冷渣机冷却水压力。
（6）冷渣机水侧隔绝恢复后，应先开进水阀，进行排空气工作，防止积存空气。再打开出水阀并且保持全开。寒冷地区长时间停用冷渣机时需将积水放净，以免冻裂；严禁在未通冷却水的情况下将高温炉渣排放到冷渣机内。冷渣机投入时，无关人员远离现场。
五、结束语
秦皇岛发电有限责任公司三期循环流化床锅炉排渣系统采用筒式冷渣机后，避免了风水联合式冷渣器出现的风帽磨损、风室结焦等许多问题。节能效益显著，利用凝结水作为冷渣机的冷却水，有效回收灰渣的热量；所需的流化风机由4台运行、1台备用变为3台运行、2台备用，节省了大量电能，机组安全性、经济性、现场环境得到提高。采用筒式冷渣机后，及时分析出现的出口渣温高的产生原因，采取有效的预防措施，避免冷渣机爆炸危及人身及设备的安全。
参考文献：
[1]蒋敏华,肖平.大型循环流化床锅炉技术[M].北京:中国电力出版社,2009.
[2]刘德昌,等.循环流化床锅炉运行及事故处理[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3]吕俊复,等.循环流化床锅炉运行与检修(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
（责任编辑：麻剑飞）