1、前言
    風水聯合冷渣器在國外應用很普遍，而且效果良好，但在國內的使用當中，運行狀況普遍較差。主要存在進渣不暢、床料結焦、堵塞，第1倉室必須定期放渣等問題，嚴重影響機組運行的可靠性。永濟發電廠410 t/h循環流化床鍋爐于2004年3月投入商業運行，在運行一年多的時間里，遇到的最大問題是鍋爐的排渣問題，多次因為冷渣器結焦被迫停爐。為此，成立了專門的技術攻關組，進行多方面的原因分析、適當改造以及運行調整，具體情況總結如下。
2、設備概況
    該廠鍋爐型號為KD 410/9.8 -1，冷渣器是由武漢鍋爐廠配套提供的風水聯合冷渣器，共2臺，對稱布置在爐膛兩側，分別由1根進渣管與爐膛相連接，爐膛排渣口緊貼于水冷布風板，在進渣管上布置有J閥風機和壓縮空氣提供的3路脈動風管。
    冷渣器的結構見圖1，冷渣器分為3段2倉室（即第1倉室分選段、第1倉室冷卻段和第2倉室冷卻段），在兩倉室之間設置了高1 670 mm隔墻，隔墻上部與冷渣器頂部留有1200mm的距離，用于細渣在流化風作用下由一倉室翻墻而過進入二倉室，隔墻的底部開有- 350 mmx 350mm的孔洞，用于大渣進入二倉室。在第1倉室的冷卻段和第2倉室中布置有水冷管束，采用冷卻水進行冷卻。每個倉室分別設置1根排渣管，正常狀態時，使用第2倉室的正常運行排渣管排渣，笫1倉室的大渣排放管主要用于排放顆粒較大的灰渣，在事故狀態或床壓過高時使用。
    該冷渣器倉室共2個（一般為3～4個）、倉室隔墻間有孔洞是主要特點。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
3、工作原理
    流化床冷渣器就是一個小型流化床換熱器，爐膛的高溫渣由爐膛布風板經進渣管進入冷渣囂，冷卻風從冷渣器的風室通過布風板流化高溫爐渣，爐渣依次流過一，二倉室的同時被流化風冷卻，冷卻后的低溫渣排入除渣系統，被加熱的空氣攜帶少量細顆粒由風渣管送回爐膛。如鍋爐排渣量較大，只采用風冷排渣溫度達不到要求時，需要在冷渣器內布置水冷管柬，以增強冷卻效果。
    啟動前先加入粒度為0～3mm、厚380 mm的床料。脈動風未投入以前，傾斜的進渣管自然堆積有一定量的物料，實現了爐膛與冷渣器的隔離。當需要排渣時，開啟脈動風，吹通進渣管積料開始引渣，使爐膛與冷渣器連通。由于冷渣器床壓略低于爐膛床壓，基于壓差作用，爐膛開始向冷渣器進渣。當兩床壓達到平衡狀態時，開啟旋轉排渣閥排渣，降低冷渣器床壓，實現向冷渣器內連續穩定地排渣。
4、存在的問題
    由于經驗不足、人爐煤粒度達不到設計要求以及玲渣器設計不完善等原因，運行中存在如下問胚：進渣困難，爐膛不能順利排渣至冷渣器；冷渣器易發生二次燃燒造成結焦，堵塞冷渣器；排渣粒度過大，造成冷渣器高溫室堵塞無法進渣（渣料不易從一倉室進入二倉室，造成第1倉室渣料太多）堵塞冷渣器；清渣困難，運行中一旦冷渣器發生結焦，或大顆粒爐渣較多堵塞冷渣器時，鍋爐在運行情況下就無法清理，只能停爐或降負荷運行。
    冷渣器結焦的主要原因是：床料流化不充分，床料（大渣）舍碳量偏高，且又短時間內進渣量過大，造成大量未完全燃燒的碳粒從缺氧嚴重的爐膛密相區進入富氧的冷渣器內發生二次燃燒，致使冷渣器內溫度過高，甚至于達到灰熔點，造成結焦并堵塞冷渣器。
5、采取的改造措施
5.1控制入爐煤大顆粒的數量
    改善人爐煤的粒度，提高來煤質量。為了減少進入爐中較大煤粒度的比例，在碎煤機前加篩分裝置。篩分裝置選用原平維英公司制造的直線振動概率篩，將來煤中粒度滿足要求的部分先經過篩分裝置，然后直接進入爐內，粒度大于8mm的煤再進入碎煤機進行破碎。加篩分裝置后，進入爐內的燃煤粒度分布發生了明顯變化，先經過篩分裝置后經過碎煤機的混合樣，比全部經過碎煤機的煤樣中大于8mm顆粒的比例減少37.8%，即，從12,5%降到8.7%。如果現場條件允許時，再裝設1套篩分和破碎設備，大于8mm顆粒的比例降到5%以下效果會更好。
5.2進渣部位增設三通吹掃孔
    爐膛與冷渣器相連的進渣管，有15。的傾斜角，在進渣斜管上布置有3排進渣脈動風。脈動風源來自鍋爐返料風和壓縮空氣。正常運行時，脈動風用返料風；當進渣管內渣料堵塞時，用壓縮空氣進行沖渣疏通。但由于進渣管脈動風吹掃口存在有盲區，當鍋爐的排渣口堵塞時，用壓縮空氣進行吹掃，也不能疏通。
    為解決此問題，將鍋爐排渣口前的一個風帽的進風系統和風帽孔洞進行改進。即將該風帽的進風口用1根專用小風管與一次風道接通，在小風管上利用三通與壓縮空氣連通，并在小風管上裝設開關風門；將風帽靠近爐內一側的孔洞堵死，靠近排渣口一側的孔洞保證暢通。正常運行時，該風帽的進風與一次風道接通，鍋爐的排渣口堵塞時，關閉一次風管，開通壓縮空氣進行吹掃。小風管是利用原設計中的床溫測點冷卻管，宴際改進工作量較小。
5.3在隔墻下方開設孔洞，降低隔墻高度
    因為熱料中的大顆粒在冷渣器內運動主要靠隔墻下面的孔洞來移動，而不是靠加大各室內的流化風翻躍隔墻的，所以針對運行中較大的渣料容易在隔墻右下方的孔洞前堆積，影響大顆粒渣料的流動，而較大渣料又不能翻過風冷隔墻，使渣料常常在冷渣器內越積越高，導致冷渣器出力減小，甚至在一倉室內結焦，其主要原因是設計中只有1個孔洞偏少，為此在隔墻的最下面又增設了1個350mm×350 mm的孔洞。另外，為了防止渣料在一倉室內容易堆積而影響出力，將隔墻高度由原來的1672mm降低至1300 mm。上述措施采取后，有效地克服了渣粒進入二倉室的困難，減少了一倉室內由于料層太多堵塞冷渣器的隱患。
5.4增設掏渣孔，鍋爐運行中可以對冷渣器進行掏渣疏通
    一旦冷渣器堵塞，鍋爐就無法正常運行，常常需要停爐處理，嚴重影響了鍋爐的正常運行。為此，在冷渣器床面420 mm高處開設直徑為∮400 mm的掏渣孔，每個冷渣器開4個孔。運行中一旦發生冷渣器堵塞，由于進渣管和風渣管沒有隔斷門，所以采取關閉輸渣脈動風停止進渣，關閉一倉室分選段和冷卻段的流化風門，開大二倉室的流化風門，維持較高的爐膛負壓，檢修人員穿上專門的防護服，打開掏渣門，用專用工具清理冷渣器內的焦塊等雜物，可以在不停爐情況下對冷渣器進行清理疏通，大大提高了鍋爐運行的可靠性。
5.5加強爐內燃燒，保證床料中較低的大渣含碳量
    盡可能把床料中的大渣含碳量降到最小的程度，并且使床料充分流化，這樣一旦床料在冷渣器中短時流化不佳或沉積，也不易發生二次燃燒造成結焦，堵塞冷渣器。
    運行中的主要措施是：(1)增大一次流化風量，正常運行時一次流化風量維持在14,5×104Nm3／h左右，較大修前增加45%，這樣可以保證床料充分流化，燃料與床料混合均勻充分燃燒。(2)增大二次風量，維持爐膛出口氧量在3.5%左右。大負荷工況時，上、下二次風風門全開，2臺二次風機全投入并且出口風門開到最大；低負荷工況時，上二次風風門開度在50%—100%，下二次風風門開度在0%～50%。(3)嚴格控制靜止料層厚度，正常運行時維持靜止料層厚度在600—800 mm。(4)維持風室壓力在10—12kPa。(5)保持爐膛微正壓運行。
5.6加強運行操作
    床溫低于800℃時，不要向冷渣器進渣，防止渣料進入冷渣器后二次燃燒造成結焦；運行中提高播煤風壓，盡量使播煤均勻，并適當減少靠近爐膛兩邊的給煤機的給煤量，降低進入冷渣器的犬渣含碳量；通過冷渣器床壓、床溫、進出口風溫、冷卻水進出口溫度等參數，準確判斷冷渣器內進渣量的大小、是否發生二次燃燒、是否結焦堵塞等情況。在運行調整中，應深刻認識到冷渣器進渣與出渣的平衡是實現冷渣器穩定可靠運行的關鍵因素。
    由于冷渣器的進渣不能精確控制，因而運行中運行人員要密切監視冷渣器各室的床溫、床壓，發現異常情況要及時進行調整，發現床壓較高時立即停止進渣，絕對不能存在僥幸心理繼續進渣，這樣勢必會造成冷渣器結焦。冷渣器一旦結焦，就會愈演愈烈，最終將冷渣器完全堵死。
6、運行效果及存在的不足
6.1運行效果
    通過對冷渣器的改造，以及運行上采取優化調整，效果非常明顯，盡管有時冷渣器會出現結焦等問題，但在冷渣器堵塞進渣不暢時，通過停運單臺冷渣器，在不停爐的狀態下進行疏通，基本能保證鍋爐的正常運行。在采取了一些改造措施以及運行調整等工作后，該爐連續運行天數從45天提高到97天，給電廠帶來明顯的經濟效益。
6.2存在的不足
6.2.1大渣排渣口需要定期放渣
    對于循環流化床鍋爐原煤破碎系統一般比較理想的布置是，2次篩分，2次破碎，即篩分裝置十碎煤機十篩分裝置十碎煤機組成。目前該廠只有一套篩分破碎系統，進入爐內的給煤中粒度大于8mm的占8%左右，這些大顆粒的熱渣進入冷渣器后不易從排渣口排出，所以必須從第1室冷卻段的大渣排渣口定期放渣。盡管排渣量不大，但需要安排專門人員進行操作。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
6.2.2無隔斷門
    由于在冷渣器的回風管和進渣管上沒有設計手動或電動隔斷門，在冷渣器內發生堵塞時，盡管采取加大二室流化風等辦法可以進行清理疏通工作，但既不經濟也不安全。
7、結束語
    風水聯合冷卻流化床冷渣器作為循環流化床鍋爐節能降耗的關鍵設備，由于熱渣溫度高、粒度大、流動性差以及設備不完善等原因，運行情況均不太理想。但本鍋爐經過對設備進行一些改進，以及適當的燃燒調整，在只有1套篩分破碎系統的情況下，連續運行天數能達到九十多天，有關運行和改進經驗值得推廣應用。
    該冷渣器倉室少、倉室間留有孔洞是可靠運行的關鍵；保證給煤粒度和在隔墻下面增設孔洞數量是必須的；在冷渣器上裝設掏渣孔以利于不停爐清理冷渣器是循環流化床鍋爐長期連續運行的保障。