CFB锅炉机械除渣系统设计浅析

　　摘要:热电工程机械式除渣系统的稳定性是配套项目稳定运行能源供应的保障。以九江石化和镇海炼化某热电工程除渣系统为例，介绍了循环流化床(CFB)锅炉机械除渣系统的几种形式和主要设备选型，分析总结了设计过程中需注意的问题，并为热电工程除渣系统的布置提出了合理的建议。

　　关键词:机械除渣;CFB锅炉;链斗输送机;刮板输送机

　　1概述

　　循环流化床(CFB)锅炉由于掺烧石灰石进行炉内脱硫，故炉底渣含CaO和CaSO4粉尘，如采用水力除渣，向底渣中加入水时，会发生水合反应，并大量放热。同时，在反应过程中生成的硫酸盐通常含有结晶水，使炉渣体积增大。由此可见，CFB锅炉底渣有遇水发热、膨胀、变硬的特点，不宜采用水力除渣。以九江石化和镇海炼化的某热电工程CFB锅炉除渣系统为例，分析比较了干式机械除渣系统的设计方案，以期为热电工程除渣系统设计提供参考。

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　　2干式机械除渣方案

　　2.1工艺流程

　　CFB锅炉的底渣经冷渣器冷却后，由冷渣器下的刮板输送机或链斗输送机水平运输出锅炉区，之后由斗式提升机将渣提升至渣库。渣库内的渣其中一路经双轴搅拌机加水调湿后用自卸汽车运到渣场碾压堆放，另一路可经散装机装车后拉至用户。若为双渣库，另外一座渣库还可设置一套底渣返料系统，用振动筛对渣库中的锅炉底渣进行筛选，将满足锅炉床料粒度要求的底渣通过气力输送系统输送至锅炉加砂口，用作床料填充。在锅炉首次运行前渣库无底渣时，也可将锅炉床料通过渣沟内的输送及提升设备将床料输送进渣库，再通过渣返料系统对锅炉进行床料添加。此套渣返料系统代替了人工加砂，大大提高了工作效率。

　　2.2工艺特点

　　CFB锅炉机械除渣系统的主要工艺特点如下:1.机械除渣系统对底渣的粒度变化有较强的适应性，不会因为底渣粒径较大而影响正常输送;2.与气力输送系统相比，机械除渣系统安全可靠，有成功运行的经验;3.受刮板输送机或链斗输送机设备形式以及锅炉布置限制，机械除渣系统只能直线布置，且布置在锅炉冷渣器下，为了不影响炉底通道，只能布置在地下2m的渣沟内，必须做好防水措施;4.由于渣沟在地下2m层，导致渣沟内刮板输送机或链斗机相接的转运斗式提升机尾部的基坑加深，使得土建施工成本偏高，且在地下水层较浅的地区易有水进入转运站底层。

　　2.3机械式除渣设备

　　2.3.1渣沟输送设备选型对比

　　渣沟内可布置链斗输送机，也可布置刮板输送机，现将这两种设备运送的物料性质、布置形式及运行情况进行比较。1.链斗式输送机链斗式输送机是以沿轨道运行的轮链带动料斗来实现物料水平或倾斜输送的设备。镇海炼化的除渣系统采用的是链斗输送机。根据其现场运行情况分析，链斗输送机具有以下特点。

　　(1)链斗输送机对运输物料的适应性强，可运输温度高、容重大、块度大、有锋利锐角和磨琢性强的物料，且物料与料斗间无相对运动，料斗无磨损。

　　(2)链斗输送机可以水平或倾斜输送，输送倾斜角最大可达55°，运输坡度大，布置相对刮板输送机灵活，其头部可抬起，并与斗式提升机相接时，斗式提升机尾部所在的基坑较刮板输送机要较浅。

　　(3)链斗输送机是在两条平行的轻轨上托着料斗进行滚动传动的机械设备，可以进行大角度的抬头以提升物料，工作时由于物料是盛在料斗中，其温度对传动机构的影响小，磨损轻。从镇海炼化除渣系统的运行情况来看，开始试运行的半个月中，除少量漏料外，其他基本正常。

　　运行一段时间后，问题逐渐产生。现场所用链斗输送机链斗搭接形式。由于料斗之间斗舌较短，加之料斗安装间隙的误差，使料斗与料斗间搭接不严密，加之料斗上沿斗舌对物料的反弹作用，锅炉排渣期间会在机壳底部积料。若不及时清理，回程料斗会把机壳底部的积料推至链斗输送机的尾部，链斗输送机的尾部积料严重，会使尾轮运行受阻，严重时造成设备停机。针对链斗输送机尾部积料的问题。当料斗运行至尾轮下方时，斜槽可以挖起尾轮下部的积料并输送到头部倒出，从而改善尾轮处物料堆积的情况，减少了人工清理量，也降低了事故发生率。现在镇海炼化生产现场已经改造了一条机械除渣线路，经过一段时间的运行，效果较好。

　　2.刮板输送机

　　九江石化的除渣系统采用的是刮板输送机，刮板输送机是用刮板链牵引，在槽内运送散料的输送机械。其特点如下。

　　(1)刮板输送机是输送粉尘状、小颗粒及小块状等散状物料的连续输送设备，可以水平、倾斜布置。埋刮板输送机为单仓上回链式，可实现多点进料集中输送，也可实现单点进料多点卸料的工况。

　　(2)底部衬有玄武岩铸石，不仅比金属衬底寿命提高4～5倍，且比金属衬底摩擦阻力小，从而降低了刮板和链条的磨损。多点受料时刮板输送机可以实现物料分流，使回程链及刮板与物料隔开，避免了因进料量突增而充满机仓引起的阻塞链条刮板事故的发生。

　　(3)刮板输送机的布置倾角较小，当在渣沟底部布置刮板输送机时，其倾角不宜大于10º，倾角过大影响刮板输送机的输送能力。故刮板输送机的头部和斗式提升机相接时，斗式提升机下部基坑较采用链斗输送机要深。刮板输送机在输送较高温度的炉渣以及颗粒较大的炉渣时，容易发生卡塞。刮板损伤大多为弯曲变形，亦有开裂现象。

　　通常在渣量波动不大且渣温不超过100℃的情况下，刮板输送机的运输性能较好。若渣温较高或输送红渣时，刮板的强度就大大降低，变形为“燕尾”，降低了输送效率。同时，刮板在磨琢性较强的底渣内滑行，磨损非常严重，运行费用较高。此外，当刮板损伤严重，没有及时更换，致使实际工作刮板数量不足。间距超过设计要求时，刮板承受的负荷变大，长时间运行也易造成刮板的弯曲。

　　2.3.2斗式提升机布置应注意的问题

　　在渣沟和渣库之间进行炉渣运输的设备是斗式提升机。由于斗式提升机可以进行垂直提升，故其成为机械式输渣系统的优选设备。但在其布置时应注意以下问题。在镇海和九江除渣项目中，因斗式提升机下部基坑较深，为斗式提升机设置的转运站侧壁距离斗式提升机只有400mm的间隙，使底部清理门无法完全打开，清理困难。因锅炉下部的渣沟上面铺设的钢盖板，且相邻两台锅炉之间没有遮雨棚，防水措施不完善，故当雨水进入渣沟，并沿渣沟进入转运站时，如不及时排出，会使斗式提升机底部进水。

　　在斗式提升机底部有残渣的情况下，底渣中所含的CaO和CaSO4粉尘会遇水变硬，使清理更加困难。当需要清理时，只能从斗式提升机进料口侧把机壳切割开口进行清理。斗式提升机底部炉渣清理不及时，不仅会影响其运行，还会使渣沟内设备运行受阻。渣沟内的设备在回程运行时，还会带回一部分炉渣至机壳尾部。故在斗式提升机布置设计时，应视清理门大小，与转运站侧壁留出800～1000mm距离，以便开启清理门及时清渣。此外在渣沟设备和斗提相接的溜槽上应设置防堵塞装置，以便更好地了解锅炉底渣的运行情况。

　　在渣沟处区域，因渣沟两侧、渣沟尾部及渣沟头部转运站均设有向下的楼梯，且在选用多条链斗或刮板输送机搭接输送时，在输送机头尾相接处设置了开孔，故可以方便地进行设备检维修以及渣沟清理，同时在渣沟顶部其他部位可进行素混凝土密封，防止雨水进入。

　　2.4渣库设计

　　渣库用来储存底渣，其大小可根据锅炉排渣量以及存储天数进行设计。渣库可为钢制渣库，也有混凝土渣库，在冬季寒冷的地区通常需要考虑保温措施。镇海炼化采用的是混凝土渣库，九江石化采用的是钢制灰库，混凝土渣库与钢制渣库二者从设计功能上均一致，只是储存渣量有所不同。渣库附属设备通常包括空气炮，料位计、布袋除尘器、真空压力释放阀、库顶用于检修吊装的电动葫芦以及斗式提升机头部电机的检修葫芦等，为检修巡检方便，通常需设能够到达仓顶的楼梯。渣库顶根据除渣系统布置情况可在斗式提升机下接刮板输送机作为卸渣设备。若为双渣库，刮板输送机可设置多点卸料形式，实现向两个渣库的卸料。

　　卸料系统多数由干、湿两路组成。一路经过手动、气动插板阀，接至干渣散装机，直接装密封罐车;另一路经过手动气动插板阀、锁气给料机、接至湿式搅拌机，加水搅拌后含水率w(H2O)在20%～25%，可直接装自卸汽车。湿式搅拌机和干灰散装机常安装在渣库5.0m运转平台上。在此层的干渣散装机旁可开设300mm×300mm方孔，周围做泛水，上铺钢化玻璃作为观察孔，以便操作人员指挥罐车能够准确的停置在散装机伸缩头下，当然也可在2.5m层设置装车控制室。当干渣散装机和湿式搅拌机在此层布置受限制时，尤其是在小型的钢制渣库布置时，可设计选用电机振动给料机代替锁气给料器。

　　2.5机械除渣系统布置形式镇海炼化和九江石化机械除渣系统的渣库分别采用了两种不同的布置形式。

　　3总结

　　机械式除渣系统的稳定性已在若干热电项目中得以验证。在选择渣沟输送设备时，应根据冷渣器下的底渣特性进行选择。链斗输送机在输送温度高的底渣以及磨啄性强的底渣时，具有优势，且其布置灵活，头部可抬起。刮板输送机布置有角度限制，不宜超过10°，在输送较低温度的锅炉底渣时，可选用。在除渣系统的布置设计时，可根据项目及用户要求，以及总图运输专业设计占地因素统筹考虑。

　　作者：方啸，尹海燕

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