CFB鍋爐機械除渣系統設計淺析

　　摘要:熱電工程機械式除渣系統的穩定性是配套項目穩定運行能源供應的保障。以九江石化和鎮海煉化某熱電工程除渣系統為例，介紹了循環流化床(CFB)鍋爐機械除渣系統的幾種形式和主要設備選型，分析總結了設計過程中需注意的問題，并為熱電工程除渣系統的布置提出了合理的建議。

　　關鍵詞:機械除渣;CFB鍋爐;鏈斗輸送機;刮板輸送機

　　1概述

　　循環流化床(CFB)鍋爐由于摻燒石灰石進行爐內脫硫，故爐底渣含CaO和CaSO4粉塵，如采用水力除渣，向底渣中加入水時，會發生水合反應，并大量放熱。同時，在反應過程中生成的硫酸鹽通常含有結晶水，使爐渣體積增大。由此可見，CFB鍋爐底渣有遇水發熱、膨脹、變硬的特點，不宜采用水力除渣。以九江石化和鎮海煉化的某熱電工程CFB鍋爐除渣系統為例，分析比較了干式機械除渣系統的設計方案，以期為熱電工程除渣系統設計提供參考。

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　　2干式機械除渣方案

　　2.1工藝流程

　　CFB鍋爐的底渣經冷渣器冷卻后，由冷渣器下的刮板輸送機或鏈斗輸送機水平運輸出鍋爐區，之后由斗式提升機將渣提升至渣庫。渣庫內的渣其中一路經雙軸攪拌機加水調濕后用自卸汽車運到渣場碾壓堆放，另一路可經散裝機裝車后拉至用戶。若為雙渣庫，另外一座渣庫還可設置一套底渣返料系統，用振動篩對渣庫中的鍋爐底渣進行篩選，將滿足鍋爐床料粒度要求的底渣通過氣力輸送系統輸送至鍋爐加砂口，用作床料填充。在鍋爐首次運行前渣庫無底渣時，也可將鍋爐床料通過渣溝內的輸送及提升設備將床料輸送進渣庫，再通過渣返料系統對鍋爐進行床料添加。此套渣返料系統代替了人工加砂，大大提高了工作效率。

　　2.2工藝特點

　　CFB鍋爐機械除渣系統的主要工藝特點如下:1.機械除渣系統對底渣的粒度變化有較強的適應性，不會因為底渣粒徑較大而影響正常輸送;2.與氣力輸送系統相比，機械除渣系統安全可靠，有成功運行的經驗;3.受刮板輸送機或鏈斗輸送機設備形式以及鍋爐布置限制，機械除渣系統只能直線布置，且布置在鍋爐冷渣器下，為了不影響爐底通道，只能布置在地下2m的渣溝內，必須做好防水措施;4.由于渣溝在地下2m層，導致渣溝內刮板輸送機或鏈斗機相接的轉運斗式提升機尾部的基坑加深，使得土建施工成本偏高，且在地下水層較淺的地區易有水進入轉運站底層。

　　2.3機械式除渣設備

　　2.3.1渣溝輸送設備選型對比

　　渣溝內可布置鏈斗輸送機，也可布置刮板輸送機，現將這兩種設備運送的物料性質、布置形式及運行情況進行比較。1.鏈斗式輸送機鏈斗式輸送機是以沿軌道運行的輪鏈帶動料斗來實現物料水平或傾斜輸送的設備。鎮海煉化的除渣系統采用的是鏈斗輸送機。根據其現場運行情況分析，鏈斗輸送機具有以下特點。

　　(1)鏈斗輸送機對運輸物料的適應性強，可運輸溫度高、容重大、塊度大、有鋒利銳角和磨琢性強的物料，且物料與料斗間無相對運動，料斗無磨損。

　　(2)鏈斗輸送機可以水平或傾斜輸送，輸送傾斜角最大可達55°，運輸坡度大，布置相對刮板輸送機靈活，其頭部可抬起，并與斗式提升機相接時，斗式提升機尾部所在的基坑較刮板輸送機要較淺。

　　(3)鏈斗輸送機是在兩條平行的輕軌上托著料斗進行滾動傳動的機械設備，可以進行大角度的抬頭以提升物料，工作時由于物料是盛在料斗中，其溫度對傳動機構的影響小，磨損輕。從鎮海煉化除渣系統的運行情況來看，開始試運行的半個月中，除少量漏料外，其他基本正常。

　　運行一段時間后，問題逐漸產生。現場所用鏈斗輸送機鏈斗搭接形式。由于料斗之間斗舌較短，加之料斗安裝間隙的誤差，使料斗與料斗間搭接不嚴密，加之料斗上沿斗舌對物料的反彈作用，鍋爐排渣期間會在機殼底部積料。若不及時清理，回程料斗會把機殼底部的積料推至鏈斗輸送機的尾部，鏈斗輸送機的尾部積料嚴重，會使尾輪運行受阻，嚴重時造成設備停機。針對鏈斗輸送機尾部積料的問題。當料斗運行至尾輪下方時，斜槽可以挖起尾輪下部的積料并輸送到頭部倒出，從而改善尾輪處物料堆積的情況，減少了人工清理量，也降低了事故發生率。現在鎮海煉化生產現場已經改造了一條機械除渣線路，經過一段時間的運行，效果較好。

　　2.刮板輸送機

　　九江石化的除渣系統采用的是刮板輸送機，刮板輸送機是用刮板鏈牽引，在槽內運送散料的輸送機械。其特點如下。

　　(1)刮板輸送機是輸送粉塵狀、小顆粒及小塊狀等散狀物料的連續輸送設備，可以水平、傾斜布置。埋刮板輸送機為單倉上回鏈式，可實現多點進料集中輸送，也可實現單點進料多點卸料的工況。

　　(2)底部襯有玄武巖鑄石，不僅比金屬襯底壽命提高4～5倍，且比金屬襯底摩擦阻力小，從而降低了刮板和鏈條的磨損。多點受料時刮板輸送機可以實現物料分流，使回程鏈及刮板與物料隔開，避免了因進料量突增而充滿機倉引起的阻塞鏈條刮板事故的發生。

　　(3)刮板輸送機的布置傾角較小，當在渣溝底部布置刮板輸送機時，其傾角不宜大于10º，傾角過大影響刮板輸送機的輸送能力。故刮板輸送機的頭部和斗式提升機相接時，斗式提升機下部基坑較采用鏈斗輸送機要深。刮板輸送機在輸送較高溫度的爐渣以及顆粒較大的爐渣時，容易發生卡塞。刮板損傷大多為彎曲變形，亦有開裂現象。

　　通常在渣量波動不大且渣溫不超過100℃的情況下，刮板輸送機的運輸性能較好。若渣溫較高或輸送紅渣時，刮板的強度就大大降低，變形為“燕尾”，降低了輸送效率。同時，刮板在磨琢性較強的底渣內滑行，磨損非常嚴重，運行費用較高。此外，當刮板損傷嚴重，沒有及時更換，致使實際工作刮板數量不足。間距超過設計要求時，刮板承受的負荷變大，長時間運行也易造成刮板的彎曲。

　　2.3.2斗式提升機布置應注意的問題

　　在渣溝和渣庫之間進行爐渣運輸的設備是斗式提升機。由于斗式提升機可以進行垂直提升，故其成為機械式輸渣系統的優選設備。但在其布置時應注意以下問題。在鎮海和九江除渣項目中，因斗式提升機下部基坑較深，為斗式提升機設置的轉運站側壁距離斗式提升機只有400mm的間隙，使底部清理門無法完全打開，清理困難。因鍋爐下部的渣溝上面鋪設的鋼蓋板，且相鄰兩臺鍋爐之間沒有遮雨棚，防水措施不完善，故當雨水進入渣溝，并沿渣溝進入轉運站時，如不及時排出，會使斗式提升機底部進水。

　　在斗式提升機底部有殘渣的情況下，底渣中所含的CaO和CaSO4粉塵會遇水變硬，使清理更加困難。當需要清理時，只能從斗式提升機進料口側把機殼切割開口進行清理。斗式提升機底部爐渣清理不及時，不僅會影響其運行，還會使渣溝內設備運行受阻。渣溝內的設備在回程運行時，還會帶回一部分爐渣至機殼尾部。故在斗式提升機布置設計時，應視清理門大小，與轉運站側壁留出800～1000mm距離，以便開啟清理門及時清渣。此外在渣溝設備和斗提相接的溜槽上應設置防堵塞裝置，以便更好地了解鍋爐底渣的運行情況。

　　在渣溝處區域，因渣溝兩側、渣溝尾部及渣溝頭部轉運站均設有向下的樓梯，且在選用多條鏈斗或刮板輸送機搭接輸送時，在輸送機頭尾相接處設置了開孔，故可以方便地進行設備檢維修以及渣溝清理，同時在渣溝頂部其他部位可進行素混凝土密封，防止雨水進入。

　　2.4渣庫設計

　　渣庫用來儲存底渣，其大小可根據鍋爐排渣量以及存儲天數進行設計。渣庫可為鋼制渣庫，也有混凝土渣庫，在冬季寒冷的地區通常需要考慮保溫措施。鎮海煉化采用的是混凝土渣庫，九江石化采用的是鋼制灰庫，混凝土渣庫與鋼制渣庫二者從設計功能上均一致，只是儲存渣量有所不同。渣庫附屬設備通常包括空氣炮，料位計、布袋除塵器、真空壓力釋放閥、庫頂用于檢修吊裝的電動葫蘆以及斗式提升機頭部電機的檢修葫蘆等，為檢修巡檢方便，通常需設能夠到達倉頂的樓梯。渣庫頂根據除渣系統布置情況可在斗式提升機下接刮板輸送機作為卸渣設備。若為雙渣庫，刮板輸送機可設置多點卸料形式，實現向兩個渣庫的卸料。

　　卸料系統多數由干、濕兩路組成。一路經過手動、氣動插板閥，接至干渣散裝機，直接裝密封罐車;另一路經過手動氣動插板閥、鎖氣給料機、接至濕式攪拌機，加水攪拌后含水率w(H2O)在20%～25%，可直接裝自卸汽車。濕式攪拌機和干灰散裝機常安裝在渣庫5.0m運轉平臺上。在此層的干渣散裝機旁可開設300mm×300mm方孔，周圍做泛水，上鋪鋼化玻璃作為觀察孔，以便操作人員指揮罐車能夠準確的停置在散裝機伸縮頭下，當然也可在2.5m層設置裝車控制室。當干渣散裝機和濕式攪拌機在此層布置受限制時，尤其是在小型的鋼制渣庫布置時，可設計選用電機振動給料機代替鎖氣給料器。

　　2.5機械除渣系統布置形式鎮海煉化和九江石化機械除渣系統的渣庫分別采用了兩種不同的布置形式。

　　3總結

　　機械式除渣系統的穩定性已在若干熱電項目中得以驗證。在選擇渣溝輸送設備時，應根據冷渣器下的底渣特性進行選擇。鏈斗輸送機在輸送溫度高的底渣以及磨啄性強的底渣時，具有優勢，且其布置靈活，頭部可抬起。刮板輸送機布置有角度限制，不宜超過10°，在輸送較低溫度的鍋爐底渣時，可選用。在除渣系統的布置設計時，可根據項目及用戶要求，以及總圖運輸專業設計占地因素統籌考慮。

　　作者：方嘯，尹海燕

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