提高循环流化床锅炉排渣系统安全性的对策

（福建省石狮热电有限责任公司 福建石狮 362700）

循环流化床锅炉在国内得到广泛应用，尤其是在热电厂。排渣输渣系统是循环流化床锅炉的一个重要系统，与锅炉的安全运行紧密相关。当前循环流化床锅炉的排渣输渣系统普遍选用对排渣进行冷却、输出的滚筒冷渣机，几乎成为标准配置。DL/T 1954—2016《循环流化床锅炉滚筒冷渣机运行及技术条件》[1]颁布与实施后，对提高循环流化床锅炉采用滚筒冷渣机的排渣输渣系统的安全性起到了很好的指导作用。但是，目前采用滚筒冷渣机的排渣输渣系统，依然存在一些安全问题和重大隐患，主要是发生进渣端高温灰渣严重漏灰渣、喷灰渣和高温灰渣“贯涌”到冷渣机出渣口、冲出滚筒冷渣机，造成锅炉停运、设备高温灼烧变形、输渣皮带着火或者输渣链斗超温变形损坏，造成较大损失，严重影响电厂的安全生产、安全供热和企业形象。为解决以上问题和隐患，福建省石狮热电有限责任公司采取了一系列的防范措施，进行补充优化设计，取得了很好的效果，从根本上杜绝了以上问题和隐患，提高了滚筒冷渣机系统的本质安全性。

1 滚筒冷渣机排渣系统的主要问题

滚筒冷渣机是2004年左右开始应用于循环流化床锅炉的，以其结构简单、可靠性高、运行调整便捷、运行周期长、维检修工作量少而很快得到推广应用。在早期应用中，也发生过爆炸、喷热渣等事故，造成人员伤亡、设备损坏、输渣链斗高温变形或输渣皮带着火等。针对使用中暴露的问题，制造厂和行业监管部门及时下达了注意事项和反事故措施，规范了冷渣机作为压力容器进行监管以及运行、检修中的防范措施。尤其是DL/T 1954—2016 《循环流化床锅炉滚筒冷渣机运行及技术条件》颁布与实施后，从电力行业标准的高度，规范了滚筒冷渣机在设计、制造、运行等方面的要求，安全可靠性得到了较大的提高。同时，各发电厂严格执行压力容器管理规范，滚筒冷渣机超压损坏的事件得到了有效杜绝。

目前依然存在的主要问题有：①锅炉排渣管与滚筒冷渣机进渣室之间的膨胀装置处密封不可靠，易发生900℃左右的高温灰渣泄漏、喷溅，威胁锅炉安全运行和周边设备、设施安全。②发生严重的进渣自流，大量的900℃左右的高温灰渣进入滚筒冷渣机，发生“贯涌”，未被冷却就直接从冷渣机出渣口涌出，造成输渣皮带着火烧毁或者链斗输渣机灼烧变形。处置不及时，造成锅炉停运。

发生以上问题和隐患的主要原因，一是滚筒冷渣机在结构设计上有缺陷；二是联锁与保护的配置上不全面。

（1）结构设计上的缺陷：①锅炉排渣管与滚筒冷渣机进渣室、接渣管之间的膨胀装置的密封不可靠，采用活动挡板结构，间隙比较大，当灰渣较细时，如发生冲渣，高温灰渣会从膨胀装置的间隙处喷溅出来。②滚筒冷渣机的原理和作用是：锅炉炉床上的大颗粒以及多余的灰渣，通过锅炉排渣管进入到滚筒冷渣机进渣室的接渣管，然后进入冷渣机内部的螺旋输渣片处。当滚筒冷渣机运转时，螺旋输渣片将热灰渣逐级往出渣端输送，过程中与滚筒夹层内的冷却水换热，热灰渣被冷却并被排出冷渣机的出渣口，由输渣装置输送到渣仓。原理上要求“接渣管出口处堆积灰渣后形成自密封，与炉膛内的床料达到平衡，排渣管里的灰渣呈静止状态。滚筒冷渣机运转后，螺旋输渣片输出多少灰渣、锅炉排渣管就排下来多少灰渣。滚筒冷渣机不运转，则排渣管不出渣”，排渣多少是由滚筒冷渣机的转速决定的。而实际在运的滚筒冷渣机，设计上没有可靠形成“进渣管出口灰渣自密封、与炉膛内的床料达到平衡”的装置。当炉膛内的床料、灰渣比较细时，或者炉内物料压力急剧波动时（比如炉膛内打正压、尾部烟道吹灰时），900℃左右的高温灰渣会从排渣管大量涌入冷渣器，贯穿滚筒冷渣机内腔从冷渣机出渣口涌出。此时筒体内部的进渣管出口的高温灰渣具有很强的流动性，灰渣下行的作用力大于阻力，不能形成自密封，炉内高温床料持续涌入滚筒冷渣机发生严重的“进渣自流”即“贯涌”。在排渣初期、排渣过程中出现排渣不畅时、排渣过程中尾部烟道吹灰或炉膛内部压力出现波动时，都有可能发生此种灰渣贯涌事件。

（2）联锁与保护的配置上不全面。作为将高温灰渣进行冷却的装置，主要的功能是冷却高温灰渣，防止高温灰渣直接排出。因此，必须设置防止高温灰渣外排的连锁保护，可靠的防止高温灰渣外排、以及发生高温灰渣外排时防止事故扩大的连锁保护装置，改造前、后示意图如图1。

2 采取的措施

（1）增加预防或减弱进渣自流和进渣贯涌必须的封渣室和挡渣板，确保高温灰渣不会自行涌入滚筒冷渣机。

在进渣管端部设置封渣室，由一个水平耐高温钢板和垂直半圆弧钢板组成，固定在进渣管上，与滚筒冷渣机内腔的螺旋片、内壁有10～20 mm的间隙，共同形成一个封渣室，其作用是灰渣涌入封渣室得到缓冲后，充满封渣室并克服阻力才能从间隙进入滚筒内腔，增加了灰渣下行的阻力，形成足够的渣封，防止或者减缓炉内高温物料自流或涌入冷渣机。

挡渣板是安装在滚筒冷渣机内腔、距离进渣端约三分之一滚筒总长度的位置的4块大于四分之一圆的钢板，沿着螺旋片安装。沿滚筒轴线方向看，形成一个相邻有重叠度的整圆挡渣板，其作用是当封渣室缝隙中有高温灰渣自流或贯涌时，阻挡和减缓高温灰渣向出渣端移动，同时自流进入滚筒内腔的灰渣积存后，增大阻力，阻止或减小进渣自流或贯涌。

（2）滚筒冷渣机进渣管安装耐高温手动进渣阀和气动快关进渣阀。两个进渣插板阀之间增加压缩空气管和阀门。

（3）设置灰渣温度测点，对出渣口、滚筒内腔中部的渣温进行监测，并作为渣温高保护动作的信号取值。渣温测点应灵敏可靠，采用红外线测温装置。因安装了护套的铠装热电偶或热电阻测温装置灵敏度不高，不宜采用。

（4）出渣口处的输渣装置设置能自动投入的消防水喷淋装置。

（5）滚筒冷渣机增加以下报警、连锁与保护。①当滚筒内腔中部的渣温高于250℃时，保护动作，联锁关闭气动快关进渣阀，并连锁停运滚筒冷渣机。②当排渣温度高于120℃时，保护动作，联锁关闭气动快关进渣阀、停运滚筒冷渣机、停运输渣装置、开启喷淋系统。③当出水温度超过100℃时，保护动作联锁关闭气动快关进渣阀、停运滚筒冷渣机。④当冷却水流量小于设计的最小流量时，保护动作联锁关闭气动快关进渣阀、停运滚筒冷渣机。⑤在以上保护动作之前，应报警。⑥正常排渣时，若进渣温度下降变化值超过100℃时报警，作为堵渣判定条件，联锁关闭气动快关进渣阀。

（6）在就地安装监控摄像装置，能监控到滚筒冷渣机的两端。选用有温度监测功能的监控摄像装置，在监测到异常温度升高时及时报警。

（7）滚筒冷渣机两端设置有方便开关的观察窗，便于观察筒体内部的情况。

（8）进渣室接渣管安装管内灰渣的温度测点，该温度测点用以判断是否有堵渣和下渣不通畅等异常。

（9）锅炉排渣管与进渣室之间的膨胀装置应严密可靠，并安装防护罩，防止漏灰渣时四溅喷射。

（10）锅炉排渣管设置捅渣口，捅渣口设置在进渣阀之前。捅渣口应设置有可靠的耐高温插板或闸板。

（11）滚筒冷渣机下部及附近一定区域内，不应有电缆沟、油管道等不能耐受高温的设施。必要时，应设置挡渣墙，防止高温灰渣外漏时流淌而损坏周边设施。

（12）应设置“高温危险 请勿逗留”警示牌。

（13）启动滚筒冷渣机时，应先打开气动快关进渣阀，然后缓慢开启手动进渣阀。以最小频率启动滚筒冷渣机，直至滚筒缓慢转动。观察接渣管管内渣温是否上升，如正常上升，可以继续进行排渣并按照锅炉的需要调整排渣量。如接渣管管内渣温未上升，则可能是排渣管堵渣，应停运并进行处置。

（14）正常排渣时应监视冷却水流量、温度、压力和进渣温度、滚筒内腔中部渣温、排渣温度、锅炉床压的变化，确定滚筒冷渣机工作是否正常。

（15）锅炉吹灰等引起炉膛内部压力波动较大时，应注意监视滚筒冷渣机各渣温、水温变化，必要时应停止排渣，关闭气动快关进渣阀。

（16）正常停运时，应关闭启动快关进渣阀。先停止滚筒冷渣机运行，后关闭进渣阀。

（17）当判断发生排渣管堵渣时应立即降低滚筒冷渣机转速。采取开关进渣阀2～3次或者适度敲振锅炉排渣管，无效后应关闭进渣阀。用压缩空气进行疏通或从捅渣口用捅条进行疏通。

3 结论

采取以上措施后，一是从源头上，在进渣管管口增加了封渣室，提高了滚筒冷渣机内部的排渣管口形成灰渣强制密封、阻止灰渣“自流”和“贯涌”的可靠性。二是增加了挡渣板，在封渣室没有完全阻止灰渣“自流”和“贯涌”时，形成第二道防线，阻止高温灰渣向出渣口运动并延缓速度，为连锁保护起作用争取到时间。三是在发生灰渣“自流”和“贯涌”时，及时触发联锁保护动作，关闭排渣快关进渣阀，隔断排渣，防止高温灰渣排到输渣皮带或链斗输渣机上，造成严重后果。四是在高温灰渣从国通冷渣机排出时，连锁保护动作，喷淋装置启动，保护输渣装置。五是在运行中加强排渣过程中的监视，及时发现异常，及时处置。

实施了以上措施后，滚筒冷渣机排渣系统做到了本质上安全可靠运行，杜绝了喷渣、涌渣造成的输渣皮带着火或链斗输渣机损坏的事故。