CFB鍋爐機(jī)械除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

　　摘要:熱電工程機(jī)械式除渣系統(tǒng)的穩(wěn)定性是配套項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行能源供應(yīng)的保障。以九江石化和鎮(zhèn)海煉化某熱電工程除渣系統(tǒng)為例，介紹了循環(huán)流化床(CFB)鍋爐機(jī)械除渣系統(tǒng)的幾種形式和主要設(shè)備選型，分析總結(jié)了設(shè)計(jì)過程中需注意的問題，并為熱電工程除渣系統(tǒng)的布置提出了合理的建議。

　　關(guān)鍵詞:機(jī)械除渣;CFB鍋爐;鏈斗輸送機(jī);刮板輸送機(jī)

　　1概述

　　循環(huán)流化床(CFB)鍋爐由于摻燒石灰石進(jìn)行爐內(nèi)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(shí)，會(huì)發(fā)生水合反應(yīng)，并大量放熱。同時(shí)，在反應(yīng)過程中生成的硫酸鹽通常含有結(jié)晶水，使?fàn)t渣體積增大。由此可見，CFB鍋爐底渣有遇水發(fā)熱、膨脹、變硬的特點(diǎn)，不宜采用水力除渣。以九江石化和鎮(zhèn)海煉化的某熱電工程CFB鍋爐除渣系統(tǒng)為例，分析比較了干式機(jī)械除渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以期為熱電工程除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

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　　2干式機(jī)械除渣方案

　　2.1工藝流程

　　CFB鍋爐的底渣經(jīng)冷渣器冷卻后，由冷渣器下的刮板輸送機(jī)或鏈斗輸送機(jī)水平運(yùn)輸出鍋爐區(qū)，之后由斗式提升機(jī)將渣提升至渣庫。渣庫內(nèi)的渣其中一路經(jīng)雙軸攪拌機(jī)加水調(diào)濕后用自卸汽車運(yùn)到渣場碾壓堆放，另一路可經(jīng)散裝機(jī)裝車后拉至用戶。若為雙渣庫，另外一座渣庫還可設(shè)置一套底渣返料系統(tǒng)，用振動(dòng)篩對(duì)渣庫中的鍋爐底渣進(jìn)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(tǒng)輸送至鍋爐加砂口，用作床料填充。在鍋爐首次運(yùn)行前渣庫無底渣時(shí)，也可將鍋爐床料通過渣溝內(nèi)的輸送及提升設(shè)備將床料輸送進(jìn)渣庫，再通過渣返料系統(tǒng)對(duì)鍋爐進(jìn)行床料添加。此套渣返料系統(tǒng)代替了人工加砂，大大提高了工作效率。

　　2.2工藝特點(diǎn)

　　CFB鍋爐機(jī)械除渣系統(tǒng)的主要工藝特點(diǎn)如下:1.機(jī)械除渣系統(tǒng)對(duì)底渣的粒度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不會(huì)因?yàn)榈自�粒徑較大而影響正常輸送;2.與氣力輸送系統(tǒng)相比，機(jī)械除渣系統(tǒng)安全可靠，有成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn);3.受刮板輸送機(jī)或鏈斗輸送機(jī)設(shè)備形式以及鍋爐布置限制，機(jī)械除渣系統(tǒng)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(nèi)，必須做好防水措施;4.由于渣溝在地下2m層，導(dǎo)致渣溝內(nèi)刮板輸送機(jī)或鏈斗機(jī)相接的轉(zhuǎn)運(yùn)斗式提升機(jī)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(qū)易有水進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)站底層。

　　2.3機(jī)械式除渣設(shè)備

　　2.3.1渣溝輸送設(shè)備選型對(duì)比

　　渣溝內(nèi)可布置鏈斗輸送機(jī)，也可布置刮板輸送機(jī)，現(xiàn)將這兩種設(shè)備運(yùn)送的物料性質(zhì)、布置形式及運(yùn)行情況進(jìn)行比較。1.鏈斗式輸送機(jī)鏈斗式輸送機(jī)是以沿軌道運(yùn)行的輪鏈帶動(dòng)料斗來實(shí)現(xiàn)物料水平或傾斜輸送的設(shè)備。鎮(zhèn)海煉化的除渣系統(tǒng)采用的是鏈斗輸送機(jī)。根據(jù)其現(xiàn)場運(yùn)行情況分析，鏈斗輸送機(jī)具有以下特點(diǎn)。

　　(1)鏈斗輸送機(jī)對(duì)運(yùn)輸物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可運(yùn)輸溫度高、容重大、塊度大、有鋒利銳角和磨琢性強(qiáng)的物料，且物料與料斗間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，料斗無磨損。

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

　　(3)鏈斗輸送機(jī)是在兩條平行的輕軌上托著料斗進(jìn)行滾動(dòng)傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，可以進(jìn)行大角度的抬頭以提升物料，工作時(shí)由于物料是盛在料斗中，其溫度對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響小，磨損輕。從鎮(zhèn)海煉化除渣系統(tǒng)的運(yùn)行情況來看，開始試運(yùn)行的半個(gè)月中，除少量漏料外，其他基本正常。

　　運(yùn)行一段時(shí)間后，問題逐漸產(chǎn)生�，F(xiàn)場所用鏈斗輸送機(jī)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(yán)密，加之料斗上沿斗舌對(duì)物料的反彈作用，鍋爐排渣期間會(huì)在機(jī)殼底部積料。若不及時(shí)清理，回程料斗會(huì)把機(jī)殼底部的積料推至鏈斗輸送機(jī)的尾部，鏈斗輸送機(jī)的尾部積料嚴(yán)重，會(huì)使尾輪運(yùn)行受阻，嚴(yán)重時(shí)造成設(shè)備停機(jī)。針對(duì)鏈斗輸送機(jī)尾部積料的問題。當(dāng)料斗運(yùn)行至尾輪下方時(shí)，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(fā)生率�，F(xiàn)在鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)現(xiàn)場已經(jīng)改造了一條機(jī)械除渣線路，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，效果較好。

　　2.刮板輸送機(jī)

　　九江石化的除渣系統(tǒng)采用的是刮板輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)是用刮板鏈牽引，在槽內(nèi)運(yùn)送散料的輸送機(jī)械。其特點(diǎn)如下。

　　(1)刮板輸送機(jī)是輸送粉塵狀、小顆粒及小塊狀等散狀物料的連續(xù)輸送設(shè)備，可以水平、傾斜布置。埋刮板輸送機(jī)為單倉上回鏈?zhǔn)�，可�?shí)現(xiàn)多點(diǎn)進(jìn)料集中輸送，也可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)進(jìn)料多點(diǎn)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(diǎn)受料時(shí)刮板輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)物料分流，使回程鏈及刮板與物料隔開，避免了因進(jìn)料量突增而充滿機(jī)倉引起的阻塞鏈條刮板事故的發(fā)生。

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

　　通常在渣量波動(dòng)不大且渣溫不超過100℃的情況下，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸性能較好。若渣溫較高或輸送紅渣時(shí)，刮板的強(qiáng)度就大大降低，變形為“燕尾”，降低了輸送效率。同時(shí)，刮板在磨琢性較強(qiáng)的底渣內(nèi)滑行，磨損非常嚴(yán)重，運(yùn)行費(fèi)用較高。此外，當(dāng)刮板損傷嚴(yán)重，沒有及時(shí)更換，致使實(shí)際工作刮板數(shù)量不足。間距超過設(shè)計(jì)要求時(shí)，刮板承受的負(fù)荷變大，長時(shí)間運(yùn)行也易造成刮板的彎曲。

　　2.3.2斗式提升機(jī)布置應(yīng)注意的問題

　　在渣溝和渣庫之間進(jìn)行爐渣運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備是斗式提升機(jī)。由于斗式提升機(jī)可以進(jìn)行垂直提升，故其成為機(jī)械式輸渣系統(tǒng)的優(yōu)選設(shè)備。但在其布置時(shí)應(yīng)注意以下問題。在鎮(zhèn)海和九江除渣項(xiàng)目中，因斗式提升機(jī)下部基坑較深，為斗式提升機(jī)設(shè)置的轉(zhuǎn)運(yùn)站側(cè)壁距離斗式提升機(jī)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(shè)的鋼蓋板，且相鄰兩臺(tái)鍋爐之間沒有遮雨棚，防水措施不完善，故當(dāng)雨水進(jìn)入渣溝，并沿渣溝進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)站時(shí)，如不及時(shí)排出，會(huì)使斗式提升機(jī)底部進(jìn)水。

　　在斗式提升機(jī)底部有殘?jiān)�的情況下，底渣中所含的CaO和CaSO4粉塵會(huì)遇水變硬，使清理更加困難。當(dāng)需要清理時(shí)，只能從斗式提升機(jī)進(jìn)料口側(cè)把機(jī)殼切割開口進(jìn)行清理。斗式提升機(jī)底部爐渣清理不及時(shí)，不僅會(huì)影響其運(yùn)行，還會(huì)使渣溝內(nèi)設(shè)備運(yùn)行受阻。渣溝內(nèi)的設(shè)備在回程運(yùn)行時(shí)，還會(huì)帶回一部分爐渣至機(jī)殼尾部。故在斗式提升機(jī)布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)視清理門大小，與轉(zhuǎn)運(yùn)站側(cè)壁留出800～1000mm距離，以便開啟清理門及時(shí)清渣。此外在渣溝設(shè)備和斗提相接的溜槽上應(yīng)設(shè)置防堵塞裝置，以便更好地了解鍋爐底渣的運(yùn)行情況。

　　在渣溝處區(qū)域，因渣溝兩側(cè)、渣溝尾部及渣溝頭部轉(zhuǎn)運(yùn)站均設(shè)有向下的樓梯，且在選用多條鏈斗或刮板輸送機(jī)搭接輸送時(shí)，在輸送機(jī)頭尾相接處設(shè)置了開孔，故可以方便地進(jìn)行設(shè)備檢維修以及渣溝清理，同時(shí)在渣溝頂部其他部位可進(jìn)行素混凝土密封，防止雨水進(jìn)入。

　　2.4渣庫設(shè)計(jì)

　　渣庫用來儲(chǔ)存底渣，其大小可根據(jù)鍋爐排渣量以及存儲(chǔ)天數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。渣庫可為鋼制渣庫，也有混凝土渣庫，在冬季寒冷的地區(qū)通常需要考慮保溫措施。鎮(zhèn)海煉化采用的是混凝土渣庫，九江石化采用的是鋼制灰?guī)�，混凝土渣庫與鋼制渣庫二者從設(shè)計(jì)功能上均一致，只是儲(chǔ)存渣量有所不同。渣庫附屬設(shè)備通常包括空氣炮，料位計(jì)、布袋除塵器、真空壓力釋放閥、庫頂用于檢修吊裝的電動(dòng)葫蘆以及斗式提升機(jī)頭部電機(jī)的檢修葫蘆等，為檢修巡檢方便，通常需設(shè)能夠到達(dá)倉頂?shù)臉翘�。渣庫頂根�?jù)除渣系統(tǒng)布置情況可在斗式提升機(jī)下接刮板輸送機(jī)作為卸渣設(shè)備。若為雙渣庫，刮板輸送機(jī)可設(shè)置多點(diǎn)卸料形式，實(shí)現(xiàn)向兩個(gè)渣庫的卸料。

　　卸料系統(tǒng)多數(shù)由干、濕兩路組成。一路經(jīng)過手動(dòng)、氣動(dòng)插板閥，接至干渣散裝機(jī)，直接裝密封罐車;另一路經(jīng)過手動(dòng)氣動(dòng)插板閥、鎖氣給料機(jī)、接至濕式攪拌機(jī)，加水?dāng)嚢韬蠛�水率w(H2O)在20%～25%，可直接裝自卸汽車。濕式攪拌機(jī)和干灰散裝機(jī)常安裝在渣庫5.0m運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)上。在此層的干渣散裝機(jī)旁可開設(shè)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(zhǔn)確的停置在散裝機(jī)伸縮頭下，當(dāng)然也可在2.5m層設(shè)置裝車控制室。當(dāng)干渣散裝機(jī)和濕式攪拌機(jī)在此層布置受限制時(shí)，尤其是在小型的鋼制渣庫布置時(shí)，可設(shè)計(jì)選用電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)代替鎖氣給料器。

　　2.5機(jī)械除渣系統(tǒng)布置形式鎮(zhèn)海煉化和九江石化機(jī)械除渣系統(tǒng)的渣庫分別采用了兩種不同的布置形式。

　　3總結(jié)

　　機(jī)械式除渣系統(tǒng)的穩(wěn)定性已在若干熱電項(xiàng)目中得以驗(yàn)證。在選擇渣溝輸送設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)冷渣器下的底渣特性進(jìn)行選擇。鏈斗輸送機(jī)在輸送溫度高的底渣以及磨啄性強(qiáng)的底渣時(shí)，具有優(yōu)勢，且其布置靈活，頭部可抬起。刮板輸送機(jī)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(shí)，可選用。在除渣系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)項(xiàng)目及用戶要求，以及總圖運(yùn)輸專業(yè)設(shè)計(jì)占地因素統(tǒng)籌考慮。

　　作者：方嘯，尹海燕

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