【正文】 渣溫可以達(dá)到100℃。而爐渣較多時(shí)，爐渣與水冷螺旋的葉片接觸面積較小，而且只有部分爐渣接觸，因此水冷螺旋的冷卻效果不強(qiáng)。在運(yùn)行中螺旋葉片的磨損，使水冷螺旋的連續(xù)運(yùn)行壽命較短，需要經(jīng)常檢修維護(hù)。單個(gè)螺旋的出力不大，機(jī)組容量增加后，要設(shè)置多臺(tái)水冷螺旋才能滿足要求。如果要依靠提高轉(zhuǎn)速來增加處理，一方面，爐渣在水冷螺旋內(nèi)停留的時(shí)間較短，得不到有效冷卻；另一方面，提高轉(zhuǎn)速也使葉片損耗加劇，進(jìn)一步縮短葉片壽命。為了適應(yīng)電廠鍋爐大型化的發(fā)展要求，風(fēng)水聯(lián)合冷渣器[16]得到了推廣使用。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器有多種結(jié)構(gòu)。較有代表性的是Alstom技術(shù)流派設(shè)計(jì)的方案。冷渣器分為多個(gè)室（一般為3個(gè)），每個(gè)室用隔墻分隔，隔墻高度比冷渣器各個(gè)室高度稍低，即冷渣器上部空間是相通的。第一個(gè)室是風(fēng)冷倉(cāng)，不布置水冷管道，后面各個(gè)室是風(fēng)水聯(lián)合冷卻倉(cāng)，里面設(shè)有水冷管道，冷卻水采用凝結(jié)水或者除鹽水。風(fēng)水聯(lián)合冷渣器相當(dāng)于鼓泡床，各個(gè)倉(cāng)底部設(shè)置布風(fēng)板和風(fēng)帽，底渣在倉(cāng)內(nèi)流化，冷渣器的設(shè)計(jì)流化速度較低，較低的流化速度一方面可以減少磨損，另一方面可以降低流化風(fēng)的電耗。爐膛的高溫爐渣首先進(jìn)入第一個(gè)風(fēng)冷倉(cāng)，由于沒有敷設(shè)水冷管道，風(fēng)冷倉(cāng)的溫度較高，同時(shí)流化風(fēng)提供了助燃需要的氧量，爐渣內(nèi)沒有完全燃燒的碳可以持續(xù)燃燒。流化態(tài)的爐渣充滿第一個(gè)室后，以溢流的方式翻過隔墻進(jìn)入第二個(gè)室，在第二個(gè)室也是呈鼓泡床狀態(tài)流化。第二個(gè)室是風(fēng)水聯(lián)合冷卻倉(cāng)，水冷管道埋在流化態(tài)的爐渣內(nèi)，在鼓泡床狀態(tài)下?lián)Q熱強(qiáng)烈，對(duì)爐渣進(jìn)行充分冷卻。第三個(gè)室也是風(fēng)水聯(lián)合冷卻倉(cāng)，第二個(gè)室的爐渣以同樣方式進(jìn)入第三個(gè)室，并進(jìn)一步冷卻，排出。各個(gè)室的冷渣器流化風(fēng)吸收了爐渣熱量后，從最后一個(gè)室上部的回風(fēng)管進(jìn)入爐膛。由于各個(gè)室之間設(shè)置了隔墻，只有較細(xì)的爐渣才能溢流到下一個(gè)室，大顆粒的爐渣都沉積到底部，因此各個(gè)室下部設(shè)置了大渣排放管。冷渣器的出力靠鍋爐排渣口的錐形閥和冷渣器出口的旋轉(zhuǎn)給料閥聯(lián)合控制，床壓高時(shí)，加大錐形閥開度，排更多的爐渣到冷渣器，同時(shí)冷渣器出口的旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速增加，實(shí)現(xiàn)快速排渣。滾筒冷渣器[17]（）最早用在一些小容量CFB鍋爐上，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，筒體設(shè)有水冷套管。由于筒內(nèi)爐渣填充率低，采用接觸換熱機(jī)理，傳熱系數(shù)小，而且在小機(jī)組上應(yīng)用顯得體積巨大。為了適應(yīng)流化床鍋爐容量越來越大的趨勢(shì)，對(duì)滾筒冷渣器進(jìn)行了技術(shù)革新，強(qiáng)化換熱效果，提高了渣冷卻效果。新式滾筒冷渣器由內(nèi)筒、外筒、承重輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)、進(jìn)出口密封等部件組成。內(nèi)筒和外筒之間為水冷腔，內(nèi)套筒焊有旋狀葉片，一方面葉片強(qiáng)化了換熱能力，另一方面葉片隨筒體一起緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)，把爐渣推向出口。爐渣與冷卻水的行進(jìn)方向相反，冷卻能力好。為了防止筒體內(nèi)正壓引起粉塵泄露，滾筒冷渣器的前后端均設(shè)置抽汽管道，管道接至除塵器入口，利用煙道的負(fù)壓抽吸筒內(nèi)含塵氣體，并經(jīng)過除塵器除塵后排放到煙囪。滾筒式冷渣器的冷卻水接口采用旋轉(zhuǎn)接頭，因此，水側(cè)承受的壓力有限，一般只能承受凝結(jié)水側(cè)壓力，而不能承受給水側(cè)壓力，因此冷卻水只能采用凝結(jié)水，回收的熱量只能送至汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)。滾筒式冷渣器屬于機(jī)械輸送方式，靠?jī)?nèi)筒的葉片推動(dòng)爐渣運(yùn)，因此對(duì)爐渣的顆粒度不敏感，即使?fàn)t渣內(nèi)含有大塊的焦，都能輕易通過筒體排出。通過改變滾筒直徑和長(zhǎng)度可以增加冷渣器的出力?；谝陨媳容^，考慮各類型冷渣器的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)提出以下設(shè)計(jì)方案－高低速流化床風(fēng)水聯(lián)合冷渣器[9]，以下簡(jiǎn)稱高低速冷渣器。工作原理為：處于高溫狀態(tài)下的底渣由傾斜的進(jìn)渣管流入第一冷卻室。第一冷卻室是風(fēng)水聯(lián)合冷卻，布置有冷卻水埋管，采用低速床?；以诖死鋮s室內(nèi)同時(shí)受冷卻風(fēng)以及水冷埋管冷卻。質(zhì)量較小、流動(dòng)性較好的底渣在溢流和拋射的作用下通過第一、二室之間隔板上部空間進(jìn)入第二冷卻室，而粒度較大的底渣由隔板下側(cè)的連通口流入第二室。第二室設(shè)有高速床，不設(shè)水冷埋管，第二室正上方設(shè)有回風(fēng)管。粒度小的顆粒在流化風(fēng)的作用下回到爐膛，粒度較大的底渣在冷卻風(fēng)作用下冷卻并通過第二、三冷卻室之間隔板下方的連通口進(jìn)入第三冷卻室。第三冷卻室同第一室同為風(fēng)水聯(lián)合冷卻，布置有低速床和水冷埋管，灰渣在這里被冷卻風(fēng)、水冷卻后溢流排出到出渣管。高低速冷渣器布風(fēng)板上設(shè)有“7”字形定向風(fēng)帽，風(fēng)帽噴嘴向著連通口方向，推動(dòng)爐渣向著連通口方向移動(dòng)；連通口開孔位置與上一隔墻開孔位置相反，一個(gè)在隔墻左下方，一個(gè)在隔墻右下方，使?fàn)t渣在冷渣器內(nèi)流動(dòng)路線為“Z”字形，延長(zhǎng)爐渣在冷渣器內(nèi)停留時(shí)間以充分冷卻；高低速冷渣器對(duì)灰渣粒度具有較好的適應(yīng)性，對(duì)防止結(jié)焦有著較好的結(jié)果；由于中間冷卻室冷卻風(fēng)速度較高，且上部各室連通，會(huì)形成循環(huán)，增加了灰渣在冷渣器內(nèi)的冷卻時(shí)間；埋管布置在低速倉(cāng)內(nèi)，減少了埋管的損耗。本章對(duì)CFB冷渣器的地位作用展開了介紹，并對(duì)不同的渣冷卻方式進(jìn)行了介紹對(duì)比，以及對(duì)不同類型的主流冷渣器進(jìn)行了原理分析、對(duì)比?；谝陨戏治鎏岢隽烁叩退倮湓鞯脑O(shè)計(jì)方案。3各冷卻室換熱量計(jì)算：收到基狀態(tài)下碳Cy=%，收到基狀態(tài)下灰分Ay=%，收到基狀態(tài)下硫分Sy=%，收到基狀態(tài)下低位發(fā)熱量QDWy=。：其單臺(tái)鍋爐在采暖期煤耗量B=，Ca/S摩爾比R=。由此得到單臺(tái)鍋爐排灰渣量:Ga=BAy+RSyB=(31)灰渣比通常取6:4，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)，單臺(tái)鍋爐排渣量為：Glz=Ga40%=(32)35t/h的鍋爐按照常規(guī)數(shù)據(jù)來看一般配有2個(gè)正常排渣口，1個(gè)事故排渣口，也就是說濟(jì)東電廠單臺(tái)鍋爐冷渣器配置為2臺(tái)，設(shè)計(jì)有20%的富裕度。設(shè)計(jì)要求灰渣有70%冷卻到130℃，20%冷卻到370℃，10%冷卻到530℃[9]。即在灰渣在從第一冷卻室留出時(shí)只有90%進(jìn)入到第二冷卻室，其余隨熱風(fēng)返回爐膛，同樣的灰渣進(jìn)入第三冷卻室后只有最初的70%。項(xiàng)目單位數(shù)值備注進(jìn)口渣溫℃900根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定出口渣溫℃130根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定進(jìn)口水溫℃低加入口水溫出口水溫℃82除氧器入口水溫進(jìn)口風(fēng)溫℃30根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定第一冷卻室床溫℃530設(shè)定第二冷卻室床溫℃370設(shè)定第三冷卻室床溫℃130設(shè)定計(jì)算各冷卻室換熱量時(shí)忽略冷渣器本身的散熱誤差；計(jì)算冷卻風(fēng)溫時(shí)，假定冷卻風(fēng)在對(duì)流換熱后同爐渣達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)平衡，其所能達(dá)到溫度為該冷卻室床溫。在第二室中只布置有布風(fēng)板，沒有水冷埋管受熱面，所以渣放熱量等于風(fēng)吸熱量。即：Qz2=Qk2 (33)式中：Qz2－第二冷卻室渣放熱量，kJ/h； Qk2－第二冷卻室風(fēng)吸熱量，kJ/h。第二冷卻室渣放熱量計(jì)算公式如下：Qz2=mz2[c?t21c?t22]14 (34)式中：mz2－第二冷卻室渣流量，kg/h； c?t21－第二冷卻室進(jìn)口渣焓，kJ/kg； c?t22－第二冷卻室出口渣焓，kJ/kg。由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第二冷卻室渣流量mz2==；第二冷卻室進(jìn)口渣溫為530℃，查渣焓表[19]c?t21=；第二冷卻室出口渣溫為370℃，查渣焓表c?t22=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(34)，計(jì)算如下：Qz2=mz2c?t21c?t22 =() =由公式(33)可知：Qk2=Qz2=第二冷卻室風(fēng)吸熱量計(jì)算公式如下：Qk2=Vk2[c?t2239。c?t2139。]16 (35)式中：Vk2－第二冷卻室風(fēng)量，Nm3/h； c?t2139。－第二冷卻室進(jìn)口風(fēng)焓，kJ/Nm3； c?t2239。－第二冷卻室出口風(fēng)焓，kJ/Nm3。由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第二冷卻室進(jìn)口冷卻風(fēng)溫為30℃,查風(fēng)焓表[20]c?t2139。=；第二冷卻室出口冷卻風(fēng)溫為370℃,查風(fēng)焓表c?t2239。=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(35)，計(jì)算如下：Vk2=Qk2c?t2239。(c?)t2139。 = =。在第一室中布置有布風(fēng)板、水冷埋管受熱面，所以渣放熱量等于風(fēng)吸熱量和水吸熱量之和。即：Qz1=Qk1+Qs1 (36)式中：Qz1－第一冷卻室灰渣放熱量，kJ/h； Qk1－第一冷卻室風(fēng)吸熱量，kJ/h； Qs1－第一冷卻室水吸熱量，kJ/h。第一冷卻室渣放熱量計(jì)算公式如下：Qz1=mz1c?t11c?t12 (37)式中：mz1－第一冷卻室渣流量，kg/h； c?t11－第一冷卻室進(jìn)口渣焓，kJ/kg； c?t12－第一冷卻室出口渣焓，kJ/kg。由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第一冷卻室渣流量mz1=；第一冷卻室進(jìn)口渣溫為900℃，查渣焓表c?t11=；第一冷卻室出口渣溫為530℃，查渣焓表c?t12=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(37)計(jì)算如下：Qz1=mz1[c?t11c?t12] =466() =第一冷卻室風(fēng)吸熱量計(jì)算公式如下：Qk1=Vk1c?t1239。c?t1139。 (38)式中：Vk1－第一冷卻室風(fēng)量，Nm3/h； c?t1139。－第一冷卻室進(jìn)口風(fēng)焓，kJ/Nm3； c?t1239。－第一冷卻室出口風(fēng)焓，kJ/Nm3。為了使出渣量達(dá)到最優(yōu)，選取三個(gè)室的風(fēng)量比例為Vk1:Vk2:Vk3=:1:[12,21]。因此第一冷卻室的理論冷卻風(fēng)量計(jì)算為：Vk1=Vk2 = =由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第一冷卻室進(jìn)口冷卻風(fēng)溫為30℃,查風(fēng)焓表c?t1139。=；第一冷卻室出口冷卻風(fēng)溫為530℃,查風(fēng)焓表c?t1239。=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(38)，計(jì)算如下：Qk1=Vk1[c?t1239。c?t1139。] =() =則由公式(36)可得第一冷卻室水吸熱量：Qs1=Qz1Qk1 = =在第三冷卻室中布置有布風(fēng)板、水冷埋管受熱面，所以渣放熱量等于風(fēng)吸熱量和水吸熱量之和。即：Qz3=Qk3+Qs3 (39)式中：Qz3－第三冷卻室灰渣放熱量，kJ/h； Qk3－第三冷卻室風(fēng)吸熱量，kJ/h； Qs3－第三冷卻室水吸熱量，kJ/h。第三冷卻室渣放熱量計(jì)算公式如下：Qz3=mz3c?t31c?t32 (310)式中：mz3－第三冷卻室渣流量，kg/h； c?t31－第三冷卻室進(jìn)口渣焓，kJ/kg； c?t32－第三冷卻室出口渣焓，kJ/kg。由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第三冷卻室渣流量mz3==；第三冷卻室進(jìn)口渣溫為370℃，查渣焓表c?t31=；第三冷卻室出口渣溫為130℃，查渣焓表c?t32=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(310)計(jì)算如下：Qz3=mz3[c?t31c?t32] =() =第三冷卻室風(fēng)吸熱量計(jì)算公式如下：Qk3=Vk3c?t3239。c?t3139。 (311)式中：Vk3－第三冷卻室風(fēng)量，Nm3/h； c?t3139。－第三冷卻室進(jìn)口風(fēng)焓，kJ/Nm3； c?t3239。－第三冷卻室出口風(fēng)焓，kJ/Nm3。第三冷卻室理論冷卻風(fēng)量計(jì)算為：Vk3=Vk2 = =由初始設(shè)計(jì)參數(shù)知：第三冷卻室進(jìn)口冷卻風(fēng)溫為30℃,查風(fēng)焓表c?t3139。=；第三冷卻室出口冷卻風(fēng)溫為130℃,查風(fēng)焓表c?t3239。=。將以上數(shù)據(jù)代入公式(311)，計(jì)算如下：Qk3=Vk3[c?t3239。c?t3139。] =() =則由公式(39)可得第三冷卻室水吸熱量：Qs3=Qz3Qk3 = =冷卻水總吸熱量QS=Qs1+Qs3 =+ =冷卻風(fēng)總吸熱量Qk=Qk1+Qk2+Qk3 =++ =渣總放熱量Qz=Qz1+Qz2+Qz3 =++ =第一冷卻室第二冷卻室第三冷卻室總計(jì)灰渣放熱量(kJ/h)冷卻風(fēng)吸熱量(kJ/h)冷卻水吸熱量(kJ/h)—50068注：表中“—”表示不存在本章對(duì)CFB冷渣器的初始設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了提取、設(shè)定，并依據(jù)這些參數(shù)對(duì)三個(gè)冷卻室的換熱量進(jìn)行了計(jì)算。4各冷卻室流化風(fēng)速、布風(fēng)板面積計(jì)算以及風(fēng)帽布置臨界流化速度μmf是流化風(fēng)將床料從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)化為流化狀態(tài)時(shí)，以布風(fēng)板通流截面積計(jì)算的流化風(fēng)流速，即最小流化速度。它是實(shí)現(xiàn)床料流化的最小氣流速度，是CFB鍋爐的主要參數(shù)。由于計(jì)算參數(shù)所需，從濟(jì)東電廠現(xiàn)場(chǎng)獲取了灰渣物性，：物性灰渣飛灰松堆積密度(kg/m3)1460439壓實(shí)堆積密度(kg/m3)1610844水分(%)3250顆粒平均尺寸(mm)密度(kg/m3)2500