白 霄 任晓楠
呼和浩特金桥热电厂， 内蒙古 呼和浩特 010010
摘 要：本文通过技术改造后冷渣机冷却水系统实现了连续安全稳定运行，彻底解决了冷渣器出水管水压分配不均的问题，为电厂安全经济运行提供了保障。
关键词：锅炉原理；滚筒冷渣器；控制系统；优化升级
1 冷渣器输水管道结构及仿真
本次例举锅炉型号：DG-1025/18.2-II6，锅炉型式：一次中间再热、自然循环单汽包、单炉膛、平衡通风、摆动燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣煤粉炉，锅炉全钢结构，全悬吊结构，紧身封闭，炉顶带全金属防雨罩，整体呈π型布置。制粉系统：正压直吹式冷一次风机制粉系统，配5台HP843中速磨煤机。制造厂商：东方锅炉厂（集团）股份有限公司，与东方汽轮机厂和东方电机厂生产的C300/235—16.7/0.35/537/537汽轮发电机组相配套。
1.1 仿真流程
鉴于目前冷渣器存在的最大问题是由于６条分支进水管抢水导致水压分配不均造成的，在阀门全开情况下依然存在问题，因此采用Ｆｌｕｅｎｔ软件对水管进行流场仿真，以探究当水在水管中流动时，热量在管道上的分布情况，通过对不同流量下水管的仿真，来研究管道冷热端的温差，进而分析冷渣器输水管道的问题所在。
1.2 管道流场仿真
根据实际设备，将仿真模型设计成包括１根主管和６根直管的系统，从主管左侧管口设计水流流入，主管右侧封闭。在主管和支管连接处，流体的流向和流速会发生突变，局部流态会发生复杂的变化，在规划网格分布时，采用拼片式块结构化网格，在主管和直管的连接区域设置比较密集的网格结构，其余主管和支管的直行部分网格设置相对稀疏，设置后的网格密度密集区域是稀疏区域的２倍，总网格数为７１９０个。
１）对实验的压力场和速度场起始值进行设置。
２）对设置的速度场计算求值。
３）对压力修正值方程进行求解计算。在块结构化网格中求解，应该在求解之前对疏、密网格块交界面上初始的的压力修正值ｐ’方程进行修正。
４）在求得到压力的修正值后，可以通过该值对
速度值进行修正。为了确保数据的收敛性，要对前面得到的值作亚松弛化处理，在处理时，选取０．２作为压力亚松弛因子，选取０．８作为速度亚松弛因子。速度场和压力场进行改进后，利用这些值求解动量离散方程的系数。在求得系数后，以压力场为初值，再次进行重复运算，直到求得的解具有收敛的特性为止。
伴随着水流从主管缓缓流入支管，主管中的流量逐渐减少，流速也变小，水流在流到主管右侧时，会在此处形成回流，与流入的水流相汇，从而在右侧端口处形成一个滞止回流区。在主管的水流流经各支管管口时，流速逐渐下降，在水流逐渐流入各支管时，流向的突变使得水流发生分离，靠近右侧的水流因为转动角度大因此流速也大，而左侧流速小，在两侧流速差异下，造成靠近左侧形成回流区。因为靠近主管左侧管口的支管流量更大，其支管其入口两侧流量差越大，形成的回流区越大，将支管从左到右依次编号，分别依次为支管１、支管２、支管３、支管４、支管５、支管６。随着水流向右流动，流速逐渐放缓，支管内左右流速差也逐渐减小，越靠近左侧主管入口，其流量也越小。
1.3 仿真结论
通过对管道结构进行模拟和仿真，得出了以下结论：当支管位置越靠近主管左侧入口时，水流流过该支管的流量越小；支管流量和主管流量呈近似的线性；随着主管流量的增大，相邻支管间的流量差也逐渐增大；缩短支管之间的距离会造成支管间的流量差变大。对管道内流体的运动进行了分析之后，对滚筒冷渣器冷却水系统进行改造。
2 锅炉冷渣器冷却水系统改造
2.1 改造方案系统概述
轴加出口凝结水是冷渣器冷却水进水的来源，为了确保轴加用水量的充足，系统不再设置独立的管道升压泵，而是使冷却水流进位于锅炉一侧的冷渣器冷却水总管，之后再流入并联的６台冷渣器，回水分别连接到＃６低加水侧出口管和进口管上，流经＃５低加、＃４低加通过电动调节阀进入除氧器。在距离汽轮机较近的冷却水进出水主管上分别安装一个温度监测装置，运行人员通过冷却水回水温度与＃６低加水侧进出口水温对比匹配来进行回水接入点的切换。
将１台远传流量计接入到回水主管上，以便在运动时监测总冷却水流量以及进行热工断水保护，如果冷却水系统发生大规模泄漏，应该紧急关停冷却水系统主管上的进出水电动门，对冷渣器冷却水系统进行解列，同时打开＃７低加进口电动门，以便让凝汽器热井水位维持在正常值。通常由转速来控制冷渣器的出力大小，因此应该根据冷渣器冷却水出口水温来对最大出力进行调整，将远传压力测点和远传温度测点设置在每台冷渣器冷却水出口管上，以便对冷却水出水口温度进行监视，使其不高于９０℃，当温度高于９０℃时，使该冷却器跳闸。在出口主管上设置１个安全阀，当设备运行时发生管道内动作泄压时，易引起爆炸事故，需要进行监测。
2.2 自动控制功能的实现
１）滚筒冷渣器冷却水断水保护。滚筒冷渣器断水保护的测量利用电磁流量计，安装在滚筒冷渣器的进水口，冷却水流量量程９０ｔ／ｈ单台，当流量降低至４５ｔ／ｈ时会出现断流，保护装置延时发出断水信号，关闭进渣门，停止冷渣器并报警。同时，电磁流量计输出信号给ＤＣＳ显示。
２）滚筒冷渣器出渣温度设置温度保护回路。当冷却水出水温度超过８０℃的时间大于６０ｓ，会导致冷却水接近汽化，保护回路停运冷渣器并发出超温信号。当冷却水出水温度超过９０℃，冷却水接近汽化，保护回路直接停运冷渣器并发出超温信号。当出渣温度大于１５０℃，冷渣超出预定温度，保护回路停运冷渣器并报警。当冷却水温度增速大于５℃／ｓ，保护回路停运冷渣器并发出冷却水故障报警。
３）滚筒冷渣器冷却水压力保护。滚筒冷渣器采用凝结水作为冷却水，压力整定值低压值设置为０．５倍的凝结水系统压力，压力整定值高压值设置为１．０２倍的凝结水系统压力。过高或过低的冷却水压力都会对整个冷渣器冷却水系统造成严重影响，从而必须停运冷渣器，否则会直接影响系统的安全稳定运行。冷却水水压过低会带来冷却水断水的风险，冷却水水压过高可能会使冷渣器发生超压事故，这时冷却水被封闭在滚筒室内，很快汽化而压力会随之不停升高，指导压力超过筒体的承受范围进而发生事故，这是非常危险的。
由于上述原因，对滚筒冷渣器设置安全装置：当水压低于实际工作水压的５０％时，冷渣器停运同时发出报警信号，当运行中水压低于实际工作水压的５０％时，或者滚筒水室内的水汽化使压力升高至报警值时，冷渣器自动停车并发出报警信号，停止将灰渣向滚筒内输送，使热渣不能进入，防止冷却水继续汽化，防止了气压继续升高而发生危险的可能性。
结 语
本文通过对滚筒式冷渣器洒水管道运行时管道内的流体运动状态进行仿真模拟，得出了其运动规律，对滚筒冷渣器的控制提供了理论上的支撑。之后针对内蒙古准能矸电锅炉滚筒冷渣器存在的具体问题做出了相应的优化方案。改造后的冷渣器冷却水回收的灰渣余热进入锅炉给水系统，提高了锅炉给水温度，降低了锅炉煤耗。原系统停运后，脱盐水不再消耗，电厂生产成本降低数万元。技术改造后冷渣机冷却水系统连续运行安全稳定，彻底解决了冷渣器出水管水压分配不均的问题，为电厂安全经济运行节约了可观的成本。
参考文献
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