刘黎明 邹显宏
武汉锅炉股份有限公司 武汉 430205
摘要：CFB排渣系统是其重要的组成部分。由于炉渣的排放温度很高，落渣管的设计选型对落渣管的使用寿命，现场工作环境和人员安全十分重要，本文对几种常用的落渣管系统做了分析介绍。
关键词：CFB；落渣管；热污染；安全运行
CFB Ash Drain Piping System Design and Type Selection Comparison
Liu Liming, Zou Xianhong
Abstract: Ash drain piping system is an important part of CFB. Ash drain is at high temperature. Ash drain piping system design and type selection is very important for system service life, site environment and operator safety. This article introduces and compares several commonly used ash drain piping systems.
Keywords: CFB; Ash Drain Piping; Heat Pollution; Safe Operation
1.0概况
CFB作为一种清洁燃烧技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点，在工程上有广泛的应用[1]。底部或炉侧排渣系统是CFB的重要组成部分。在锅炉正常运行时，下部床压根据料层厚度控制在一定范围内；当料层差压超过某一限值时，需通过排渣系统进行排渣[2]。
由于CFB炉渣的排放温度很高（通常在800∽900?C之间），高温落渣管产生的热污染等严重影响到现场的工作环境和人员安全。本文就几种常用的落渣管选型做一比较和介绍。
2.0裸管式落渣管
燃料不同，CFB的高温排渣温度也会有所不同。由于排渣温度很高，裸管式落渣管通常选用耐高温管材310S等制作。同时，在炉膛出渣口设关断门，用于控制锅炉排渣或冷渣器的检修；在冷渣器入口前设金属膨胀节，用于吸收锅炉和落渣管的热态膨胀量；在落渣管倾斜段和垂直段设捅渣器，用于落渣管堵渣时的疏通；在落渣管垂直段设恒力弹簧吊架，用于整个落渣管系统的重量支撑，尽量减少传递到锅炉出渣口的荷载和扭矩。柬埔寨某项目裸管式落渣管示意图见图1。
裸管式落渣管的优点在于：系统结构简单，重量较轻，设计制造成本低。同时，由于锅炉排渣温度很高，在灰渣正常流动时，整个落渣管呈现出红热的“红色”；当灰渣出现堵渣时，整个落渣管会变成灰暗色。由此，可以比较直观的判断出落渣管中灰渣的流动状态。正是由于上述优点，该设计在工程实践中比较常见。
但上述选择也有其固有的缺陷。“红管”现象的存在，必然导致热污染，影响到现场的工作环境和人员安全。同时，由于落渣管直接承受灰渣的高温烧蚀和磨损，落渣管的寿命相对较短，维护成本和工作量较大。
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但是，浇注料主要用于解决落渣管的烧蚀和磨损问题，其隔热能力是有限的，仍然无法避免落渣管表面的高温、热污染和安全问题，通过增加保温达到表面温度低于50?C也不太合适，保温后的外形尺寸较大，系统布置困难。
4.0鼎式落渣管
日本某项目为了彻底解决裸管式落渣管的“红管”、烧蚀和磨损问题，浇注料式落渣管的热污染和安全问题，解决业主的合理关切，采用了国内某公司的鼎式落渣管设计。该设计的理念是，在落渣管的内部打上一定厚度的耐火浇注料，而外部采用弧模式水冷结构。日本某项目鼎式落渣管示意图见图3。
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该结构的特点在于：
（1）外壁温度低于50?C，彻底解决了落渣管的热污染和安全问题；
（2）母管内侧使用耐火浇注料，耐磨、耐高温，系统寿命长；
（3） 水冷管所有承压焊缝均位于落渣管母管外侧。因此，不会出现冷却水内漏进入落渣管的情况（夹套水冷式落渣管可能出现内漏），即使出现外漏，由于承压焊缝均位于落渣管母管外侧，维修也十分方便。
4.2水冷膨胀节
为吸收锅炉热态时传递到落渣管的膨胀量，以及落渣管自身的高温膨胀，落渣管需配套设置补偿器。补偿器通常采用金属波纹管式膨胀节，该类膨胀节密封性能较好，维护方便。但其在设计使用中也有一些问题：一是膨胀节反弹力较大，在进行落渣管应力分析时需要注意考虑；二是外形尺寸较大，而炉前空间紧凑，不方便布置；三是表面温度很高，不利于安全运行。
本项目采用的水冷膨胀节示意图见图5。由于落渣管系统内压通常不超过10KPa(g)，套筒式结构的密封性能可以满足工程需要；双金属管内侧涂敷耐磨合金材料也可以提高其耐磨性能，延长使用寿命；下部渣斗采用水冷管冷却，也控制了其表面温度。
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4.4冷却水来源
无论是小型CFB采用的螺旋冷渣器，还是大型CFB选用的滚筒冷渣器，其冷却源均为电厂闭式工业水。
当配套采用常规的裸管式落渣管或浇注料式落渣管时，所有热灰渣最终进入冷渣器，并由进入冷渣器的闭式工业水冷却。采用鼎式落渣管时，热灰渣的热量由进入落渣管的闭式工业水，以及进入冷渣器的闭式工业水吸收。由于热灰渣的总热量是一定的，因此落渣管和冷渣器消耗的总的闭式工业水量，和常规的裸管式落渣管或浇注料式落渣管配套的冷渣器相比不变。
为简化冷却水管路布置，闭式工业水可以首先进入下游的冷渣器，冷渣器出水进入上游的水冷落渣管系统。冷渣器、渣斗、膨胀节、落渣管本体、刀闸阀的冷却水采用串联结构，只需提供一路常规的供回水即可。
5.0总结
各类落渣管系统在工程上均进行了成功的应用，在使用性能上也能满足工程实际需要。
考虑到系统使用寿命、热污染和安全问题，鼎式落渣管有其独到的优势。随着社会发展和对现场工作环境要求的提高，鼎式落渣管会有更多的发展空间。
参考文献
[1] 循环流化床锅炉的发展现状及前景, 张建胜, 锅炉制造, 1999
[2] 循环流化床锅炉排渣管喷渣问题的解决方法, 孙瑞, 工艺与设备, 2015
姓名：刘黎明；性别：男；籍贯：湖北孝感；民族：汉族；学历：硕士；职称：工程师；职务：主任工程师；研究方向：锅炉燃烧系统，点火系统。