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流化床锅炉灰渣的冷却

1、前言
自六十年代我国大力推广流化床(包括FBC&CFBC)锅炉燃烧劣质煤以来，由于
燃煤的发热量只有800～3000Kcal/kg，灰分高达50～80%，排出的灰渣量大、温度
高，其灰渣物热损失高达6～12%。如何处理和综合利用这些灰渣及其余热，既是提
高锅炉效率的需要，也是环境保护和充分利用资源的需要。为此，国内不少能源科
技工作者先后做了大量的试验研究工作，七十年代初，工厂通过技术革新，创造和
移植出单管水套式、搁管式和螺旋式几种冷渣器。从七十年代中期开始，高等学校
和科研单位开始投入这项探索和研究，“六五”及“七五”期间，国家将灰渣的冷
却与综合利用列入国家重点科技攻关项目。在此期间，旋转筒式、气力输送式、
立式分配板逆流式和流化床式等一大批冷渣机相继问世，并在工厂投入试验或运
行。同时还研制出一批有价值的实险装置，如‘Z’形密孔板式冷渣机、渣封式冷
渣机和百叶窗式冷渣机等。但没有正式产品投放市场。表1列出了这一时期在生产
上使用的一些冷渣机的特性。
表1已做过试验并在锅炉上应用过的冷渣器的特性汇总表

序号名称出口渣温钢耗动力消耗备注
(℃)(t钢/渣)(Kw/t渣)
1单管水冷式>700//冷却效果差。
2搁管水冷式>350//冷却效果欠佳、钢耗大。
3螺旋(绞笼)水冷式～350//冷却效果欠佳、机械故障较多。
4旋转筒风冷式～3003.31～4.1冷却效果欠佳、体积大。
5密孔板浅床沸腾式<1300.52>5.9冷却效果好、电耗高。
6风帽渣封沸腾式312/～4.7冷却效果好、电耗太高。
7塔式密孔板259/>2.1冷却效果好、电耗较高。
8气力输送式<30/>6.5楞冷渣与输渣、电耗太高。

九十年代，我国为了环境保护、节约能源和综合利用资源，推广使用洁净煤技
术，流化床锅炉在过去以燃烧劣质煤为主的基础上，迅速发展为燃烧多种煤种。现
在，35～130t/h级CFBC锅炉的技术业已成熟，并向更大容量锅炉发展。因而对冷
渣器的技术经济性能要求越来越高，需求量也在增长。虽然在这一阶段市场有螺旋
式冷渣机和风水冷旋转筒冷渣出售，但用户反映不够理想。
在这种情况下，国际供货商对中国的冷渣机市场虎视耽耽。回顾过去近三十
年走过的历程，如何借鉴以往的宝贵经验，发展我国的冷渣机的优良品牌，已是国
人义不容辞的责任。
2、各种冷渣设备概述及历史的回顾：
归纳起来，流化床锅炉的灰渣冷却与提高锅炉效率、资源综合利用和环境保护
密不可分。
首先，利用灰渣余热，以提高锅炉效率或作它用。
·加热锅炉给水，作省煤器用。有单管水套式、搁管式、螺旋式、旋转筒式和
流化床式等。
·预热空气，作空气预热器用。有旋转筒式、气力输送式、立式分配板逆流
式和流化床式等。
·干燥煤，以利破碎与筛分。有螺旋式，流化床式和气力输送式等。
·含尘热风底饲，改善流化质量，改善燃烧。有气力输送式和流化床式等。·作
生活热水用。
其次，将冷却后的灰渣进行资源综合利用：如回填坑道、洼地和铺筑路基等，
但有效的用途是生产建筑材料。为此，需要保证灰渣具有好的反应活性，故灰渣不
能被水直接喷淋冷却，或用水力冲灰输送，而要求使用干式冷却和输送。
第三，减轻工人劳动强度，减少粉尘污染，保护环境。
下面，扼要介绍已在流化床锅炉上配套使用，或作为产品在市场销售的主要
冷渣设备的基本情况，然后针对灰渣的特点、热平衡和热传导进行分析，从中找出
规律，用于发展我国冷渣机的名牌产品。
2-1、单管水套式冷渣器：
这是最原始，也是最简单的一种冷渣器，就是冷渣管和溢流管外面加一层水套，
充当省煤器用。它的传热面积小，传热系数低，渣在冷渣器中停留时间短，冷却效
果差，一般只能使渣温降低100多度。
2-2、搁管式冷渣器：这也是作省煤器用的一种形式。在溢流口下搁置许多
锅炉钢管，水从管内流过，热渣在管间流过。水被加热后送至锅炉的给水系统。搁
管有横与竖向两种布置方式，前者的传热系数为23.4Kcal/m2h℃，可使渣温由
800℃左右降至400℃左右；后者的传热系数为24.14Kcal/m2h℃，渣温可降至
380℃左右。这种冷渣器体积大，消耗的钢材多，冷却效果达不到要求。
以上两种冷渣器均不需消耗电力，无转动部件，结构简单。
2-3、螺旋(绞笼)式冷渣机：
七十年代一些工厂的流化床锅炉是由链条锅炉改装而成，他们沿过去的螺旋出
渣机冷却流化床锅炉的溢流渣，结果是冷却效果不理想，而且螺旋叶片易磨损，还
有卡死等现象，故障多。后来在此基础上进行改进，主要是中心轴改用钢管制造，
用水冷却；外壳制作水夹套；螺旋叶片改用耐磨材料等。
由于热渣在绞笼内停留时间t短，充满系数ψ低，它们分别可由下列公式计算：

t=60×L/n×S(秒)(1)
及ψ=4B/[π(D２－d2)S×n