GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机结构设计研究
谢延雷
内容提要
面对循环流化床锅炉大型化趋势，传统的冷渣机作为锅炉热渣冷却及余热回收设备已经不能满足大型流化床锅炉的需要。我们锅炉辅机技术人员在传统的滚筒冷渣机基础上，设计并研发出GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机。本设备结合国内外产品的优点，采用双层滚筒内嵌连续螺旋传热片外加冷却管排结构，比传统冷渣机传热效率更高，冷却效果更好。
Abstract: In the face of the trend of large-scale circulating fluidized bed boilers, the traditional cold slag machine as a boiler hot slag cooling and waste heat recovery equipment can no longer meet the needs of large-scale fluidized bed boilers. Based on the traditional drum slag cooler, our boiler auxiliary technicians have designed and developed the GTL-NxL series tubular drum slag cooler. Combined with the advantages of domestic and foreign products, this equipment adopts a double-layer drum embedded with continuous spiral heat transfer sheet and cooling pipe row structure, which has higher heat transfer efficiency and better cooling effect than the traditional cold slag machine.
关键词：管排式；滚筒冷渣机；冷却水管；结构设计
Keywords: pipe row type; drum slag cooler; cooling water pipes; Structural design
正 文：
循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐普及。面对循环流化床锅炉大型化趋势，传统的冷渣机作为锅炉热渣冷却及余热回收设备已经不能满足大型流化床锅炉的需要。我们锅炉辅机技术人员在传统的滚筒冷渣机基础上，设计并研发出GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机。本设备结合国内外产品的优点，采用双层滚筒内嵌连续螺旋传热片外加冷却水管结构，比传统冷渣机传热效率更高，冷却效果更好。冷却介质采用水冷为主，风冷为辅，传动机构采用变频调速系统，即可手动调速，也可根据锅炉热负荷变化而自动调节冷渣机出力。本设备亦可回收冷却介质热量，从而达到降耗节能、提高经济效益的目的。
冷却水一般采用软化水，若采用一般工业用水而出水温度又较高时需定期除垢。冷却风出口可接锅炉的二次风进口，起到空气预热器的作用，亦可接锅炉烟气除尘器，通过烟囱排放。冷渣机内须维持阻止灰尘外泄的负压。热渣可直接导入冷渣机进渣口，冷却后的灰渣通过输送机送至渣仓。冷渣机变频调速器和控制柜置于锅炉除渣设备附近，自动变频调速信号来自锅炉运行控制室。
1、管排式滚筒冷渣机的冷却原理
冷渣机滚筒内的高温炉渣靠近筒壁的部分可通过筒体内壁冷却水进行冷却；远离筒壁的高温炉渣在筒体旋转时可通过增加的管排带动至筒体上部，在此过程中灰渣可以跟接触的管排内冷却水进行热交换，待灰渣转动至筒体上部可重新撒落到筒体内壁上。由此可见管排式滚筒冷渣机不仅有效地增加了换热面积，还增加了灰渣与冷却水的接触时间，可以起到更好的冷却效果。
2、管排式滚筒冷渣机的结构组成
管排式滚筒冷渣机是一种冷却散状物料的滚筒式换热器，其结构和传热过程不同于常见的各类换热器。热辐射、导热、对流三种基本传热方式并行，冷却介质以水为主，风为辅，是为适应循环流化床锅炉向大容量方向发展的要求而设计开发的高效冷渣设备。它由进渣装置、百叶式冷渣筒体、传动装置、变频调速驱动装置、出渣装置、耐高压双向旋转水、冷却水系统和安全防护装置组成。
冷渣机结构示意图
1. 旋转接头 2. 出口组件 3. 筒口组件 4. 转动系统 5. 筒体组件 6. 进渣组件 7. 驱动机构机座 9. 筒底组件。
2.1进渣装置的结构设计
传统冷渣机采用封渣圈和封渣环相结合的方式来实现冷渣机进渣段的密封。由于冷渣机在运行时存在横向位移，同时由于支撑轮的磨损导致冷渣机也存在纵向位移，传统冷渣机在运行一段时间后就会出现进渣口漂灰现象。针对这种情况，我们选用动静环密封，同时考虑冷渣机存在的横向和纵向位移，我们设计了小筒返渣装置，彻底解决了冷渣机存在的进渣段漏灰现象，保证了现场环境的清洁。
2.1.1动静环密封
密封环是动环和静环的总称（下同），是构成机械密封最主要的元件。密封环在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命，因此，对它提出了一些要求。
a) 有足够的强度和刚度
在工作条件下（如压力、温度和滑动速度等）不损坏；变形应尽量地小；工作条件波动时仍能保持密封性，尤其是密封端面要有足够的强度以及一定的耐腐蚀能力，以保证产品有满意的使用寿命。
b) 有良好的耐热冲击能力
为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受热冲击时不至于开裂。
c) 较小的摩擦系数
密封环匹配应有较小的摩擦系数。
d) 良好的自润滑性
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。
e) 结构简单
密封环结构要简单对称，优先考虑用整体型结构，也可采用组合式（如镶装式）密封环，尽量避免用密封端面喷涂式结构。
f) 密封环要容易加工制造
2.1.2高温进渣管的选择
传统进渣管多采用16Mn或者201不锈钢材质，都存在耐热温度不够，不能长时间满足现场持续排渣的要求，存在进渣管过热烧红以及变形现象，容易造成人身伤害。我们考虑热渣的温度（1000℃左右）和磨损性，选用2520（0Cr25Ni20）材质作为高温进渣管。
2520不锈钢是奥氏体铬镍不锈钢，因镍（Ni)、铬（Cr）含量高，具有良好耐氧化 、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温性能，耐高温钢管专用于制造电热炉管等场合，奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后，由于其固溶强化作用使强度得到提高，奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素，由于其组织为面心立方结构，因而在高温下有高的强度和蠕变强度，可以长期工作在1250℃的高温下。
2.2百叶式冷渣筒体
纵向叶片使灰渣在筒体转动时向前推进，横向叶片使灰渣与滚筒壁充分接触，从而灰渣有效地与水冷壁接触，实现高效热交换，百叶式叶片结构使灰渣运行时呈抛洒状态，灰渣辐射散热表面积提高，增强了热交换效率。此结构的另一个作用是对灰渣下落时有遮挡作用，减少了灰渣对管束筒壁的冲刷磨损。
冷渣机筒体内壁采用超音速电弧喷涂处理，对管壁进行预处理、喷底层、喷工作层、封闭处理一系列工序后，使涂层厚度达0.7～0.8mm，硬度HRC≥67，从而解决冷渣机因磨损、腐蚀而寿命降低的问题，使冷渣机能够益寿延年长期稳定运行。
2.3传动装置
支撑轮、支撑圈、齿圈等传动部件材质优良，加工精度高；选用高强度合金铸钢，经调质、表面淬火等一系列热处理工艺后精加工而成；支撑轮、支撑圈、齿圈等传动部件均采用高强度螺栓固定连接，模块化程度高，拆卸更换方便。
管排式滚筒冷渣机的全部传动磨损件可更换。
支承圈和链轮全部采用哈夫式链接，既节省成本又方便检修更换。
长时间运行后滚筒高度下降超限会影响防漏渣装置的密封间隙。通过滚筒高度调节而保持滚筒的正常高度同时可方便检修支撑轮，且为此设有滚筒高度指示和滚筒下降超限报警，是管排式滚筒冷渣机的又一专利结构。
2.3.1合金铸钢
铸造状态使用的合金钢，又称铸造合金钢。按其用途合金铸钢划分为铸造合金结构钢和特殊用途合金铸钢。前者是低、中合金铸钢，主要用来制作一般机械结构件。后者多为高合金铸钢，如耐磨铸钢、不锈耐酸铸钢、耐热铸钢、铸造合金工具钢等。
铸造合金结构钢和特殊用途低合金铸钢的铸造性能和碳素铸钢相近。钢中铬、钼等降低钢液流动性。铜、锰、镍等提高流动性。钢的体积收缩率主要和碳含量有关。碳含量高则收缩率大，合金元素对它的影响较小。锰和细化结晶组织的元素如钒、钛、锆可减少热裂倾向，铬、钼使热裂倾向增加。合金元素由于降低导热性，铸造应力增加，使铸钢件的冷裂倾向增大，尤其是含锰、铬、钼等元素的钢更明显。
根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
（1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。
（2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件
2.3.2铸钢件的热处理
铸钢件均应在热处理后使用。因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷，使铸钢件的强度，尤其是塑性和韧性大大降低。
为细化晶粒、均匀组织及消除内应力，铸钢件必须进行正火或退火处理。正火处理后的钢，其机械性能较退火后的高，成本也较低，所以应用较多。但由于正火处理会引起内应力增大，故只适用于含碳量小于0.35%的铸钢件。对于含碳量≥0.35%、结构复杂且易产生裂纹的铸钢件，只能进行退火处理。铸钢件不宜淬火，否则极易开裂。
2.4变频调速驱动装置
驱动装置包括电动机、减速机和变频调速器。星型摆线针轮减速机加双排滚子链传动使滚筒传动准确、平稳。冷渣机大链轮设在冷渣机筒体中部，套筒滚子链驱动滚筒旋转，中部驱动方式动力传输无扭曲力，使设备运行平稳可靠，变频器的使用使冷渣机实现无级调速。
锅炉炽热的灰渣经通径不小于200mm的进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的阻力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续流动。即滚筒转时热渣流进；滚筒停时热渣流停。滚筒转速是由驱动滚筒的变频电机的变频器控制的，将反映循环流化床锅炉床料高度的床压信号接入变频器而成为电机转速控制信号，便实现了冷渣机出力自动跟踪锅炉渣量调节。因管排式滚筒冷渣机多个腔体渣流各自运行，在不提高转速的前提下提高了出渣能力，满足大型循环流化床锅炉大出渣量的要求。
2.5耐高压双向旋转水接头
耐高压双向旋转水接头采用先进合理的结构，高质量的密封材料铸就耐高压耐磨损的优质旋转水接头。旋转接头密封采用机械密封，以波纹管作弹性元件，磨损后可自动进行补偿，抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及对密封性腔的偏斜不敏感，因此使用寿命长，无漏水现象发生。
旋转接头为外置式，采用柔性连接方式安装在弹簧支架上，既能有效消除同心度不足引起的跳动又大幅度降低硬摩擦，并且方便拆换和维修。
2.6冷却水系统
管排式滚筒冷渣机主要有三大冷却水系统组成：一是由内筒和外筒组成的双筒冷却水系统；二是由靠近筒壁的冷却管排组成的筒壁冷却水系统，三是由中心管及冷却水管组成的中心管冷却水系统。这三大水系统大大增加了冷渣机的换热面积，是传统冷渣机的2-3倍。
灰渣与冷却水的接触时间大大加长，管排式滚筒冷渣机中灰渣由导渣叶片带起一定高度后由高处落入中心管冷却水系统，最后再经中心管冷却水系统落入冷渣机底部，这样冷却水与灰渣的接触时间大大加长，便于降低灰渣温度。
（1）①第一路双套筒进水冷却水管路；
（2）②管排冷却水管路
（3）③④路为回水管路。
2.7安全防护装置
冷渣机作为高温冷却设备，是整个灰渣输送系统的关键。提高冷渣机的运行安全性至关重要。
管排式滚筒冷渣机采用先进的安全防护连锁装置，（带有压力表、安全阀、热电阻、流量计、接近开关等）可以将现场情况通过DCS接口远传到控制室，实现了冷渣机超温报警、超压报警、流量报警以及位移报警（当冷渣机支撑圈因为长时间磨损后，高度降低时发出报警信号），保证使用过程中的安全可靠性。
管排式滚筒冷渣机水冷壁按压力容器要求制造，并设有两级防爆安全保护：第一级是当滚筒水腔失压（未打开供水阀）或超压（水腔汽化）时，电气（电接点压力表和铠装铂电阻温度计）自控停转（热渣停运会避免继续汽化升压）并报警；当第一级失灵而出现水腔超压时，其安全阀动作而卸压作为二级保护。
3、管排式滚筒冷渣机的技术优势
3.1优越的出力调节性能
炽热的灰渣经通径不小于200mm的进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的重力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打
破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续。这样，滚筒转，热渣流进；滚筒停，热渣流停；快转快进，慢转慢进。而进渣的快慢，反映着冷渣机出力的大小，即出力是滚筒转速的函数，且呈线性。
滚筒转速是由驱动滚筒的变频电机的变频器控制的，将反映CFB锅炉床料高度的床压信号接入变频器而成为电机转速控制信号，便实现了冷渣机出力自动跟踪锅炉渣量调节。
GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机结构设计研究
谢延雷
内容提要
面对循环流化床锅炉大型化趋势，传统的冷渣机作为锅炉热渣冷却及余热回收设备已经不能满足大型流化床锅炉的需要。我们锅炉辅机技术人员在传统的滚筒冷渣机基础上，设计并研发出GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机。本设备结合国内外产品的优点，采用双层滚筒内嵌连续螺旋传热片外加冷却管排结构，比传统冷渣机传热效率更高，冷却效果更好。
Abstract: In the face of the trend of large-scale circulating fluidized bed boilers, the traditional cold slag machine as a boiler hot slag cooling and waste heat recovery equipment can no longer meet the needs of large-scale fluidized bed boilers. Based on the traditional drum slag cooler, our boiler auxiliary technicians have designed and developed the GTL-NxL series tubular drum slag cooler. Combined with the advantages of domestic and foreign products, this equipment adopts a double-layer drum embedded with continuous spiral heat transfer sheet and cooling pipe row structure, which has higher heat transfer efficiency and better cooling effect than the traditional cold slag machine.
关键词：管排式；滚筒冷渣机；冷却水管；结构设计
Keywords: pipe row type; drum slag cooler; cooling water pipes; Structural design
正 文：
循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐普及。面对循环流化床锅炉大型化趋势，传统的冷渣机作为锅炉热渣冷却及余热回收设备已经不能满足大型流化床锅炉的需要。我们锅炉辅机技术人员在传统的滚筒冷渣机基础上，设计并研发出GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机。本设备结合国内外产品的优点，采用双层滚筒内嵌连续螺旋传热片外加冷却水管结构，比传统冷渣机传热效率更高，冷却效果更好。冷却介质采用水冷为主，风冷为辅，传动机构采用变频调速系统，即可手动调速，也可根据锅炉热负荷变化而自动调节冷渣机出力。本设备亦可回收冷却介质热量，从而达到降耗节能、提高经济效益的目的。
冷却水一般采用软化水，若采用一般工业用水而出水温度又较高时需定期除垢。冷却风出口可接锅炉的二次风进口，起到空气预热器的作用，亦可接锅炉烟气除尘器，通过烟囱排放。冷渣机内须维持阻止灰尘外泄的负压。热渣可直接导入冷渣机进渣口，冷却后的灰渣通过输送机送至渣仓。冷渣机变频调速器和控制柜置于锅炉除渣设备附近，自动变频调速信号来自锅炉运行控制室。
1、管排式滚筒冷渣机的冷却原理
冷渣机滚筒内的高温炉渣靠近筒壁的部分可通过筒体内壁冷却水进行冷却；远离筒壁的高温炉渣在筒体旋转时可通过增加的管排带动至筒体上部，在此过程中灰渣可以跟接触的管排内冷却水进行热交换，待灰渣转动至筒体上部可重新撒落到筒体内壁上。由此可见管排式滚筒冷渣机不仅有效地增加了换热面积，还增加了灰渣与冷却水的接触时间，可以起到更好的冷却效果。
2、管排式滚筒冷渣机的结构组成
管排式滚筒冷渣机是一种冷却散状物料的滚筒式换热器，其结构和传热过程不同于常见的各类换热器。热辐射、导热、对流三种基本传热方式并行，冷却介质以水为主，风为辅，是为适应循环流化床锅炉向大容量方向发展的要求而设计开发的高效冷渣设备。它由进渣装置、百叶式冷渣筒体、传动装置、变频调速驱动装置、出渣装置、耐高压双向旋转水、冷却水系统和安全防护装置组成。
冷渣机结构示意图
1. 旋转接头 2. 出口组件 3. 筒口组件 4. 转动系统 5. 筒体组件 6. 进渣组件 7. 驱动机构机座 9. 筒底组件。
2.1进渣装置的结构设计
传统冷渣机采用封渣圈和封渣环相结合的方式来实现冷渣机进渣段的密封。由于冷渣机在运行时存在横向位移，同时由于支撑轮的磨损导致冷渣机也存在纵向位移，传统冷渣机在运行一段时间后就会出现进渣口漂灰现象。针对这种情况，我们选用动静环密封，同时考虑冷渣机存在的横向和纵向位移，我们设计了小筒返渣装置，彻底解决了冷渣机存在的进渣段漏灰现象，保证了现场环境的清洁。
2.1.1动静环密封
密封环是动环和静环的总称（下同），是构成机械密封最主要的元件。密封环在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命，因此，对它提出了一些要求。
a) 有足够的强度和刚度
在工作条件下（如压力、温度和滑动速度等）不损坏；变形应尽量地小；工作条件波动时仍能保持密封性，尤其是密封端面要有足够的强度以及一定的耐腐蚀能力，以保证产品有满意的使用寿命。
b) 有良好的耐热冲击能力
为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受热冲击时不至于开裂。
c) 较小的摩擦系数
密封环匹配应有较小的摩擦系数。
d) 良好的自润滑性
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。
e) 结构简单
密封环结构要简单对称，优先考虑用整体型结构，也可采用组合式（如镶装式）密封环，尽量避免用密封端面喷涂式结构。
f) 密封环要容易加工制造
2.1.2高温进渣管的选择
传统进渣管多采用16Mn或者201不锈钢材质，都存在耐热温度不够，不能长时间满足现场持续排渣的要求，存在进渣管过热烧红以及变形现象，容易造成人身伤害。我们考虑热渣的温度（1000℃左右）和磨损性，选用2520（0Cr25Ni20）材质作为高温进渣管。
2520不锈钢是奥氏体铬镍不锈钢，因镍（Ni)、铬（Cr）含量高，具有良好耐氧化 、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温性能，耐高温钢管专用于制造电热炉管等场合，奥氏体型不锈钢中增加碳的含量后，由于其固溶强化作用使强度得到提高，奥氏体型不锈钢的化学成分特性是以铬、镍为基础添加钼、钨、铌和钛等元素，由于其组织为面心立方结构，因而在高温下有高的强度和蠕变强度，可以长期工作在1250℃的高温下。
2.2百叶式冷渣筒体
纵向叶片使灰渣在筒体转动时向前推进，横向叶片使灰渣与滚筒壁充分接触，从而灰渣有效地与水冷壁接触，实现高效热交换，百叶式叶片结构使灰渣运行时呈抛洒状态，灰渣辐射散热表面积提高，增强了热交换效率。此结构的另一个作用是对灰渣下落时有遮挡作用，减少了灰渣对管束筒壁的冲刷磨损。
冷渣机筒体内壁采用超音速电弧喷涂处理，对管壁进行预处理、喷底层、喷工作层、封闭处理一系列工序后，使涂层厚度达0.7～0.8mm，硬度HRC≥67，从而解决冷渣机因磨损、腐蚀而寿命降低的问题，使冷渣机能够益寿延年长期稳定运行。
2.3传动装置
支撑轮、支撑圈、齿圈等传动部件材质优良，加工精度高；选用高强度合金铸钢，经调质、表面淬火等一系列热处理工艺后精加工而成；支撑轮、支撑圈、齿圈等传动部件均采用高强度螺栓固定连接，模块化程度高，拆卸更换方便。
管排式滚筒冷渣机的全部传动磨损件可更换。
支承圈和链轮全部采用哈夫式链接，既节省成本又方便检修更换。
长时间运行后滚筒高度下降超限会影响防漏渣装置的密封间隙。通过滚筒高度调节而保持滚筒的正常高度同时可方便检修支撑轮，且为此设有滚筒高度指示和滚筒下降超限报警，是管排式滚筒冷渣机的又一专利结构。
2.3.1合金铸钢
铸造状态使用的合金钢，又称铸造合金钢。按其用途合金铸钢划分为铸造合金结构钢和特殊用途合金铸钢。前者是低、中合金铸钢，主要用来制作一般机械结构件。后者多为高合金铸钢，如耐磨铸钢、不锈耐酸铸钢、耐热铸钢、铸造合金工具钢等。
铸造合金结构钢和特殊用途低合金铸钢的铸造性能和碳素铸钢相近。钢中铬、钼等降低钢液流动性。铜、锰、镍等提高流动性。钢的体积收缩率主要和碳含量有关。碳含量高则收缩率大，合金元素对它的影响较小。锰和细化结晶组织的元素如钒、钛、锆可减少热裂倾向，铬、钼使热裂倾向增加。合金元素由于降低导热性，铸造应力增加，使铸钢件的冷裂倾向增大，尤其是含锰、铬、钼等元素的钢更明显。
根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为两低合金钢和高合金钢大类。
（1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1常用来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。
（2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件
2.3.2铸钢件的热处理
铸钢件均应在热处理后使用。因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、组织不均及残余内应力等铸造缺陷，使铸钢件的强度，尤其是塑性和韧性大大降低。
为细化晶粒、均匀组织及消除内应力，铸钢件必须进行正火或退火处理。正火处理后的钢，其机械性能较退火后的高，成本也较低，所以应用较多。但由于正火处理会引起内应力增大，故只适用于含碳量小于0.35%的铸钢件。对于含碳量≥0.35%、结构复杂且易产生裂纹的铸钢件，只能进行退火处理。铸钢件不宜淬火，否则极易开裂。
2.4变频调速驱动装置
驱动装置包括电动机、减速机和变频调速器。星型摆线针轮减速机加双排滚子链传动使滚筒传动准确、平稳。冷渣机大链轮设在冷渣机筒体中部，套筒滚子链驱动滚筒旋转，中部驱动方式动力传输无扭曲力，使设备运行平稳可靠，变频器的使用使冷渣机实现无级调速。
锅炉炽热的灰渣经通径不小于200mm的进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的阻力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续流动。即滚筒转时热渣流进；滚筒停时热渣流停。滚筒转速是由驱动滚筒的变频电机的变频器控制的，将反映循环流化床锅炉床料高度的床压信号接入变频器而成为电机转速控制信号，便实现了冷渣机出力自动跟踪锅炉渣量调节。因管排式滚筒冷渣机多个腔体渣流各自运行，在不提高转速的前提下提高了出渣能力，满足大型循环流化床锅炉大出渣量的要求。
2.5耐高压双向旋转水接头
耐高压双向旋转水接头采用先进合理的结构，高质量的密封材料铸就耐高压耐磨损的优质旋转水接头。旋转接头密封采用机械密封，以波纹管作弹性元件，磨损后可自动进行补偿，抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及对密封性腔的偏斜不敏感，因此使用寿命长，无漏水现象发生。
旋转接头为外置式，采用柔性连接方式安装在弹簧支架上，既能有效消除同心度不足引起的跳动又大幅度降低硬摩擦，并且方便拆换和维修。
2.6冷却水系统
管排式滚筒冷渣机主要有三大冷却水系统组成：一是由内筒和外筒组成的双筒冷却水系统；二是由靠近筒壁的冷却管排组成的筒壁冷却水系统，三是由中心管及冷却水管组成的中心管冷却水系统。这三大水系统大大增加了冷渣机的换热面积，是传统冷渣机的2-3倍。
灰渣与冷却水的接触时间大大加长，管排式滚筒冷渣机中灰渣由导渣叶片带起一定高度后由高处落入中心管冷却水系统，最后再经中心管冷却水系统落入冷渣机底部，这样冷却水与灰渣的接触时间大大加长，便于降低灰渣温度。
（1）①第一路双套筒进水冷却水管路；
（2）②管排冷却水管路
（3）③④路为回水管路。
2.7安全防护装置
冷渣机作为高温冷却设备，是整个灰渣输送系统的关键。提高冷渣机的运行安全性至关重要。
管排式滚筒冷渣机采用先进的安全防护连锁装置，（带有压力表、安全阀、热电阻、流量计、接近开关等）可以将现场情况通过DCS接口远传到控制室，实现了冷渣机超温报警、超压报警、流量报警以及位移报警（当冷渣机支撑圈因为长时间磨损后，高度降低时发出报警信号），保证使用过程中的安全可靠性。
管排式滚筒冷渣机水冷壁按压力容器要求制造，并设有两级防爆安全保护：第一级是当滚筒水腔失压（未打开供水阀）或超压（水腔汽化）时，电气（电接点压力表和铠装铂电阻温度计）自控停转（热渣停运会避免继续汽化升压）并报警；当第一级失灵而出现水腔超压时，其安全阀动作而卸压作为二级保护。
3、管排式滚筒冷渣机的技术优势
3.1优越的出力调节性能
炽热的灰渣经通径不小于200mm的进渣管进入滚筒端部，并在进渣管周围堆积到一定高度，当其产生的重力与管内渣流的重力平衡时，管内渣流便被阻滞。当由滚筒旋转而推动灰渣向滚筒出渣端移动时，进渣管端周围渣堆高度随之下降而打破了管内外灰渣的重力平衡，管内渣流又继续。这样，滚筒转，热渣流进；滚筒停，热渣流停；快转快进，慢转慢进。而进渣的快慢，反映着冷渣机出力的大小，即出力是滚筒转速的函数，且呈线性。
滚筒转速是由驱动滚筒的变频电机的变频器控制的，将反映CFB锅炉床料高度的床压信号接入变频器而成为电机转速控制信号，便实现了冷渣机出力自动跟踪锅炉渣量调节。
3.2 对灰渣粒度适应范围广
自锅炉排渣口至滚筒进渣端的整个排渣管道不需要任何流量控制，故没有原配流化冷渣器气控风助燃灰渣残碳而结焦堵塞排渣管的可能，更没有灰渣在冷渣机内结焦的可能。并且，无论灰渣粒度大小和渣量多少，都不会影响冷渣机的正常运行。
3.3 良好的冷渣效果
由于冷渣机的换热面积和换热面的换热作用成倍增加和提高，使其冷渣效果优良，适应了大规格机组的大渣量冷渣要求。采用风、水同时与抛撒物料进行热交换，水冷为主，冷渣效果好，保持了渣的活性，有利于灰渣综合利用和环境保护。冷却水用量小，对水质无特殊要求，可采用电厂循环冷却水或一般工业用水。采用风（自 然风）、水双冷却介质，提高了换热效果，降低了出渣温度，有利于灰渣的机械化输送。特别是若采用强制通风系统，会大大提高冷却效果，冷渣出口温度低，保证了后续输送设备的工作条件和安全操作。
3.4 结构独特、可靠长效的防漏渣装置
防止热渣从旋转的滚筒与静止的进渣装置连接处外漏，目前还没有任何一种冷渣机能像滚筒冷渣机那样解决得彻底，做到了滴渣不漏，且其构件寿命长，更换方便。可谓结构独到，构思巧妙。同时，滚筒两端的负压吸尘装置有效地防止了细灰外溢，保证了环境清洁卫生。
3.5. 支撑轮高度可调
长时间运行后滚筒高度下降超限会影响防漏渣装置的密封间隙。通过滚筒高度调节而保持滚筒的正常高度同时可方便检修支撑轮，且为此设有滚筒高度指示和滚筒下降超限报警，是滚筒冷渣机的又一专利结构。
3.6 全部传动磨损件可更换
滚筒冷渣机的传动磨损件包括支撑圈、大齿圈在内全部可以更换。小的部件更换容易，但支撑圈、大齿圈都是磨损大件，磨损失效后能更换是整机长寿命所必需的，这是本机所独有的结构。
3.7 深受好评的旋转水接头
旋转水接头是滚筒冷渣机的重要部件之一。上世纪九十年代初螺旋冷渣机始用美国约翰逊技术的冷却水接头，后在滚筒冷渣机上沿用，但至今一直不能令人满意，于是国内厂家开始研制适于冷渣机的旋转水接头。目前采用的旋转水接头的运行效果可靠、长效，维护少而简易，从而成为电厂的最佳选择。
3.8 可靠的两级超压安全保护措施
滚筒冷渣机设有两级防爆安全保护：第一级是当滚筒水腔失压（未打开供水阀）或超压（水腔汽化）时，电气（电接点压力表和铠装铂电阻温度计）自控停转（热渣停运会避免继续汽化升压）并报警；当第一级失灵而出现水腔超压时，其安全阀动作而卸压作为二级保护。
4、结束语
冷渣机的冷却系统设计和结构设计的不合理是影响锅炉安全长周期稳定运行的关键因素。目前锅炉设计单位均高度关注循环流化床锅炉灰渣冷却设备的设计与选型问题。随着国家实现碳达峰碳中和任务越来越迫切及煤炭低阶高效利用的要求越来越高，高灰劣质煤的使用比例会越来越大，锅炉排渣量会大幅度增加，对锅炉排渣系统运行的可靠性及安全性提出了更高的要求。GTL-NxL系列管排式滚筒冷渣机，采用双层滚筒内嵌连续螺旋传热片外加冷却管排结构，比传统冷渣机传热效率更高，冷却效果更好，能够实现循环流化床锅炉高安全性、高可靠性、大容量的冷渣机设备和冷却系统的优化设计要求。
（作者单位：兖矿化工有限公司）
名字：谢延雷
出生年月：1985年1月
性别：男
民族：汉族
籍贯（省市）：山东省济宁市
学历：大学
职称和研究方向：工程师、煤化工
单位及单位所属省市、邮编（学校具体到专业院系）：山东能源集团、山东省济南市、250000
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