火電廠鍋爐爐渣余熱回收技術(shù)探討

2015-09-14 01:34:28賈金嬋

中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2015年16期

賈金嬋

（黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江齊齊哈爾 161000）

1 電廠余熱利用簡(jiǎn)述

電廠鍋爐高溫爐渣通常利用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，循環(huán)水將爐渣余熱代入冷卻塔并排入大氣，這不僅使?fàn)t渣的熱量不能得到充分利用，影響鍋爐的熱效率，而且循環(huán)水的蒸發(fā)也造成水資源在一定程度上的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成熱污染。在火電廠中，約有40%的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?0%的熱能主要通過鍋爐煙囪、燃燒完的爐渣以及汽輪機(jī)的凝汽器的循環(huán)冷卻水散失到環(huán)境中。隨著人民生活水平的提高，城市生活及輕工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)中、低溫?zé)崮艿南M(fèi)越來越多，如許多工業(yè)生產(chǎn)過程都需要70℃~110℃范圍的熱能，目前這些熱能大都通過電力或石油、天然氣和煤炭等燃料的燃燒來獲得，這是降低“燃料”非再生能源的高品位能為低品位能的使用，屬于不合理的能源分配，因此，如何利用這些廢熱，變廢為寶，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

2 大容量電站鍋爐爐渣處理現(xiàn)狀

大型火電廠的除渣方式有機(jī)械式、氣力、水力等幾種方式，其中機(jī)械式除渣由于有投資不高、灰渣可以綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，是比較常用的除渣方式。機(jī)械式除渣的主要設(shè)備就是刮板撈渣機(jī)，其結(jié)構(gòu)和原理都大同小異?；痣姀S刮板撈渣機(jī)安裝在鍋爐爐膛下，爐渣自冷灰斗落入刮板撈渣機(jī)的上槽體內(nèi)，槽內(nèi)儲(chǔ)滿冷卻水，紅渣冷卻?；螅?jīng)環(huán)形鏈條牽引的刮板提升、脫水后，可直接裝車或采用膠帶輸送機(jī)集中后裝車外運(yùn)，也可經(jīng)碎渣機(jī)破碎后進(jìn)入渣槽，用水力輸送。上槽體內(nèi)的冷卻水由于受到高溫爐渣的加熱而升溫、蒸發(fā)，所以，在上槽體內(nèi)有一根冷卻水補(bǔ)充水管，不停地向上槽體內(nèi)注水，同時(shí)上槽體還有溢流管，這樣一邊注水一邊溢流來保持上槽體內(nèi)冷卻水的冷卻能力，維持機(jī)組正常運(yùn)行。對(duì)于1000MW機(jī)組，撈渣機(jī)配置如下：每臺(tái)爐爐底設(shè)1臺(tái)刮板撈渣機(jī)，正常出力為12t/h~20t/h，最大出力為85t/h。底渣經(jīng)渣井落入刮板撈渣機(jī)水槽，裂化冷卻后，由刮板撈渣機(jī)連續(xù)地從爐底輸送至爐架外側(cè)的渣倉貯存。刮板撈渣機(jī)溢流水和渣倉析水引入布置在刮板撈渣機(jī)附近的溢流水池中。溢流水溫度約為60℃。每臺(tái)爐設(shè)一座溢流水池，設(shè)2臺(tái)溢流水泵（1運(yùn)1備）和1根溢流水管。除渣系統(tǒng)采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水量130t/h。為了盡量去除除渣系統(tǒng)循環(huán)水中攜帶的懸浮顆粒及盡量降低進(jìn)入撈渣機(jī)的冷卻水水溫的目的，每臺(tái)爐設(shè)1座高效濃縮機(jī)和1座貯水池。除渣系統(tǒng)中溢流水由每臺(tái)爐設(shè)置的一座溢流水池收集，通過溢流水泵輸送到高效濃縮機(jī)進(jìn)行澄清處理。

3 余熱利用方案

大型火電廠由于電廠系統(tǒng)復(fù)雜以及安全生產(chǎn)和電廠對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求、電站鍋爐會(huì)隨機(jī)性掉焦，并且焦塊較大，經(jīng)常會(huì)砸壞撈渣機(jī)，所以，改造以后的系統(tǒng)也會(huì)有被焦塊砸壞的可能，因此用爐渣加熱凝結(jié)水或者給水的方案難以保證安全、可靠運(yùn)行，認(rèn)為以熱水回收爐渣熱量的方式比較可行，方案如下：保留現(xiàn)有的設(shè)備和系統(tǒng)，對(duì)撈渣機(jī)進(jìn)行改造，在撈渣機(jī)的內(nèi)、外側(cè)、底部布置換熱器，最大限度吸收爐渣和上槽體內(nèi)冷卻水的熱量，換熱器內(nèi)通入自來水，換熱器設(shè)進(jìn)出口門和旁路門，在出口門后設(shè)置感應(yīng)流量的控制器，當(dāng)發(fā)生換熱器被鍋爐焦塊砸壞等情況后，控制器迅速打開換熱器旁路門，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)出口門，撈渣機(jī)恢復(fù)改造前運(yùn)行方式，保證電廠安全運(yùn)行。通過這種布置，達(dá)到對(duì)外銷售生活熱水的目的。這樣，在正常運(yùn)行情況下，只要向撈渣機(jī)上槽體注滿水（鍋爐爐底水封的需要）并保持水位，每天爐渣帶走的巨大熱量，就能夠充分利用，不僅能提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益、保證安全生產(chǎn)，還能減少環(huán)境污染。

4 熱平衡及效益計(jì)算

以1000MW機(jī)組為例（忽略散熱損失）

高溫爐渣每小時(shí)放出的熱量：

Q=G×（h1-h2）×1000kJ/kg；Q—每小時(shí)爐渣從高溫狀態(tài)變成低溫狀態(tài)所放出的熱量kJ/h；G—每小時(shí)鍋爐的落渣量t/h；h1—高溫爐渣焓值kJ/kg；h2—低溫爐渣焓值kJ/kg。

實(shí)際運(yùn)行中，1000MW機(jī)組的渣量為12~20t/h取15t/h，高溫爐渣約900℃，爐渣焓值873.90kJ/kg，冷卻后的爐渣溫度約70℃，爐渣熱焓52.23kJ/kg。

冷卻水的吸熱量：Q吸=C×M×△t

C—水的比熱，單位kJ/kg；M—水的流量，單位t/h；△t—水的溫升，單位℃

根據(jù)撈渣機(jī)運(yùn)行規(guī)程，撈渣機(jī)溢流水溫度60℃，冷卻水量130t/h，水的比熱為4.19kJ/kg ，代入公式：

冷卻水溫升：

考慮冬季用戶對(duì)熱水溫度有一定要求，設(shè)定熱水溫度為60℃，自來水溫度為5℃，溫升為55℃，那么冷卻水量為：

以熱水價(jià)格20元/噸售出，每天每臺(tái)鍋爐爐渣產(chǎn)生的效益為：

53.5 ×24×20=25680元

每年產(chǎn)生效益：25680×30×12=9244800元=924.48萬元。

若只考慮冬季用戶消費(fèi)，其他季節(jié)維持現(xiàn)有運(yùn)行方式，取冬季消費(fèi)期4個(gè)月，產(chǎn)生效益為：25680×30×4=3081600元=308.16萬元。

根據(jù)以上分析及電廠生產(chǎn)需要，在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備情況下，進(jìn)行改造，投資有限，產(chǎn)生的效益卻十分驚人，一個(gè)電廠至少有兩臺(tái)以上機(jī)組，規(guī)模效益不可小覷。

結(jié)語

電廠鍋爐高溫爐渣通常利用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，循環(huán)水將爐渣余熱代入冷卻塔并排入大氣，這不僅使?fàn)t渣的熱量不能得到充分利用，影響鍋爐的熱效率，而且循環(huán)水的蒸發(fā)也造成水資源在一定程度上的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)環(huán)境也造成熱污染.鍋爐高溫爐渣余熱的回收對(duì)節(jié)能減排、提高鍋爐整體熱效率十分重要。此改造方案不需要改變電廠現(xiàn)有的系統(tǒng)和設(shè)備，對(duì)電廠安全運(yùn)行沒有影響，同時(shí)還能回收爐渣廢熱，減少對(duì)環(huán)境影響。