超超臨界直流鍋爐渣水系統(tǒng)自密封改造

祁永峰

(江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東 226246)

超超臨界直流鍋爐渣水系統(tǒng)自密封改造

祁永峰

(江蘇大唐國際呂四港發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇 啟東 226246)

大唐呂四港電廠4×660 MW機(jī)組爐底渣水系統(tǒng)原為渣水循環(huán)運(yùn)行方式，設(shè)備運(yùn)行存在較多問題。針對(duì)渣水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)面臨的渣水循環(huán)泵出力不足、換熱器堵塞、爐底水封容易破壞等問題進(jìn)行總結(jié)，并提出了相應(yīng)的解決措施。通過改造，在解決上述問題的情況下，簡(jiǎn)化了運(yùn)行操作，降低檢修工作量，并提高了系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。每臺(tái)機(jī)組1年可節(jié)約廠用電量47．88萬kW·h，節(jié)約電費(fèi)23．94萬元/年，節(jié)約檢修費(fèi)用50萬元。為同類型鍋爐渣水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

超超臨界鍋爐;渣水系統(tǒng);堵塞;固態(tài)排渣;刮板撈渣機(jī)

0 引言

國內(nèi)鍋爐爐底渣系統(tǒng)普遍采用濕式渣水循環(huán)系統(tǒng)，作為爐底密封的重要設(shè)備，運(yùn)行可靠性的高低直接關(guān)系到鍋爐運(yùn)行安全。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于渣水系統(tǒng)介質(zhì)含堿性物質(zhì)較多，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行中普遍存在結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致該系統(tǒng)故障頗多，如渣水循環(huán)泵出力不足，自清洗過濾器堵塞，換熱器結(jié)垢，閥門、儀表測(cè)點(diǎn)故障頻繁。本文以本公司超超臨界直流鍋爐固態(tài)排渣的渣水系統(tǒng)為例，分析了原渣水循環(huán)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在的可靠性差等問題，認(rèn)真進(jìn)行試驗(yàn)，并實(shí)施改造。

1 原系統(tǒng)及設(shè)備基本情況

1.1 渣水系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)介紹

刮板撈渣機(jī)溢流水依次通過渣水循環(huán)泵、自清洗水過濾器、管式換熱器，經(jīng)過濾、冷卻后循環(huán)使用。每臺(tái)爐設(shè)兩個(gè)沉淀水池，經(jīng)其沉淀的渣漿分別由排污水泵定期排至刮板撈渣機(jī)。管式換熱器冷卻水采用電廠循環(huán)水，每臺(tái)爐設(shè)海水升壓泵，將電廠循環(huán)水升壓后供管式換熱器用。渣倉區(qū)域的地面沖洗污水經(jīng)集水溝集中到設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)的污水池，由污水泵送至刮板撈渣機(jī)。

除渣系統(tǒng)采用刮板撈渣機(jī)，并配有渣水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。刮板撈渣機(jī)安裝在爐底，并保持一定水位，由液壓關(guān)斷門保持爐底水封。撈渣機(jī)接納來自爐膛的高溫灰渣，使大塊灰渣得到淬裂?；?jīng)連續(xù)運(yùn)行的刮板刮送至渣倉，再由汽車運(yùn)輸?shù)姆绞綄t渣運(yùn)走。

渣水系統(tǒng)設(shè)備有:(1)2臺(tái)渣水循環(huán)泵:流量130 m3/h，揚(yáng)程40 m;(2)4臺(tái)排污泵流量30 m3/h，揚(yáng)程20 m;(3)2臺(tái)攪拌器，處理渣漿重度1．4 t/m3;(4)2臺(tái)自清洗過濾器，流量130 m3/h;(5)2臺(tái)渣水換熱器，換熱面積300 m2。

1.2 渣水循環(huán)系統(tǒng)流程圖

撈渣機(jī)槽體溢流水→沉淀水池 (排污泵定期排污回?fù)圃鼨C(jī)槽體)→緩沖水池→渣水循環(huán)泵→自清洗過濾器→渣水換熱器→撈渣機(jī)上水封槽→溢流水回?fù)圃鼨C(jī)船體。如圖1。

1.3 渣水系統(tǒng)存在的主要問題

1～4號(hào)機(jī)組渣水系統(tǒng)循環(huán)泵內(nèi)部結(jié)垢卡澀、底閥堵塞不打水;爐底水封槽及注水管、撈渣機(jī)船體溢流堰、自清洗過濾器、渣水換熱器和渣水管路 (上水封小分門)，由于堵塞嚴(yán)重，流量不足，將會(huì)導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)船體水量不足，補(bǔ)水量小于蒸發(fā)量，造成爐底水封槽船體水量變少，液壓關(guān)斷門露出，最終導(dǎo)致水封破壞，嚴(yán)重的影響了鍋爐的正常運(yùn)行。

圖1 渣水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

導(dǎo)致結(jié)垢的主要原因有:(1)渣水本身為堿性物質(zhì)，容易引起結(jié)垢。(2)運(yùn)行控制欠佳。

經(jīng)過分析最主要的問題為沉淀水池沉淀作用欠佳，導(dǎo)致后續(xù)的緩沖水池沉渣，渣水循環(huán)泵堵塞與結(jié)垢，流量變小，工業(yè)水持續(xù)補(bǔ)水溢流等問題。只能采取緩解措施如開啟渣水循環(huán)泵母管至撈渣機(jī)船體的旁路手動(dòng)門，增加渣水循環(huán)泵流量。

2 改造方案

2.1 原設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)理念

撈渣機(jī)船體的設(shè)計(jì)要考慮能使大渣塊充分粒化，且水深不小于2．3 m，水容積不小于123 m3，應(yīng)設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)，保證撈渣機(jī)船體內(nèi)的水溫不大于60℃，并提供水溫顯示和超溫報(bào)警，下槽體的底部應(yīng)設(shè)有清理積渣和排水裝置［1］。

渣水循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原理為:為保持渣水溫度正常，對(duì)渣水進(jìn)行冷卻。但在實(shí)際運(yùn)行中，渣水由于帶有堿性性質(zhì)，溢流渣水不可避免的帶有渣及沉淀物，造成渣水系統(tǒng)積渣及結(jié)垢，堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)船體水位低，甚至于水封被破壞。

2.2 改造前的水溫驗(yàn)證試驗(yàn)

在夏季，在發(fā)負(fù)荷、爐膛吹灰工況下進(jìn)行，使鍋爐爐底水封系統(tǒng)和撈渣機(jī)處于惡劣工況下運(yùn)行。主要試驗(yàn)補(bǔ)水電動(dòng)門自動(dòng)補(bǔ)水性能與撈渣機(jī)船體水溫度升高情況。在4號(hào)鍋爐進(jìn)行試驗(yàn)如下:

工況要求:渣水循環(huán)泵和排污水泵停運(yùn)，工業(yè)水至渣水系統(tǒng)補(bǔ)水關(guān)閉。記錄撈渣機(jī)船體內(nèi)水位下降時(shí)間。

試驗(yàn)工況:4月22日負(fù)荷660 MW，渣量偏大，爐底撈渣機(jī)中夾雜著焦塊，呈現(xiàn)水冷壁結(jié)焦的狀況。撈渣機(jī)船體原始水位為1．76 m，爐底水封槽由原來的連續(xù)補(bǔ)水改為間斷補(bǔ)水。如表1。

撈渣機(jī)船體中液壓關(guān)斷門插入水中目視高度來看，大于0．3 m。并且在高負(fù)荷掉渣的工況下，水溫未出現(xiàn)明顯升高。從試驗(yàn)看具備改造的條件。

2.3 改造方案

增加4個(gè)水位計(jì)如圖2中H點(diǎn)。其中上水封槽和撈渣機(jī)船體各兩個(gè)。爐底水封槽在左右兩側(cè)各引出1個(gè)寬400 mm×長(zhǎng)600 mm×高800 mm水槽，上部安裝液位計(jì)監(jiān)視水封槽水位，并與注水電動(dòng)門做聯(lián)鎖:水位低于0．3 mm聯(lián)開電動(dòng)門;水位高于0．5 mm聯(lián)關(guān)電動(dòng)門。并在軟光子中增加“船體及水封槽水位低”的相關(guān)報(bào)警，如表2。

圖2 水位計(jì)布置圖

表2 水位聯(lián)鎖報(bào)警值

增加工業(yè)水來水直接接至水封槽環(huán)形母管，并加裝手動(dòng)門和電動(dòng)門。撈渣機(jī)補(bǔ)水改為工業(yè)水，管路通徑為65 mm，安裝DN65電動(dòng)門、手動(dòng)門各1臺(tái)，手動(dòng)門常開，電動(dòng)門與撈渣機(jī)船體水位做開關(guān)聯(lián)鎖:2．00 m聯(lián)開電動(dòng)補(bǔ)水門，2．2 m聯(lián)關(guān)電動(dòng)補(bǔ)水門。正常補(bǔ)水直接用該路工業(yè)水進(jìn)行。并設(shè)置聯(lián)鎖值，0．3 m聯(lián)鎖開電動(dòng)補(bǔ)水門，0．5 m聯(lián)鎖關(guān)電動(dòng)補(bǔ)水門。撈渣機(jī)船體安裝溫度計(jì)，在DCS中順利監(jiān)視渣水溫度。

3 改造后的運(yùn)行方式

渣水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，撈渣機(jī)船體和水封槽保持不溢流狀態(tài)，補(bǔ)水靠工業(yè)水直接至上水封槽和撈渣機(jī)船體，水位設(shè)定值至溢流前關(guān)閉。渣水系統(tǒng)所有設(shè)備保持停運(yùn):如渣水循環(huán)泵、排污水泵和自清洗過濾器停運(yùn)，改為每月定期啟動(dòng)試運(yùn)正常。沉淀水池水泵定期啟動(dòng)將水排至撈渣機(jī)船體，沉淀水池水位保持低位，緩沖水池保持低水位運(yùn)行，渣水冷卻器和海水升壓泵保持停止運(yùn)行。

渣水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為冷卻撈渣機(jī)船體內(nèi)水，渣水系統(tǒng)停運(yùn)后，異常情況下，如當(dāng)撈渣機(jī)船體內(nèi)水溫度高 (＞70℃)時(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充工業(yè)水冷卻，注意溢流速度。撈渣機(jī)鏈條沖洗水調(diào)整至較大開度后，保持不變。撈渣機(jī)停運(yùn)后，及時(shí)關(guān)閉撈渣機(jī)的鏈條沖洗水手動(dòng)門。

如圖3所示，通過選取夏季溫度最高的一天試驗(yàn)，在環(huán)境溫度38℃，負(fù)荷660 MW情況下，煤量維持在290 T/H以上，渣水溫度維持在41℃，最高不超過50℃，渣水系統(tǒng)可以在未冷卻的情況下正常運(yùn)行。這樣渣水系統(tǒng)可以保持停運(yùn)狀態(tài)。通過長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，撈渣機(jī)船體內(nèi)的水溫運(yùn)行時(shí)溫度始終在42℃左右。

圖3 負(fù)荷、溫度和水位曲線

4 結(jié)論

4.1 改造費(fèi)

整臺(tái)機(jī)組設(shè)備改造費(fèi)用，共5．84萬元，其中包含改造的電動(dòng)門、手動(dòng)門、雷達(dá)水位計(jì)和無縫鋼管。

4.2 經(jīng)濟(jì)性比較

停運(yùn)后節(jié)約電費(fèi):排污水泵11 kW，海水升壓泵18．5 kW，渣水循環(huán)泵37 kW。機(jī)組按照年運(yùn)行時(shí)間300天進(jìn)行計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)為(11+18．5+37)×24×300=47．88萬 kW·h，按照0．5元/kW·h計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)23．94萬元。改造費(fèi)用僅為5．84萬元，改造經(jīng)濟(jì)效益巨大［2］。

4.3 安全性比較

通過增加水位計(jì)，并設(shè)置水位聯(lián)鎖，保證爐底水封可靠性，確保機(jī)組安全正常運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，只要監(jiān)視水封槽水位和撈渣機(jī)船體的水位。確保水位正常，各電動(dòng)門聯(lián)鎖正常動(dòng)作即可。排污水泵停運(yùn)及相關(guān)設(shè)備不用在監(jiān)視運(yùn)行及定期倒換，只要定期試驗(yàn)即可。原渣水循環(huán)系統(tǒng)全部取消，由于渣水系統(tǒng)徹底簡(jiǎn)化。原先運(yùn)行中常見的導(dǎo)致渣水系統(tǒng)的結(jié)垢、堵塞和清理問題徹底杜絕，修量大大減少。節(jié)約檢修費(fèi)用50萬元/年。

綜上所述:鍋爐爐底底渣系統(tǒng)由原來的溢流方式改造為自密封方式，系統(tǒng)不僅簡(jiǎn)單可靠，而且維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用大大降低，通過本次改造，保證爐底水封可靠，確保機(jī)組安全運(yùn)行。并且渣水系統(tǒng) (包括緩沖水池)從此杜絕溢流，為電廠的節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。

［1］高瑋．華能玉環(huán)電廠1 000 MW超超臨界機(jī)組除灰渣系統(tǒng) ［J］．電力建設(shè)，2008，29(1):48-51．

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［3］王新莉，易盂林，羅曉玉，等．刮板輸送機(jī)鏈條可靠性研究 ［J］．河南科學(xué)，2002，20(2):187-190．

［4］王金海，樊紀(jì)新．2 209 t/h鍋爐撈渣機(jī)鏈條斷裂原因分析及對(duì)策 ［J］．熱力發(fā)電，2005，34(7):59．

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The 660 MW Ultra-supercritical Boiler's Transformation of the Slag and Water Self-sealing System

Qi Yongfeng

(Jiangsu Datang International Lusigang Power Generation Co．，Ltd．，Qidong 226246，China)

Furnace bottom slag water system of 4×660 MW units in Datang Lusigang Power Plant is running in mode of the cirulation of slag water．There are a lot of problems during device operation．In this article，the problem such as insufficient output of water circulation pump，clogging of heat exchanger，and furnace seal is easy to destroy are summarized and corresponding measures are put forward．Through the transformation，the problems are solved，operation is simplified and reduced maintenance，and improved security of the system and economy．This system is simple and reliable，savings of 478，800 kW·h electricity used by plant，saving ￥ 239，400 of electricity cost and reducing ￥ 500，000 of maintenance costs per year．The proposed methed provides a valuable experience for the same type of boiler's slag water system transformation．

ultra-supercritical boilers;slag water system;clogged dry slagging slag conveyor

TK321

A

10．3969/j．issn．1672-0792．2014．04．015

2013-12-12。

祁永峰 (1981-)，男，工程師，從事鍋爐運(yùn)行管理工作，E-mail:57014022@qq．com。

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