熱電聯(lián)供電廠CFB冷渣器余熱回收利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

李濤 李中海 孟凡茂

摘?要： CFB鍋爐冷渣器原使用開式冷卻塔，鍋爐排渣溫度高、熱損失大，余熱全部排至大氣，浪費(fèi)熱能且污染環(huán)境?！盁犭娐?lián)供電廠CFB冷渣器余熱回收利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項目是響應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)政策，為提高機(jī)組熱效率、降低能耗，同時減少對環(huán)境的熱污染，根據(jù)企業(yè)需求，于2019年1月立項自主開展的研發(fā)項目。該項目對冷渣器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，將原來冷渣器開式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)改為封閉式熱力循環(huán)系統(tǒng)，利用熱力系統(tǒng)的低熱凝結(jié)水冷卻冷渣器熱渣，提高凝結(jié)水溫度，減少機(jī)組抽汽量，增加發(fā)電量，同時避免了冷渣器冷卻系統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)的熱污染，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞： 環(huán)保;熱污染;余熱回收利用

【中圖分類號】TQ172?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）22-0173-01

引言：電冶分公司三臺CFB鍋爐冷渣器冷卻系統(tǒng)原設(shè)計為開式冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)的冷卻水由反滲透制水系統(tǒng)提供，冷卻方式為開式玻璃鋼冷卻塔降溫。該冷卻系統(tǒng)由于出力小，不能滿足三臺鍋爐冷渣器運(yùn)行需要，在運(yùn)行中經(jīng)?？恐苯优欧偶t渣維持生產(chǎn)。這種方式威脅職工安全，易產(chǎn)生揚(yáng)塵污染。玻璃鋼冷卻塔使用除鹽水作為冷卻工質(zhì)，除鹽水在冷渣器吸熱后排至玻璃鋼冷卻塔通風(fēng)散熱，熱能直排至大氣，不僅浪費(fèi)除鹽水及熱能，也產(chǎn)生熱污染。由于該冷卻系統(tǒng)熱能浪費(fèi)大、冷卻水消耗多、水質(zhì)環(huán)境易污染等缺點(diǎn)，因此決定對該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究改造。

1?技術(shù)方案

通過研究分析，技改組決定使用汽輪機(jī)凝結(jié)水作為冷渣器冷卻水，凝結(jié)水在吸收冷渣器熱能提升焓值，再重新回到汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)，全系統(tǒng)為閉合系統(tǒng)。冷渣器冷卻水量要求為85t/h（冷卻水水溫為50℃工況下），汽輪機(jī)凝結(jié)水量為90-100t/h水溫為40℃-50℃（汽輪機(jī)額定出力工況下），遠(yuǎn)可以滿足冷渣器冷卻水技術(shù)要求。該技術(shù)方案可利用凝結(jié)水吸收冷渣器內(nèi)熱渣余熱，凝結(jié)水焓值得到提升后重回到水汽系統(tǒng)（#2低壓加熱器）繼續(xù)運(yùn)行，減少用于加熱凝結(jié)水的汽輪機(jī)抽汽，提升了機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。

2?工藝流程改造方案

2.1?改造前凝結(jié)水系統(tǒng)流程：

汽輪機(jī)凝汽器——凝結(jié)水泵——軸封加熱器——1#低壓加熱器——2#機(jī)低壓加熱器——除氧器——給水泵——1#高壓加熱器——2#高壓加熱器——鍋爐。

2.2?改造前冷渣器冷卻水系統(tǒng)流程：

除鹽水開式冷卻塔冷渣器冷渣器

2.3?改造后冷渣器冷卻水系統(tǒng)工藝流程：

汽輪機(jī)凝汽器——凝結(jié)水泵——軸封加熱器——鍋爐冷渣器——2#機(jī)低壓加熱器——除氧器。

工藝流程改造后，簡化、合并了凝結(jié)水與冷渣器冷卻水系統(tǒng)，使一個系統(tǒng)起到原來兩個系統(tǒng)的作用，不但有利于日常的巡回檢查和維護(hù)保養(yǎng)，而且更方便了職工的操作，節(jié)省人力物力。

工藝流程改造后，冷渣器的冷卻水系統(tǒng)與凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)組合，不僅保證了冷渣器的長期穩(wěn)定運(yùn)行，減少了除鹽水的污染和蒸發(fā)浪費(fèi)，而且凝結(jié)水在冷渣器內(nèi)吸取熱量，進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)循環(huán)，減少了1#低壓加熱器的投運(yùn)，既吸收了熱渣的余熱又節(jié)省了低壓加熱器所需蒸汽，同時避免了該工藝環(huán)節(jié)對環(huán)境的熱污染，起到良好的節(jié)能減排效果。

3?技術(shù)改造要求

本次技術(shù)改造將1#鍋爐冷渣器的開式冷卻系統(tǒng)改為閉式循環(huán)系統(tǒng)。冷渣器冷卻水由汽輪機(jī)凝結(jié)水供給，凝結(jié)水在冷渣器中吸熱后，回到汽機(jī)熱力系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。主要涉及冷渣器進(jìn)水管和回水管的架設(shè)安裝，以及管道與凝結(jié)水系統(tǒng)、與冷渣器冷卻水系統(tǒng)的連接。

冷渣器進(jìn)水管和回水管的架設(shè)安裝要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境進(jìn)行測量，以架空為主，采用一進(jìn)一回兩條管道并行的模式，符合生產(chǎn)現(xiàn)場便于操作和檢修的要求，并且要做到橫平豎直，做好保溫。管道與凝結(jié)水系統(tǒng)連接主要包括：1#低加進(jìn)口管上開口焊接進(jìn)水管，并加裝一只電動門和一只手動門。1#低加出口管上開口焊接回水管，并加裝一只手動門和一只電動門。管道與冷渣器冷卻水系統(tǒng)的連接主要包括：兩臺冷渣器冷卻水系統(tǒng)采用并聯(lián)方式，每臺冷渣器配進(jìn)水電動門一只，手動門一只，出水手動門一只，出水電動門一只。確保單臺冷渣器也能夠投入運(yùn)行。

4?項目實(shí)施效果

4.1?經(jīng)濟(jì)性

4.1.1?利用冷渣器熱量，提高凝結(jié)水的溫度。

技術(shù)改造后，通過凝結(jié)水吸收了鍋爐冷渣器熱渣的熱量，被吸收的熱量隨著凝結(jié)水重新回到機(jī)組熱力系統(tǒng)，繼續(xù)在2#低壓加熱器中吸熱后進(jìn)入除氧器。有效利用了鍋爐熱渣的余熱，避免了原冷卻系統(tǒng)對環(huán)境的熱污染。改造后僅利用冷渣器的熱量可將凝結(jié)水溫度由45℃升至70℃，每年可節(jié)約標(biāo)煤2635噸。

計算方法如下：凝結(jié)水初始溫度t1=45℃，經(jīng)過冷渣器后凝結(jié)水溫度t2=70℃。水的比熱容C=4.2*103j/kg*℃，經(jīng)過冷渣器的凝結(jié)水每小時85噸。

①凝結(jié)水每小時從冷渣器中吸收的熱量為：

Q = C*m*△t=m*C*（t2-t1=85*1000*4.2*1000*（70-45）=8925*106j=8925*103kj;

②標(biāo)煤的發(fā)熱量為29271kj/kg，則年可節(jié)標(biāo)煤（按年運(yùn)行7200h計算）：M=Q*24*30*12/29271=8925*1000*7200/29271=2195噸

4.1.2?無需再投入1#低壓加熱器，節(jié)約蒸汽消耗，提高發(fā)電量。

改造完成后，退出1#低壓加熱器運(yùn)行，這樣正常運(yùn)行情況下，1#低壓加熱器的汽側(cè)就不需再投入。按照1#低壓加熱器的運(yùn)行時每小時消耗蒸汽1.5噸計算，可發(fā)電150kwh，每年可多發(fā)電150*7200=108萬kwh。

4.1.3?減少兩臺冷卻水循環(huán)泵的投入，節(jié)省廠用電。

改造后，原冷渣器冷卻水循環(huán)泵就被凝結(jié)水泵所代替，無需再運(yùn)轉(zhuǎn)。每臺循環(huán)泵的功率為25kw，按照原設(shè)計的一用一備進(jìn)行計算則每年可節(jié)約廠用電=25*7200=18萬kwh。

4.1.4?節(jié)約除鹽水。

原冷卻系統(tǒng)為開式循環(huán)，冷卻水隨熱量蒸發(fā)的大氣中，加之系統(tǒng)不可避免的泄露，造成除鹽水的大量損耗。改造后則冷卻水全部回收，杜絕了除鹽水的污染和損耗。保守估計每天因為冷渣器消耗除鹽水60噸，每年消耗除鹽水60*30*10=18000噸。

4.2?環(huán)保性。

大氣熱污染損害環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而又影響人類生產(chǎn)、生活，降低熱污染的有效途徑之一就是廢熱的有效綜合利用。本項目利用凝結(jié)水吸收鍋爐爐渣余熱，提升焓值的凝結(jié)水重新回到機(jī)組熱力系統(tǒng)，提升了機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。通過改變原有工藝流程，有效避免了該工藝環(huán)節(jié)造成的熱污染，減少了熱電廠對環(huán)境的污染。