鍋爐冷渣機(jī)熱量回收利用的研究與應(yīng)用

劉國(guó)強(qiáng) 李云

【摘? 要】論文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐高溫爐渣的顯熱進(jìn)行了研究，提出了回收方案，進(jìn)行了性能測(cè)試和效益核算，并得出了相關(guān)結(jié)論。

【Abstract】The sensible heat of high temperature slag of circulating fluidized bed boiler is studied in this paper， the recovery scheme is put forward， the performance test and benefit accounting are carried out， and the relevant conclusion is drawn.

【關(guān)鍵詞】鍋爐;爐渣;顯熱;回收

【Keywords】 boiler; slag; sensible heat; recycling

【中圖分類號(hào)】TK223? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）08-0183-02

1 引言

陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司2×25MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組配套兩臺(tái)型號(hào)為TG-130/3.82-M10的中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，單臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)兩臺(tái)型號(hào)為SYS-07的冷渣機(jī)。鍋爐燃燒后的高溫爐渣（850℃左右）進(jìn)入冷渣機(jī)通過(guò)除鹽水進(jìn)行冷卻，由除鹽水將高溫爐渣的顯熱帶走，再利用換熱器由循環(huán)冷卻水將除鹽水的熱量帶走，最終由循環(huán)水將該部分熱量帶入循環(huán)水冷卻塔，排入大氣，爐渣的顯熱沒(méi)有得到回收利用。一方面影響了鍋爐的熱效率，另一方面增加了循環(huán)水的負(fù)荷和蒸發(fā)量，造成水資源的浪費(fèi)和環(huán)境的熱污染，而且采用閉式的除鹽水進(jìn)行循環(huán)換熱，換熱器會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加冷卻效果逐漸降低，造成冷渣機(jī)排出的爐渣溫度升高，導(dǎo)致鍋爐鏈斗機(jī)受熱變形，間接造成設(shè)備故障，增加檢修頻次和維護(hù)的費(fèi)用。所以，鍋爐高溫爐渣顯熱的回收利用對(duì)節(jié)能減排、提高發(fā)電機(jī)組整體的熱效率十分重要。

2 改造方案

利用除鹽水回收鍋爐高溫爐渣的顯熱，除鹽水在鍋爐冷渣機(jī)內(nèi)吸熱升溫后，直接送至鍋爐的補(bǔ)水系統(tǒng)。升溫后的除鹽水供至鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)后，可減少加熱該部分除鹽水的汽輪機(jī)抽汽量，提高鍋爐的效率，降低煤耗，并且可增加發(fā)電量，提高了發(fā)電機(jī)組的整體熱效率。鍋爐冷渣機(jī)冷卻系統(tǒng)改造前、后如下圖1、圖2所示。

3 性能測(cè)試數(shù)據(jù)匯總

優(yōu)化改造完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了徹底清洗置換，水質(zhì)檢測(cè)合格，達(dá)到鍋爐給水指標(biāo)的要求后，投入優(yōu)化改造的新系統(tǒng)運(yùn)行。為了進(jìn)行鍋爐爐渣熱量回收的性能測(cè)試，對(duì)2020年7月10日至2020年8月9日期間鍋爐冷渣機(jī)回收的除鹽水各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表1。

該統(tǒng)計(jì)期內(nèi)受鍋爐燃料的配比影響，日產(chǎn)生的爐渣量變化較大，鍋爐冷渣機(jī)的運(yùn)行時(shí)間不同，所以日回收的除鹽水量也不同。從表1可以看出，2020年7月17日除鹽水回收最少，共12.2噸，2020年7月11日除鹽水回收量最多，共95.88噸，統(tǒng)計(jì)期內(nèi)除鹽水平均進(jìn)水溫度為22℃，平均回水溫度為39℃，除鹽水通過(guò)鍋爐冷渣機(jī)后溫升為17℃，共回收1512.4噸鍋爐冷渣機(jī)升溫后的除鹽水，即減少了約1512.4噸除氧器的除鹽水補(bǔ)水。

4 經(jīng)濟(jì)效益核算

第一，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)核算統(tǒng)計(jì)期內(nèi)的效益，通過(guò)公式（1）進(jìn)行核算[1]。

Q=mc（t2-t1）? ? ? ? ? ?（1）

式中：

Q——熱量，單位為kJ;

m——質(zhì)量，單位為kg;

c——水的比熱，查表得c為4.2kJ/kg·K;

t1——除鹽水的進(jìn)水溫度，單位為℃;

t2——除鹽水的回水溫度，單位為℃;

由式（1）得：

Q=1512.4*103*4.2*（39-22）kJ

=107.99*106kJ

即，統(tǒng)計(jì)期內(nèi)共回收107.99*106kJ的熱量。

第二，新系統(tǒng)投運(yùn)后，供冷渣機(jī)除鹽水冷卻的換熱器退出運(yùn)行，合計(jì)減少約20t/h的循環(huán)水量，降低了循環(huán)泵的電耗，同時(shí)循環(huán)水的蒸發(fā)損失也得到了減少。

5 改造后的優(yōu)點(diǎn)

①改造后能夠有效回收鍋爐爐渣的高溫顯熱，提高補(bǔ)水系統(tǒng)的溫度，減少了汽輪機(jī)抽汽量，增加了發(fā)電量。

②改造后能夠有效提高冷渣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率，避免了鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)排渣量過(guò)大，換熱器換熱能力不足等，導(dǎo)致冷渣機(jī)回水溫度過(guò)高的問(wèn)題，致使冷渣機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，逼迫鍋爐降負(fù)荷運(yùn)行或調(diào)整燃料配比。

③改造后避免了除鹽水的外排浪費(fèi)損失，降低了因冷渣機(jī)排出高溫爐渣而導(dǎo)致鍋爐鏈斗機(jī)受熱變形的問(wèn)題。前期，因摻燒矸石煤比例大且長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，冷渣機(jī)的運(yùn)行率相對(duì)較高，冷渣水箱內(nèi)除鹽水循環(huán)換熱，除鹽水的溫度會(huì)隨著冷渣機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加而逐漸升高，進(jìn)而需要進(jìn)行大量換水。

6 結(jié)論

綜合上述數(shù)據(jù)核算和整體經(jīng)濟(jì)性分析，本次優(yōu)化改造有較好的經(jīng)濟(jì)效益，提高了冷渣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了鏈斗機(jī)維修頻次及維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，熱量回收后，提高了發(fā)電量，減少了燃料的消耗，間接地減少了二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉塵等污染物的排放總量，達(dá)到節(jié)能減排的目的[2]。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李文超.電廠鍋爐冷渣機(jī)余熱利用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（23）：1.

【2】于慧鵬，劉寶玉，萬(wàn)逵芳，等.電廠鍋爐高溫爐渣余熱回收利用技術(shù)[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，33（01）：43-47.