利用汽機凝結(jié)水回收鍋爐排渣余熱

石葉強

摘要：本文首先介紹了汽機凝結(jié)水回收鍋爐排渣余熱存在的問題及其改進措施，并對項目監(jiān)測結(jié)果及節(jié)能量計算進行了論述。

關(guān)鍵詞：汽機凝結(jié)水;鍋爐;排渣;余熱

通過對電廠鍋爐排渣系統(tǒng)的研究，克服了改造前排渣系統(tǒng)存在的不足，為了最大限度地利用余熱，將原來冷渣機冷卻水用冷卻塔冷卻后循環(huán)利用的閉路循環(huán)系統(tǒng)改為用汽輪機凝結(jié)水作為冷渣機的冷卻水，凝結(jié)水在冷渣機中吸收爐渣熱量后，送入除氧器進入熱力循環(huán)系統(tǒng)，充分利用鍋爐排渣熱量，保證燃料量的最大利用。不僅避免了因排渣溫度高而引起的輸渣皮帶燒壞引起的停爐事故，而且回收了鍋爐廢渣的余熱。經(jīng)實例研究，該措施具有良好的節(jié)能效果，值得推廣。

一、鍋爐簡介

二十世紀初期，汽輪機開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?，而?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)。

鍋爐的主要工作原理是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時進行，水進入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。

鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體、輔助設(shè)備和安全裝置兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個最主要的部件是爐膛和鍋筒。

爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐;將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐;空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐;利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。輔助設(shè)備和安全裝置包括安全閥、壓力表、水位表、水位報警器、易熔塞等。

二、凝結(jié)水系統(tǒng)概述

凝結(jié)水系統(tǒng)的作用是將凝汽器回收汽輪機排汽，經(jīng)凝結(jié)水泵加壓，送往除氧器，再到鍋爐繼續(xù)加熱，作為工質(zhì)循環(huán)的一個必要環(huán)節(jié)，同時在此過程中也對凝結(jié)水進行加熱，回收了汽輪機中間的幾段抽汽加熱凝結(jié)水，增加了汽輪機的循環(huán)熱效率。

三、鍋爐除渣系統(tǒng)

1、人工除渣方式。一般使用各種小車將熱渣直接運到渣場（池），再使用涼水冷卻后運出，此種方式危險性高、工人勞動強度大，而且需浪費大量水資源。

2、用沖渣水將渣直接沖至渣池。這種方法的缺點是排出的高溫?zé)嵩?jīng)冷水汽化后產(chǎn)生大量熱氣和灰塵，使廠房和現(xiàn)場污染嚴重，同時不利于灰渣的綜合利用。

3、水冷滾筒式冷渣器。其主要由進料室、出料室、裝有一組蜂窩狀冷渣通道的轉(zhuǎn)子、驅(qū)動裝置、機架、斷水保護裝置等部分組成。鍋爐高溫爐渣進入冷渣機進料室，通過冷渣通道的轉(zhuǎn)子，高端設(shè)有進渣口，低端設(shè)有出渣口，進入冷渣機內(nèi)的熱渣隨冷渣機的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，并沿下坡滾落一定距離，隨著轉(zhuǎn)子的連續(xù)轉(zhuǎn)動，爐渣也在冷卻通道內(nèi)連續(xù)滾動與交換面交替接觸，并將熱量傳遞給冷卻通道內(nèi)的冷卻水，使爐渣逐漸冷卻降溫。

四、汽機凝結(jié)水回收鍋爐排渣余熱存在的問題

某企業(yè)是一家矸石熱電廠，既是資源綜合利用企業(yè)，又是熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。該企業(yè)建設(shè)規(guī)模為2臺50MW抽凝式汽輪發(fā)電機組，配3臺240t/h循環(huán)流化床鍋爐。年供電量5.5億kWh，設(shè)計年供熱能力298萬GJ。2臺機組蒸汽系統(tǒng)采用母管制，發(fā)電機出線采用雙母線并列，互為備份方式運行，3臺鍋爐為2開1備。主要向云駕嶺煤礦礦區(qū)、云駕嶺社區(qū)、廠北化工廠、云駕嶺煤礦井口、工業(yè)洗衣房及附近居民等區(qū)域供熱，替代了該區(qū)域內(nèi)的小鍋爐。

該公司3臺循環(huán)流化床鍋爐出廠設(shè)計排渣熱損失占鍋爐各項熱損失的7.9%，每臺鍋爐配2臺風(fēng)水聯(lián)合滾筒式冷渣機。

該公司投產(chǎn)初期冷渣機為直筒式，換熱面積不足21m2，排渣溫度過高，嚴重時能達到200℃以上，曾出現(xiàn)2次因輸渣皮帶燒壞而造成鍋爐停爐事故，導(dǎo)致熱量白白浪費掉。

五、汽機凝結(jié)水回收鍋爐排渣余熱的改造措施

針對這一情況，該公司對3臺鍋爐冷渣機進行更新及節(jié)能技術(shù)改造。原來冷渣機冷卻水用冷卻塔冷卻后循環(huán)使用的閉路循環(huán)系統(tǒng)，現(xiàn)改為采用汽機凝結(jié)水作為冷渣機的冷卻水。凝結(jié)水在冷渣機內(nèi)吸收爐渣熱量后送到除氧器，進入熱力循環(huán)系統(tǒng)，從而達到充分利用鍋爐排渣熱量，實現(xiàn)燃料熱量的最大利用。

該公司鍋爐排渣余熱利用節(jié)能改造項目被公司列入二等科技發(fā)展計劃課題。該項目完成全部系統(tǒng)的安裝、調(diào)試后，投入正式運行。改造后系統(tǒng)如圖1所示。

六、項目監(jiān)測

1、監(jiān)測方法：利用溫度計、壓力計、流量計測試冷渣機進出口冷卻水溫度、壓力、流量，凝結(jié)水作為冷渣機的冷卻水在進出冷渣機的過程中溫度升高。

2、監(jiān)測位置：冷渣機進出口。

3、監(jiān)測儀器：流量計、溫度計、壓力計。

七、監(jiān)測結(jié)果及節(jié)能量計算

測試數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場實測有效數(shù)據(jù)的平均值，如表1所示。

汽機凝結(jié)水溫度即為冷渣機冷卻水入口溫度，鍋爐回水溫度即為冷渣機冷卻水出口溫度。由表1可知，1#、2#汽機凝結(jié)水初始平均溫度為47.58℃，經(jīng)冷渣機后上升為72.30℃。

節(jié)能量計算的依據(jù)為：凝結(jié)水作為冷渣機的冷卻水，凝結(jié)水在進出冷渣機的過程中溫度升高，利用焓值差及凝結(jié)水流量計算凝結(jié)水所吸收的熱量，再折合成標準煤，節(jié)能量數(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算如表2所示。

該項目改造完成后，運行穩(wěn)定。該公司鍋爐排渣余熱利用的項目帶來顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益，該措施值得推廣應(yīng)用。

參考文獻：

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