660 MW超臨界機(jī)組撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)節(jié)能改造

章良利，俞 逾，酈宜進(jìn)

（浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 蘭溪 321100）

660 MW超臨界機(jī)組撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)節(jié)能改造

章良利，俞 逾，酈宜進(jìn)

（浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 蘭溪 321100）

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策要求，實(shí)現(xiàn)某660 MW超臨界機(jī)組撈渣機(jī)渣水無溢流運(yùn)行，降低原有系統(tǒng)水耗和能耗，在充分分析及試驗(yàn)認(rèn)證的基礎(chǔ)上，通過對(duì)撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備改造、控制邏輯優(yōu)化等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造目標(biāo)。在保障設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，大大減少撈渣機(jī)外排渣水量，節(jié)能效果顯著。

660 MW；撈渣機(jī)；節(jié)能改造

為減少廢水排放，降低工業(yè)能耗，某發(fā)電廠針對(duì)660 MW超臨界機(jī)組撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)外排渣水量大、系統(tǒng)能耗大的問題，決定實(shí)施技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)渣水零排放，同時(shí)大幅降低系統(tǒng)能耗。

1 渣水系統(tǒng)運(yùn)行及能耗總體情況

1.1 系統(tǒng)概況

某發(fā)電廠660 MW機(jī)組鍋爐采用濕除渣方式，主要包括撈渣機(jī)及渣水循環(huán)系統(tǒng)。撈渣機(jī)為德國(guó)德西尼布公司生產(chǎn)，設(shè)計(jì)水溫不高于65℃，冷卻水量51 t/h，水下導(dǎo)輪采用軸承內(nèi)置式。撈渣機(jī)將渣井排出的爐渣以及磨煤機(jī)水利輸送過來的石子煤刮出后，進(jìn)入渣倉，由自卸汽車外運(yùn)以做綜合利用。

為了控制水溫，撈渣機(jī)采用溢流方式運(yùn)行。低壓水通過撈渣機(jī)上槽體溢流至下槽體后，匯集到溢流水坑，通過溢流水泵送到高效濃縮機(jī)，經(jīng)緩沖水倉澄清后通過低壓水泵打回?fù)圃鼨C(jī)。濃縮機(jī)及緩沖水倉將底部渣水排污至煤泥沉淀池進(jìn)行處理。2臺(tái)機(jī)組撈渣機(jī)共用1套渣水處理系統(tǒng)，如圖1所示。循環(huán)水作為渣水系統(tǒng)運(yùn)行的補(bǔ)水。

圖1 渣水系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)損耗分析

撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行過程中，不但增加了煤泥水處理的負(fù)擔(dān)，而且造成大量的工質(zhì)和熱量損失。

損耗的工質(zhì)主要包括渣水系統(tǒng)排污補(bǔ)水和系統(tǒng)蒸發(fā)損耗。而損耗的能量主要包括系統(tǒng)設(shè)備消耗電能（詳見表1）、系統(tǒng)蒸發(fā)吸熱以及冷卻水循環(huán)攜帶熱量等。

表1 單臺(tái)機(jī)組渣水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備

據(jù)2015年4月2日機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，渣水系統(tǒng)向煤泥水處理系統(tǒng)排污約252 t/d，循環(huán)冷卻水經(jīng)過撈渣機(jī)加熱蒸發(fā)損耗138 t/d，因此共計(jì)損耗工質(zhì)約390 t/d，按工業(yè)水單價(jià)4元/t、年運(yùn)行200 d計(jì)算，年損耗費(fèi)用約31.2萬元。

統(tǒng)計(jì)當(dāng)天，溢流水泵運(yùn)行時(shí)間5.65 h/d，低壓水泵運(yùn)行24 h/d，折合消耗電量8 156 kWh，按電價(jià)0.4元/kWh，年運(yùn)行200 d計(jì)算，年損耗電費(fèi)約65.3萬元。

當(dāng)日循環(huán)水量1 800 t/d，按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)出水溫差10℃，1 d攜帶熱量約合2.58 t標(biāo)煤。同時(shí)，撈渣機(jī)加熱蒸發(fā)損耗138 t/d，按初始溫度50℃，汽化至排煙溫度120℃計(jì)算，一天吸收熱量約合12 t標(biāo)煤。

標(biāo)煤價(jià)格按700元/t，年運(yùn)行200 d計(jì)算，2項(xiàng)熱量損耗費(fèi)用約204.1萬元，加上電能損耗，一年僅能量損耗費(fèi)用達(dá)到269.4萬元。再加上工質(zhì)損耗31.2萬元，渣水系統(tǒng)1年損耗費(fèi)用達(dá)到300萬元左右。

可見，撈渣機(jī)冷卻水循環(huán)運(yùn)行方式，不僅耗費(fèi)大量水資源，增加水處理負(fù)擔(dān)，在設(shè)備運(yùn)行過程中也產(chǎn)生了巨大的能耗。

2 改造可行性分析

2.1 理論分析

撈渣機(jī)冷卻水循環(huán)運(yùn)行主要為了保證渣水溫度不高于65℃，避免損壞水下導(dǎo)輪軸承，引起導(dǎo)輪卡死、鏈條無法正常行走的故障。若冷卻水停運(yùn)，撈渣機(jī)水封將主要受到爐膛熱輻射影響。由于爐膛對(duì)撈渣機(jī)輻射量相對(duì)較小，完全可以通過增加冷卻器實(shí)現(xiàn)水溫控制。其次，撈渣機(jī)直接暴露在爐膛輻射下的渣井位置設(shè)計(jì)耐熱溫度達(dá)到900℃，即使無溢流水進(jìn)行冷卻也能滿足要求。

2.2 試驗(yàn)認(rèn)證

通過停止撈渣機(jī)上下水封的低壓水補(bǔ)水，對(duì)撈渣機(jī)水溫、壁溫以及水封槽液位變化情況進(jìn)行全面檢查分析。機(jī)組滿負(fù)荷試驗(yàn)6 h，下槽體平均水溫從58.4℃升至59.05℃，基本穩(wěn)定。上槽體平均溫度65.15℃，變化不大。渣井內(nèi)壁平均溫度從169.9℃升至231.05℃，后期溫度基本穩(wěn)定。上水封水位下降速率1 cm/h左右，下水封水位下降速率3 cm/h左右，撈渣機(jī)水封槽深度2.7 m，容積150 m3，折合無溢流運(yùn)行后撈渣機(jī)消耗水量40 t/d。

結(jié)合理論分析及試驗(yàn)認(rèn)證，可以看到撈渣機(jī)水封輻射熱量與自身散熱基本相當(dāng)，考慮到夏季高溫惡劣工況，可以通過增設(shè)1套冷卻系統(tǒng)控制水溫。渣井內(nèi)壁溫度未超過300℃，現(xiàn)有設(shè)備也完全能夠滿足運(yùn)行要求。因此，通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)撈渣機(jī)無溢流運(yùn)行是完全可行的。

3 設(shè)備系統(tǒng)技術(shù)改造

3.1 設(shè)備改造

（1）在撈渣機(jī)下槽體內(nèi)增加1套冷卻系統(tǒng)，降低運(yùn)行中的撈渣機(jī)水溫。主要包括冷卻器1套，換熱面積240 m2，冷卻水泵2臺(tái)，流量150 t/h，揚(yáng)程10 m，電動(dòng)機(jī)功率15 kW。冷卻水源取自循環(huán)水，冷卻后通過水泵排入開冷水系統(tǒng)。

（2）拆除1臺(tái)原有溢流水泵，在溢流水坑新增1臺(tái)5 kW回收水泵。當(dāng)溢流水坑水位過高時(shí)，通過回收水泵將水引至撈渣機(jī)下水封槽體回用。

（3）為保障撈渣機(jī)水封水位測(cè)量準(zhǔn)確，在保留原有水封槽液位開關(guān)基礎(chǔ)上，就地新增液位指示器。同時(shí)在上下水封各安裝3個(gè)超聲波液位指示器，提供遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)。

（4）為提高撈渣機(jī)水溫許用溫度，避免水下導(dǎo)輪軸承損壞，將原軸承內(nèi)置式水下導(dǎo)輪更換為軸承外置式水下導(dǎo)輪。

3.2 控制邏輯優(yōu)化

（1）撈渣機(jī)首次啟動(dòng)時(shí)使用低壓水泵補(bǔ)水，水封建立后即停運(yùn)低壓水泵，實(shí)現(xiàn)無溢流運(yùn)行。

（2）下水封槽水溫報(bào)警值由65℃改為70℃，上水封槽水溫報(bào)警值由65℃改為75℃，取消水溫高報(bào)警時(shí)開啟補(bǔ)水閥門的邏輯。

（3）溢流水坑液位超過2 m時(shí)啟動(dòng)回收水泵進(jìn)行回收，液位超過3 m時(shí)開啟溢流水泵，液位低于1 m時(shí)停運(yùn)溢流水泵。

（4）為防止超聲波液位計(jì)測(cè)量失準(zhǔn)造成撈渣機(jī)水封破壞，撈渣機(jī)上下水封補(bǔ)水閥設(shè)定為每12 h定時(shí)補(bǔ)水6 min，約1.8 t。

4 改造效果評(píng)價(jià)

4.1 節(jié)能降耗顯著

渣水系統(tǒng)技術(shù)改造完成后，撈渣機(jī)基本實(shí)現(xiàn)無溢流運(yùn)行，向渣水系統(tǒng)外排水大大減少，同時(shí)相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間明顯減少。系統(tǒng)技術(shù)改造后無論工質(zhì)損耗還是能量損耗都大大下降，取得顯著效益。

根據(jù)2016年3月2日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，溢流水泵向渣水系統(tǒng)外排水約20 t/d，與系統(tǒng)改造前2 142 t/d相比減少約99%，渣水系統(tǒng)向煤泥水處理系統(tǒng)排污量也相應(yīng)減少，排污量降低至159 t/d，撈渣機(jī)無溢流運(yùn)行后，1 d由于冷卻水蒸發(fā)損耗約40 t，消耗工質(zhì)共計(jì)199 t/h左右，折合費(fèi)用約15.9 萬元，減少15.3萬元。

同時(shí)，停運(yùn)1臺(tái)75 kW低壓水泵，45 kW溢流水泵每天運(yùn)行時(shí)間由5.65 h減少為0.02 h，按年運(yùn)行200 d計(jì)算，可節(jié)電36.48萬kWh，約合14.6萬元。由于基本實(shí)現(xiàn)無溢流運(yùn)行，原渣水?dāng)y帶熱量可保留，按年運(yùn)行200 d計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)煤約5 516 t。冷卻水蒸發(fā)損耗減少98 t/d，按年運(yùn)行200 d計(jì)算，可相應(yīng)減少汽化吸收熱量約合標(biāo)煤1 704 t，2項(xiàng)節(jié)約2 220 t標(biāo)煤，約合155.4萬元。改造后，從工質(zhì)損耗及能量損耗上共計(jì)可收益170.7萬元。

上述數(shù)據(jù)還未包括撈渣機(jī)無溢流運(yùn)行后，緩沖水倉及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間減少，以及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用下降帶來的收益。

4.2 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定

撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)技術(shù)改造完成投入運(yùn)行約半年，整體運(yùn)行更加高效有序。撈渣機(jī)補(bǔ)水準(zhǔn)確，未出現(xiàn)因補(bǔ)水而造成的設(shè)備停運(yùn)或故障事件。撈渣機(jī)夏季水溫相比改造前無明顯升高，渣井處溫度正常。

本次改造雖然在撈渣機(jī)下水封增加了1套冷卻系統(tǒng)，但在實(shí)際運(yùn)行中，即使在夏季高溫期間，渣水溫度未超過報(bào)警值，冷卻器投運(yùn)次數(shù)極少，時(shí)間也極短，能耗及水耗并無增加，整套系統(tǒng)依然保持著相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)行方式。

渣水系統(tǒng)低壓水泵等設(shè)備投運(yùn)時(shí)間明顯較少，設(shè)備缺陷發(fā)生率及維護(hù)量下降。濃縮機(jī)及緩沖水倉因進(jìn)入灰渣量大幅下降，排污管因灰渣堵塞現(xiàn)象明顯減少。

4.3 優(yōu)化建議

（1）撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)技術(shù)改造后，仍存在石子煤斗沖洗水、洗地水、溢流水泵冷卻水、石子煤斗密封水等系統(tǒng)以外的水源進(jìn)入撈渣機(jī)，造成撈渣機(jī)未能達(dá)到穩(wěn)定的水平衡，需進(jìn)一步規(guī)范控制來水，完全實(shí)現(xiàn)撈渣機(jī)向渣水系統(tǒng)的零排放。

（2）為避免撈渣機(jī)水封槽超聲波液位計(jì)測(cè)量失準(zhǔn)造成水封破壞，目前撈渣機(jī)仍采取定時(shí)補(bǔ)水的措施，同時(shí)安排定期的水位核對(duì)工作。通過長(zhǎng)期的跟蹤觀察，在確保水位測(cè)量準(zhǔn)確的前提下，將逐步取消定期補(bǔ)水，進(jìn)一步減少撈渣機(jī)進(jìn)水量。

（3）隨著機(jī)組負(fù)荷、汽溫等變化，撈渣機(jī)用水量始終處于動(dòng)態(tài)變化的過程，需要進(jìn)一步摸索經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，不斷優(yōu)化系統(tǒng)配置，在精細(xì)中不斷提升效益。

5 結(jié)語

660 MW撈渣機(jī)渣水系統(tǒng)技術(shù)改造響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策，改造完成后，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，達(dá)到節(jié)水節(jié)能目的。在確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行方式，減少系統(tǒng)巡檢、維護(hù)工作量，降低了系統(tǒng)缺陷發(fā)生率。

本次撈渣機(jī)技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)為同類型機(jī)組提供了參考，新建發(fā)電廠如采用類似濕法除渣，可以考慮取消低壓水泵、緩沖水倉等設(shè)備，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少投資，降低后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

[1]朱明善．工程熱力學(xué)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1995.

[2]任健.1 000 MW機(jī)組刮板撈渣機(jī)的無溢流改造[J].浙江電力，2014，33（1）∶34-37.

（本文編輯：徐 晗）

Energy-saving Transformation on Slag Water System of Slag Conveyor of a 660 MW Supercritical Unit

ZHANG Liangli，YU Yu，LI Yijin

（Zhejiang Zheneng Lanxi Electric Power Generation Co.，Ltd.，Lanxi Zhejiang 321100，China）

In response to the requirements of the national energy saving and environmental protection policy and enable slag conveyor of a 660 MW supercritical unit to operate without slag water overflow to reduce water consumption and energy consumption of the system，the devices of slag water system are retrofitted and the control logic is optimized to achieve the goal of energy-saving transformation on the basis of full analysis and test verification.The outlet slag water is reduced and operation safety of the system is guaranteed，by which energy is greatly saved.

660 MW；slag conveyor；energy-saving transformation

TK227.3

B

1007-1881（2016）08-0060-03

2016-06-22

章良利（1966），男，高級(jí)工程師，從事熱能動(dòng)力工程技術(shù)和管理工作。