黄龙凯
（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 武汉 430060）
摘要：介绍了湿式除渣系统的发展概况，以及与传统的渣水处理系统进行对比，无溢流系统具有系统简洁，设备后期维护量小，初始投资低，后期运行费用省，节水效果明显的特点。在目前已有改造传统渣水系统为无溢流系统的成功案例的基础上，以某660 MW超临界机组的湿式除渣系统为例进行无溢流渣水系统设计研究。
关键词：湿式除渣系统；无溢流；渣水处理系统；设计研究
1 湿式除渣系统发展概况
燃煤锅炉底渣处理系统最初采用低浓度水力除渣，用灰渣沟汇集渣水到渣浆池，然后通过渣浆泵用管道输送到湿灰场，在一般情况下，湿灰场距离电厂较远，输送渣浆的管道的建设费用较高，导致低浓度水力除渣系统往往投资较高。虽然灰场有部分回水，但整个系统耗水量依然非常巨大，输渣管道通常在长时间的运行后容易结垢。
直到上世纪80年代，经过引进和吸收国外的捞渣机技术，低浓度水力除渣方式渐渐被湿式机械除渣系统所取代，灰渣分除得以实现。90年代后，随着捞渣机应用范围的扩大以及应用经验的积累，捞渣机可直接将冷却后的炉渣提升至渣仓顶部，当锅炉渣量不大时，可仅设置一座渣仓，不设转运设施，减少了故障点及转运环节。湿式机械除渣系统具有设备简洁，系统投资省等优点，目前在电厂广泛应用。
2渣水处理方式
湿式机械除渣系统为维持捞渣机槽体的水温温度不高于65℃，避免损坏水下导轮轴承，引起导轮卡死、链条无法正常行走的故障。因此需要对捞渣机进行持续补水，常规的渣水系统均是让捞渣机槽体溢流，对溢流渣水进行处理后送至捞渣机冷渣。
湿式除渣系统的常用渣水的冷却及回收方式一般有四种：
方式一：溢流渣水采用换热器进行冷却。捞渣机溢流水自流至沉淀池，溢流至溢流水池后由渣水泵送至过滤器及换热器冷却，冷却后的渣水送至捞渣机冷渣。这种冷却方式的冷却水为循环水，换热器一运一备，两台炉的系统完全独立。此方式换热效率较高，但由于渣水经过两次溢流后仍然含有大量浮渣，不论是管式换热器还是板式换热器，即使在增加过滤器的情况下，仍存在结垢及堵塞情况，过滤器也需要经常清洗更换。
方式二：溢流渣水采用机力冷却塔进行冷却。捞渣机溢流水自流至渣水池，由渣水泵送至高效浓缩机，经高效浓缩机澄清后的排水由回水泵送至渣水冷却用机力冷却塔冷却，再回到捞渣机槽体循环使用。此方式高效浓缩机及机力冷却塔一般为两台或多台机组共用，布置较为灵活，管道简单，可靠性较好，堵塞及磨损情况很少，但设备较多，运行复杂，能耗高。
方式三：溢流渣水采用浓缩机澄清池浓缩澄清，自然冷却。捞渣机溢流水自流至渣水池，由渣水泵送至高效浓缩机，经高效浓缩机浓缩后溢流至澄清池进一步澄清，由冲洗水泵送回捞渣机槽体循环使用。此方式高效浓缩机及澄清池一般为两台或多台机组共用，布置较为灵活，管道简单，可靠性较好，堵塞及磨损情况很少，但设备较多，运行复杂，能耗高。
方式四：溢流渣水采用沉淀池冷却。捞渣机溢流水自流至渣水池，由渣水泵送至大沉淀池澄清冷却，多级沉淀后由液下泵送至除渣水泵房前池重复使用，除渣水泵房内布置补水泵及轴封水泵。该方式占地面积大，总平面布置较困难。
以上渣水处理方式均需要对捞渣机溢流水进行处理，虽然能达到较好的效果，但是存在各种不足。
随着捞渣机设备、材料等的改良，关键部件的耐温性能提升以及内导轮密封润滑方式的改进，捞渣机槽体渣水温度可进一步提高至80℃而不影响捞渣机正常运行。另一方面，湿式机械除渣系统的控制调节方式更加智能灵活，近年来，渣水无溢流的湿式机械除渣系统从理论、试验渐渐走向了应用。有较多采用传统渣水处理方式的电厂成功改造成无溢流渣水系统，取得了不错效果。无溢流系统相较于传统的渣水处理系统，无溢流渣水处理系统为闭环系统，减少了传统渣水处理所需的换热板、浓缩机澄清池、大澄清池甚至冷却塔等设备或建筑，不仅节省了系统初期投资，也减少后期的维护工作量，并且带来的节水节能效果显著，在新建电厂的湿式除渣系统设计中采用无溢流系统具有重要的实践意义。
3无溢流湿式除渣系统设计
渣水无溢流系统通过捞渣机本体热辐射、渣水的蒸发带走炉渣的热量，实现热平衡。蒸发水量及炉渣带走水量与冲链水以及少量补水实现平衡，捞渣机无溢流水。在捞渣机槽体设置液位计与温度计以监控捞渣机渣水的液位与温度。当液位达到最低设置液位时，补水阀打开；达到最高设置液位时，补水阀关闭。当温度达到设定温度时，打开冷却水补水阀，此过程允许捞渣机短时间溢流。当温度达到警戒温度时，打开紧急补水阀，直至温度降至设定值，此过程允许捞渣机大量溢流。
捞渣机事故状态下的溢流水自流至溢流水池中收集，待系统稳定后通过溢流水池中循环水泵回收利用。主要设施布置于炉底，占地面积不大，系统简单，运行稳定。
以某660MW新建超临界机组的湿式除渣系统为例，进行无溢流系统的设计研究。
该新建机组在BMCR工况下燃烧设计煤种时，锅炉底渣量为7.48t/h。锅炉炉膛内排出的渣，落入捞渣机槽体内冷却、粒化后，采用刮板捞渣机连续排出，直接输送至渣仓。
锅炉除渣装置热平衡如图1所示，输入的热量有：渣落入除渣装置所带入的热量Qb、炉膛对除渣装置产生的辐射热量Qr，输出的热量有：除渣装置向大气中散发的热量Qa、除渣装置中水蒸发所带走的热量Qe、净补水量带走的热量Qw、溢流水带走的热量Qf。
图1 除渣装置热平衡分析简图
当捞渣机无溢流时，溢流水带走的热量Qf≤0，进入除渣装置的热量，除向大气中散发和净补水量带走外，剩余的热量全部由水蒸发所带走。
锅炉的排渣量Gz＝7.48t/h、补水极端最高温度33℃、假定槽体内的渣水温度t1＝60℃，试算结果如表1所示：
通过上表计算可知，当水的蒸发量q1=4.4t/h时，输入热量之和Qi小于输出热量之和Qo，即需要溢流水带走的热量Qf =Qi - Qo ≤0，表明系统不需要溢流水带走热量，此时捞渣机无溢流。而仅需捞渣机槽体补水（冲链水与连续补水）大于水的损失（蒸发量q1 以及渣带走的水分）即可实现热平衡。
以上仅为理论试算结果，在实际运行过程中，需要根据实际情况，通过液位计和温度计的监控与反馈，实时调节捞渣机的补水量，从而使除渣装置补水与水的损失达到平衡，实现捞渣机无溢流。
4结语
目前在很多电厂如黄骅、沁北、国华宁海二期等工程进行了无溢流渣水系统的改造，取得不错的节水节能效果。相较于传统的溢流渣水处理系统，无溢流渣水系统具有系统简洁，设备后期维护量小，初始投资低，后期运行费用省，节水效果明显的特点。随着国家对节能环保的要求越来越高，在新建电厂的湿式除渣系统中采用无溢流的渣水处理系统设计具有重要的实践意义。
参考文献：
[1]任健．1000 MW机组刮板捞渣机的无溢流改造[J]．浙江电力．2014，（1）：34-36．
[2]章良利，俞逾，郦宜进．660 MW超临界机组捞渣机渣水系统节能改造[J]．浙江电力．2016，35（8）：60-62．
作者简介：
黄龙凯，男，1989年2月生，硕士研究生，工程师，中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，从事发电厂设计与研究方面的工作。
论文作者:黄龙凯
论文发表刊物:《河南电力》2018年5期
论文发表时间:2018/9/7
标签：系统论文; 热量论文; 方式论文; 水泵论文; 水处理论文; 补水论文; 水系论文; 《河南电力》2018年5期论文;