660 MW超臨界機組撈渣機渣水系統節能改造

章良利，俞 逾，酈宜進

（浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江 蘭溪 321100）

660 MW超臨界機組撈渣機渣水系統節能改造

章良利，俞 逾，酈宜進

（浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江 蘭溪 321100）

為響應國家節能環保政策要求，實現某660 MW超臨界機組撈渣機渣水無溢流運行，降低原有系統水耗和能耗，在充分分析及試驗認證的基礎上，通過對撈渣機渣水系統相關設備改造、控制邏輯優化等措施，實現節能改造目標。在保障設備安全運行的前提下，大大減少撈渣機外排渣水量，節能效果顯著。

660 MW；撈渣機；節能改造

為減少廢水排放，降低工業能耗，某發電廠針對660 MW超臨界機組撈渣機渣水系統外排渣水量大、系統能耗大的問題，決定實施技術改造，實現渣水零排放，同時大幅降低系統能耗。

1 渣水系統運行及能耗總體情況

1.1 系統概況

某發電廠660 MW機組鍋爐采用濕除渣方式，主要包括撈渣機及渣水循環系統。撈渣機為德國德西尼布公司生產，設計水溫不高于65℃，冷卻水量51 t/h，水下導輪采用軸承內置式。撈渣機將渣井排出的爐渣以及磨煤機水利輸送過來的石子煤刮出后，進入渣倉，由自卸汽車外運以做綜合利用。

為了控制水溫，撈渣機采用溢流方式運行。低壓水通過撈渣機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，經緩沖水倉澄清后通過低壓水泵打回撈渣機。濃縮機及緩沖水倉將底部渣水排污至煤泥沉淀池進行處理。2臺機組撈渣機共用1套渣水處理系統，如圖1所示。循環水作為渣水系統運行的補水。

圖1 渣水系統

1.2 系統損耗分析

撈渣機渣水系統循環運行過程中，不但增加了煤泥水處理的負擔，而且造成大量的工質和熱量損失。

損耗的工質主要包括渣水系統排污補水和系統蒸發損耗。而損耗的能量主要包括系統設備消耗電能（詳見表1）、系統蒸發吸熱以及冷卻水循環攜帶熱量等。

表1 單臺機組渣水系統相關設備

據2015年4月2日機組運行數據統計，渣水系統向煤泥水處理系統排污約252 t/d，循環冷卻水經過撈渣機加熱蒸發損耗138 t/d，因此共計損耗工質約390 t/d，按工業水單價4元/t、年運行200 d計算，年損耗費用約31.2萬元。

統計當天，溢流水泵運行時間5.65 h/d，低壓水泵運行24 h/d，折合消耗電量8 156 kWh，按電價0.4元/kWh，年運行200 d計算，年損耗電費約65.3萬元。

當日循環水量1 800 t/d，按現場實測進出水溫差10℃，1 d攜帶熱量約合2.58 t標煤。同時，撈渣機加熱蒸發損耗138 t/d，按初始溫度50℃，汽化至排煙溫度120℃計算，一天吸收熱量約合12 t標煤。

標煤價格按700元/t，年運行200 d計算，2項熱量損耗費用約204.1萬元，加上電能損耗，一年僅能量損耗費用達到269.4萬元。再加上工質損耗31.2萬元，渣水系統1年損耗費用達到300萬元左右。

可見，撈渣機冷卻水循環運行方式，不僅耗費大量水資源，增加水處理負擔，在設備運行過程中也產生了巨大的能耗。

2 改造可行性分析

2.1 理論分析

撈渣機冷卻水循環運行主要為了保證渣水溫度不高于65℃，避免損壞水下導輪軸承，引起導輪卡死、鏈條無法正常行走的故障。若冷卻水停運，撈渣機水封將主要受到爐膛熱輻射影響。由于爐膛對撈渣機輻射量相對較小，完全可以通過增加冷卻器實現水溫控制。其次，撈渣機直接暴露在爐膛輻射下的渣井位置設計耐熱溫度達到900℃，即使無溢流水進行冷卻也能滿足要求。

2.2 試驗認證

通過停止撈渣機上下水封的低壓水補水，對撈渣機水溫、壁溫以及水封槽液位變化情況進行全面檢查分析。機組滿負荷試驗6 h，下槽體平均水溫從58.4℃升至59.05℃，基本穩定。上槽體平均溫度65.15℃，變化不大。渣井內壁平均溫度從169.9℃升至231.05℃，后期溫度基本穩定。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，撈渣機水封槽深度2.7 m，容積150 m3，折合無溢流運行后撈渣機消耗水量40 t/d。

結合理論分析及試驗認證，可以看到撈渣機水封輻射熱量與自身散熱基本相當，考慮到夏季高溫惡劣工況，可以通過增設1套冷卻系統控制水溫。渣井內壁溫度未超過300℃，現有設備也完全能夠滿足運行要求。因此，通過技術改造實現撈渣機無溢流運行是完全可行的。

3 設備系統技術改造

3.1 設備改造

（1）在撈渣機下槽體內增加1套冷卻系統，降低運行中的撈渣機水溫。主要包括冷卻器1套，換熱面積240 m2，冷卻水泵2臺，流量150 t/h，揚程10 m，電動機功率15 kW。冷卻水源取自循環水，冷卻后通過水泵排入開冷水系統。

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

（3）為保障撈渣機水封水位測量準確，在保留原有水封槽液位開關基礎上，就地新增液位指示器。同時在上下水封各安裝3個超聲波液位指示器，提供遠方監測。

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

3.2 控制邏輯優化

（1）撈渣機首次啟動時使用低壓水泵補水，水封建立后即停運低壓水泵，實現無溢流運行。

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

（3）溢流水坑液位超過2 m時啟動回收水泵進行回收，液位超過3 m時開啟溢流水泵，液位低于1 m時停運溢流水泵。

（4）為防止超聲波液位計測量失準造成撈渣機水封破壞，撈渣機上下水封補水閥設定為每12 h定時補水6 min，約1.8 t。

4 改造效果評價

4.1 節能降耗顯著

渣水系統技術改造完成后，撈渣機基本實現無溢流運行，向渣水系統外排水大大減少，同時相應設備運行時間明顯減少。系統技術改造后無論工質損耗還是能量損耗都大大下降，取得顯著效益。

根據2016年3月2日統計數據，溢流水泵向渣水系統外排水約20 t/d，與系統改造前2 142 t/d相比減少約99%，渣水系統向煤泥水處理系統排污量也相應減少，排污量降低至159 t/d，撈渣機無溢流運行后，1 d由于冷卻水蒸發損耗約40 t，消耗工質共計199 t/h左右，折合費用約15.9 萬元，減少15.3萬元。

同時，停運1臺75 kW低壓水泵，45 kW溢流水泵每天運行時間由5.65 h減少為0.02 h，按年運行200 d計算，可節電36.48萬kWh，約合14.6萬元。由于基本實現無溢流運行，原渣水攜帶熱量可保留，按年運行200 d計算，可節約標煤約5 516 t。冷卻水蒸發損耗減少98 t/d，按年運行200 d計算，可相應減少汽化吸收熱量約合標煤1 704 t，2項節約2 220 t標煤，約合155.4萬元。改造后，從工質損耗及能量損耗上共計可收益170.7萬元。

上述數據還未包括撈渣機無溢流運行后，緩沖水倉及相關設備運行時間減少，以及運行維護費用下降帶來的收益。

4.2 系統運行穩定

撈渣機渣水系統技術改造完成投入運行約半年，整體運行更加高效有序。撈渣機補水準確，未出現因補水而造成的設備停運或故障事件。撈渣機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下水封增加了1套冷卻系統，但在實際運行中，即使在夏季高溫期間，渣水溫度未超過報警值，冷卻器投運次數極少，時間也極短，能耗及水耗并無增加，整套系統依然保持著相對簡單的運行方式。

渣水系統低壓水泵等設備投運時間明顯較少，設備缺陷發生率及維護量下降。濃縮機及緩沖水倉因進入灰渣量大幅下降，排污管因灰渣堵塞現象明顯減少。

4.3 優化建議

（1）撈渣機渣水系統技術改造后，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以外的水源進入撈渣機，造成撈渣機未能達到穩定的水平衡，需進一步規范控制來水，完全實現撈渣機向渣水系統的零排放。

（2）為避免撈渣機水封槽超聲波液位計測量失準造成水封破壞，目前撈渣機仍采取定時補水的措施，同時安排定期的水位核對工作。通過長期的跟蹤觀察，在確保水位測量準確的前提下，將逐步取消定期補水，進一步減少撈渣機進水量。

（3）隨著機組負荷、汽溫等變化，撈渣機用水量始終處于動態變化的過程，需要進一步摸索經驗規律，不斷優化系統配置，在精細中不斷提升效益。

5 結語

660 MW撈渣機渣水系統技術改造響應了國家節能環保政策，改造完成后，基本實現了預期目標，達到節水節能目的。在確保設備安全穩定運行的基礎上，簡化系統運行方式，減少系統巡檢、維護工作量，降低了系統缺陷發生率。

本次撈渣機技術改造經驗為同類型機組提供了參考，新建發電廠如采用類似濕法除渣，可以考慮取消低壓水泵、緩沖水倉等設備，簡化系統，減少投資，降低后期運行維護費用。

[1]朱明善．工程熱力學[M]．北京：清華大學出版社，1995.

[2]任健.1 000 MW機組刮板撈渣機的無溢流改造[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，高級工程師，從事熱能動力工程技術和管理工作。