600 MW機(jī)組渣水系統(tǒng)零排放的技術(shù)改造

萬(wàn)其武

(大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

0 引言

當(dāng)前，燃煤發(fā)電廠面臨著越來(lái)越嚴(yán)厲的環(huán)保政策，國(guó)家對(duì)燃煤發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放的要求已排出倒逼時(shí)間表，環(huán)境保護(hù)工作刻不容緩。

鍋爐燃燒過(guò)程中產(chǎn)生干灰，90 %的干灰進(jìn)入電除塵被收集，10 %的干灰落入爐膛底部，經(jīng)下部的撈渣機(jī)水箱浸潤(rùn)后變成濕渣外運(yùn)。撈渣機(jī)水箱既起到浸潤(rùn)干灰的作用，又作為水封起到防止冷風(fēng)漏入爐膛破壞燃燒的作用。長(zhǎng)期以來(lái)，由于聚焦于機(jī)組安全問(wèn)題，為防止水封破壞，一直選擇保持水封槽大流量溢流的運(yùn)行方式。溢流的灰渣廢水經(jīng)過(guò)2級(jí)廢水泵外排，既浪費(fèi)了大量的水資源和電能，又破壞了環(huán)境。面對(duì)國(guó)家采取的“零排放” 的嚴(yán)厲環(huán)保政策，這種溢流運(yùn)行方式已嚴(yán)重威脅到燃煤電廠的生存。

1 系統(tǒng)狀況

1.1 爐底水封

爐底水封分2層：第1層是爐底水封槽，第2層是撈渣機(jī)水封槽。爐底水封槽是指爐本體與渣井之間的水封，槽深800 mm。鍋爐冷態(tài)時(shí)，插板插入水中深度200 mm；鍋爐熱態(tài)時(shí)，依據(jù)鍋爐的膨脹量而定，一般膨脹后約伸長(zhǎng)250 mm；撈渣機(jī)水箱深度2 400 mm，插板插入深度約350 mm(指水封槽滿水、持續(xù)溢流情況下)。

1.2 溢流水

外界水封補(bǔ)水進(jìn)入爐底水封槽，始終保持溢流，起到爐本體與渣井之間的密封作用，同時(shí)溢流的水自然落到撈渣機(jī)水箱，作為撈渣機(jī)水封的補(bǔ)水。為確保鍋爐燃燒不被破壞，長(zhǎng)期以來(lái)，始終保持大流量的溢流，多余的溢流水排至爐底的廢水池，經(jīng)過(guò)渣水泵外排至灰漿池，再由灰漿泵外排至灰場(chǎng)。

2 改造思路

尋求一種運(yùn)行方式，保持爐底水封、撈渣機(jī)水封水位始終處于合適的高度，既能起到水封的作用，又不發(fā)生溢流，達(dá)到某種供水的動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)廢水零排放的環(huán)保要求，亦可節(jié)約大量的廠用電量。

3 改造中存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

按照上述設(shè)想的運(yùn)行方式，爐底水封槽、撈渣機(jī)水箱由持續(xù)溢流運(yùn)行方式變?yōu)榫S持水位，可保持不溢流的運(yùn)行方式。由于改變了運(yùn)行方式，難以滿足撈渣機(jī)水箱的水溫不超過(guò)60 ℃的要求，有可能帶來(lái)以下風(fēng)險(xiǎn)：

(1) 產(chǎn)生蒸汽，影響燃燒；

(2) 撈渣機(jī)人孔門(mén)膠墊不耐高溫易損壞；

(3) 水溫高對(duì)后續(xù)的處理設(shè)備(如渣水泵等)都提出更高要求；

(4) 不利于設(shè)備安全運(yùn)行，對(duì)燃燒產(chǎn)生的灰渣不能很好的分離；

(5) 落大焦時(shí)熱水噴出傷人，對(duì)大塊焦的冷卻不好。

以上5條風(fēng)險(xiǎn)，沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)數(shù)據(jù)可做考證，必須自行開(kāi)展試驗(yàn)，以驗(yàn)證這種運(yùn)行方式對(duì)爐膛燃燒情況造成的影響，水封槽水溫升高情況以及灰渣的分離及裂解情況。只有排除以上所有的可能風(fēng)險(xiǎn)，才有技術(shù)改造的可行性，并取得有效的經(jīng)濟(jì)性。

4 改造前的數(shù)據(jù)收集

4.1 試驗(yàn)前的數(shù)據(jù)采集

保持現(xiàn)有水封補(bǔ)水量不變，在不同負(fù)荷段，測(cè)量渣井水封槽、撈渣機(jī)水封槽水溫，并做好記錄，同時(shí)記錄渣水循環(huán)泵電流，分析耗水量的變化，如表1所示。

表1 不同負(fù)荷段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.2 試驗(yàn)過(guò)程

要求集控運(yùn)行人員配合，加強(qiáng)爐膛負(fù)壓監(jiān)視。由除灰運(yùn)行人員手動(dòng)關(guān)閉爐底水封補(bǔ)水門(mén)(視負(fù)荷情況、水封槽液位降低情況，決定需要關(guān)閉多長(zhǎng)時(shí)間，以不影響爐膛負(fù)壓為準(zhǔn)則，發(fā)生負(fù)壓波動(dòng)或其他異常時(shí)，及時(shí)終止試驗(yàn)，恢復(fù)原方式)，用以分析判斷水封槽水溫升情況及對(duì)爐膛燃燒的影響。

由于停止補(bǔ)水，水位開(kāi)始下降，水溫開(kāi)始升高，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 渣井水封槽關(guān)閉前后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

水封補(bǔ)水門(mén)關(guān)閉后，撈渣機(jī)很快不溢流，停運(yùn)爐底廢水池的渣水循環(huán)泵。試驗(yàn)時(shí)間40—50 min，撈渣機(jī)水箱液位降低了約120 mm，水溫升高了2—3 ℃；由于無(wú)法看到渣井水封的液位，只能手摸感知，發(fā)現(xiàn)液位略有降低，溫度變化不大。在試驗(yàn)期間，爐膛的負(fù)壓正常，燃燒狀況沒(méi)有發(fā)生任何變化。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，采用間斷供水方式，可維持水封槽水位在一個(gè)安全的液位區(qū)間，保證既不發(fā)生溢流，也不會(huì)因水位低而破壞水封、影響燃燒，且對(duì)整個(gè)除渣系統(tǒng)和鍋爐燃燒系統(tǒng)沒(méi)有造成任何的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，初步證明了改造方案的可行性。

5 改造前的準(zhǔn)備工作

5.1 改造的基本原則

確保機(jī)組安全運(yùn)行是改造的基本原則。雖然通過(guò)試驗(yàn)論證了方案的可行性，但由于涉及整個(gè)機(jī)組安全運(yùn)行問(wèn)題，稍有差池，就會(huì)造成爐底水封破壞，涉及機(jī)組非停事件，而任何的改造工作都不能犧牲機(jī)組的安全運(yùn)行。

5.2 加裝設(shè)備

原系統(tǒng)之所以保持大流量的溢流，是因?yàn)闇y(cè)量監(jiān)視手段跟不上，只有通過(guò)用最大補(bǔ)水量的安全運(yùn)行方式，來(lái)滿足各種工況下的補(bǔ)水需要，以犧牲經(jīng)濟(jì)性來(lái)?yè)Q取安全性。此次改造必須做到系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)方可監(jiān)控、調(diào)節(jié)要自動(dòng)，為此需要加裝以下設(shè)備：

(1) 渣井水封槽加裝液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)渣井水封槽液位監(jiān)控(進(jìn)DCS)；

(2) 撈渣機(jī)水箱加裝液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)撈渣機(jī)箱體液位監(jiān)控(進(jìn)DCS)；

(3) 爐底水封補(bǔ)水電動(dòng)門(mén)換為電動(dòng)調(diào)門(mén)，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制(進(jìn)DCS)；

(4) 水封槽增設(shè)溫度測(cè)量?jī)x，作為輔助判別調(diào)控手段(進(jìn)DCS)。

5.3 液位整定值的依據(jù)數(shù)據(jù)

根據(jù)爐底水封的參數(shù)介紹，可以確定出各個(gè)設(shè)定值；待運(yùn)行一段時(shí)間后，進(jìn)一步優(yōu)化確定最終的設(shè)定值。

5.4 爐底水封補(bǔ)水電動(dòng)調(diào)門(mén)動(dòng)作初步邏輯

渣井水封和撈渣機(jī)水封液位均滿足液位上限要求時(shí)，調(diào)門(mén)關(guān)閉；渣井水封和撈渣機(jī)水封液位任一值達(dá)到下限值時(shí)，開(kāi)啟調(diào)門(mén)進(jìn)行補(bǔ)水。

5.5 輔助要求

為確保渣井水封和撈渣機(jī)水封不出現(xiàn)水封破壞，影響爐膛燃燒，務(wù)必要保證測(cè)量、控制可靠。為此水封槽要加裝監(jiān)控探頭，進(jìn)行輔助監(jiān)視，以便在液位調(diào)節(jié)失靈時(shí)，及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)補(bǔ)水干預(yù)。另外，渣井水封槽和撈渣機(jī)水封槽要設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，當(dāng)溫度達(dá)到某一高限時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水或手動(dòng)補(bǔ)水。

6 試運(yùn)實(shí)施

(1) 改造工作于2015-10-05施工完成，并在3天后開(kāi)展調(diào)試試運(yùn)行。

(2) 制定詳細(xì)的安全措施。運(yùn)行成立試運(yùn)小組，按措施執(zhí)行試運(yùn)方案，保持就地、遠(yuǎn)方連續(xù)監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常苗頭，立即終止試驗(yàn)，恢復(fù)原方式，待查明原因后繼續(xù)。

(3) 試運(yùn)行時(shí)，熱控、檢修人員到場(chǎng)，確保測(cè)量值準(zhǔn)確可靠，補(bǔ)水調(diào)門(mén)動(dòng)作靈敏。

(4) 記錄水溫升高值、液位動(dòng)作值，并與設(shè)定值比較，同時(shí)觀察記錄爐膛燃燒情況。

(5) 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，確認(rèn)改造方案取得了預(yù)期的效果。

7 改造效益分析

7.1 機(jī)組渣水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)保零排放

通過(guò)技術(shù)改造，該電廠機(jī)組渣水系統(tǒng)取消了水封槽大流量溢流方式，做到了系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)方可監(jiān)控、調(diào)節(jié)要自動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保零排放的要求。

7.2 單臺(tái)機(jī)組年節(jié)約水量

改造前，渣水系統(tǒng)需連續(xù)補(bǔ)水，補(bǔ)水量為150 t/h，按年運(yùn)行7 500 h計(jì)，每年需水量112.5萬(wàn)t。改造后，采用間斷補(bǔ)水，每小時(shí)只需補(bǔ)水10 min，耗水量是改造前的1/6，每年需18.75萬(wàn)t。改造后，年節(jié)約水量93.75萬(wàn)t。

7.3 單臺(tái)機(jī)組年節(jié)約廠用電量

改造前，溢流至廢水池的渣水需要渣水泵輸送至灰漿池，再由灰漿泵輸送至灰場(chǎng)。改造后，將節(jié)省大量廢水輸送電量。