利用汽機凝結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，并對項目監測結果及節能量計算進行了論述。

關鍵詞：汽機凝結水;鍋爐;排渣;余熱

通過對電廠鍋爐排渣系統的研究，克服了改造前排渣系統存在的不足，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利用的閉路循環系統改為用汽輪機凝結水作為冷渣機的冷卻水，凝結水在冷渣機中吸收爐渣熱量后，送入除氧器進入熱力循環系統，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。經實例研究，該措施具有良好的節能效果，值得推廣。

一、鍋爐簡介

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

鍋爐是一種能量轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式，而經過鍋爐轉換，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。

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生產中的余熱傳遞給容器內的水，使水達到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設備。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，被引出應用。在燃燒設備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產生的高溫煙氣通過熱的傳播，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。

鍋爐整體的結構包括鍋爐本體、輔助設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、空氣預熱器、構架和爐墻等主要部件構成生產蒸汽的核心部分，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燃燒，并適于燃燒劣質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，并強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風爐。輔助設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、凝結水系統概述

凝結水系統的作用是將凝汽器回收汽輪機排汽，經凝結水泵加壓，送往除氧器，再到鍋爐繼續加熱，作為工質循環的一個必要環節，同時在此過程中也對凝結水進行加熱，回收了汽輪機中間的幾段抽汽加熱凝結水，增加了汽輪機的循環熱效率。

三、鍋爐除渣系統

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熱渣經冷水汽化后產生大量熱氣和灰塵，使廠房和現場污染嚴重，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子、驅動裝置、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，通過冷渣通道的轉子，高端設有進渣口，低端設有出渣口，進入冷渣機內的熱渣隨冷渣機的旋轉而轉動，并沿下坡滾落一定距離，隨著轉子的連續轉動，爐渣也在冷卻通道內連續滾動與交換面交替接觸，并將熱量傳遞給冷卻通道內的冷卻水，使爐渣逐漸冷卻降溫。

四、汽機凝結水回收鍋爐排渣余熱存在的問題

某企業是一家矸石熱電廠，既是資源綜合利用企業，又是熱電聯產企業。該企業建設規模為2臺50MW抽凝式汽輪發電機組，配3臺240t/h循環流化床鍋爐。年供電量5.5億kWh，設計年供熱能力298萬GJ。2臺機組蒸汽系統采用母管制，發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、云駕嶺社區、廠北化工廠、云駕嶺煤礦井口、工業洗衣房及附近居民等區域供熱，替代了該區域內的小鍋爐。

該公司3臺循環流化床鍋爐出廠設計排渣熱損失占鍋爐各項熱損失的7.9%，每臺鍋爐配2臺風水聯合滾筒式冷渣機。

該公司投產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2次因輸渣皮帶燒壞而造成鍋爐停爐事故，導致熱量白白浪費掉。

五、汽機凝結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能技術改造。原來冷渣機冷卻水用冷卻塔冷卻后循環使用的閉路循環系統，現改為采用汽機凝結水作為冷渣機的冷卻水。凝結水在冷渣機內吸收爐渣熱量后送到除氧器，進入熱力循環系統，從而達到充分利用鍋爐排渣熱量，實現燃料熱量的最大利用。

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

六、項目監測

1、監測方法：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、監測位置：冷渣機進出口。

3、監測儀器：流量計、溫度計、壓力計。

七、監測結果及節能量計算

測試數據均為現場實測有效數據的平均值，如表1所示。

汽機凝結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#汽機凝結水初始平均溫度為47.58℃，經冷渣機后上升為72.30℃。

節能量計算的依據為：凝結水作為冷渣機的冷卻水，凝結水在進出冷渣機的過程中溫度升高，利用焓值差及凝結水流量計算凝結水所吸收的熱量，再折合成標準煤，節能量數據統計與計算如表2所示。

該項目改造完成后，運行穩定。該公司鍋爐排渣余熱利用的項目帶來顯著的節能效果和經濟效益，該措施值得推廣應用。

參考文獻：

[1]姜文斌.鍋爐排渣余熱利用的研究與應用[J].科技與向導，2015（10）.

[2]陶英川.利用汽機凝結水回收鍋爐排渣余熱[J].節能，2015（05）.