垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计总结探析

聂克泳

（深圳能源资源综合开发有限公司 广东深圳 518000）

垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计总结探析

聂克泳

（深圳能源资源综合开发有限公司 广东深圳 518000）

现代城市中对于生活垃圾的处理方式逐渐的实现了循环式的高效利用，利用垃圾焚烧发电逐渐成为非常主流的垃圾处理方式。在现代垃圾焚烧发电工程的设计中，它的设计效果是否优劣直接关系到整个项目工程的运营和实施，垃圾焚烧发电的锅炉给水系统的装置中，热力系统的设计合理性特别重要。本文主要对当前城市中生活垃圾焚烧发电厂锅炉的给水系统设计的总结进行了分析探讨。

垃圾焚烧发电；锅炉给水系统；设计总结；分析

在现代垃圾处理的众多方式中，垃圾焚烧发电方式被公认为是最有效的处理方式。垃圾焚烧发电处理方式是一种新型的垃圾处理方式具有无害化、资源化以及减量化三个独特的优势特点。目前在经济快速发展的推动下，人们的生活节奏加快，各种垃圾的产生也越来越多，垃圾焚烧发电工程也进入黄金时期。在垃圾焚烧发电工程的设计上，需要设计人员对各个系统构成有全面的把握，提高设计的水平和效率。给水管道在垃圾焚烧发电工程中有重要的作用，是三大管道之一，在热力系统中发挥着水分供给的作用，它的设计优劣直接决定着垃圾焚烧发电厂的正常经营。

1 给水除氧和给水系统的综述分析

给水系统中的气体是如何产生的？它主要有两种途径，一种是在补充水的作用下进入给水系统，一种是系统中设备在真空状态下的不严密处渗入的。

当水和气体发生接触时，会有一部分的气体溶入于水中。在给水溶解气体的构成中，氧气的危害程度相对来说较大，它可以对热力系统中设备以及汽水的管道进行化学腐蚀，使其使用性能和安全性大大降低，而且所有的不凝结气体在换热设备中会增加热阻，使传热效果恶化，进而致使其经济性下降。因此，给水除氧的作用就是把溶解于水中的气体进行清除，进而实现热力系统中各种设备的正常运行，从目前现状来看，主要有化学法和热力法两种除氧的方法。

垃圾焚烧发电厂中锅炉的给水系统除氧方法主要是热力法，这种方法的原理就是利用亨利定律道尔顿定律，通过气体在水中溶解和离析的规律来对混合气体全压力与各组气体分压力之间的关系进行分析，控制分压来实现溶解度的降低。这种方法中，除氧器是一个混合式的加热器，显示出了回热系统在热经济上的优势。为了避免垃圾焚烧锅炉中水温度的过高，锅炉的积水温度要控制在130℃左右，对应压力为0.27MPa，除氧器的型号为旋膜式。

给水系统是一个较为广泛的概念，涉及到诸多方面。它是从除氧器给水箱下降管入口到锅炉省煤器进口之间的管道和阀门以及各种附件的统一总称，囊括了低压给水系统和高压给水系统。它的工作原理是除氧水在水管的流动，从水箱流出然后进入到低压给水母管，再分开流入到并联的给水泵中，给水泵后面的管道为高压给水管道。

给水系统输送的水流量较大，压力也较高，它在整个垃圾焚烧发电系统中占有重要的地位，一旦发生故障，锅炉输水中断，则会直接影响到过路的正常运行，因此，给水系统的建设要求就是不论是在何种事故情况下，都能确保输水的连续性、稳定性。

2 给水系统的种类分析

现代的给水系统在科技的发展推动下，出现了众多的种类类型，在具体的选型确定上主要与发电厂的机组型式、容量以及主蒸汽系统的型式有关，当前垃圾焚烧发电厂中锅炉的个税系统主要的也是使用最为广泛的有以下两种：

2.1 切换母管制系统

这种系统就是把每台锅炉与其相对应的给水泵组成一个单元，在正常运行时，锅炉和泵成单元运行，在各个单元之间装有母管，母管与每一单元的相连接处设置有切换阀门，它的作用就是如果某一个单元泵出现故障时，可以在切换阀门由母管引来邻泵的给水的作用下，保障这一单元的锅炉给水正常稳定，而且这样也不会对母管引出的其它用水设备造成严重的影响。

2.2 单母管制系统

单母管制系统在母管方面有两根母管，即上文提到的低压给水母管和高压给水母管。给水泵出口的高压给水都引至一根给水母管进行集中后，再在此基础上，由这一母管引至锅炉省煤器；低压给水单母管上，有分段阀的串联，可以把母管划分为两端或两段以上的部分，可以把事故发生的范围充分的缩小，而且还可以在不影响到部分的正常运行情况下，对分段阀和母管本身进行检修检查，这样也就有效的提高了系统的运行安全性。需要注意的是在系统处于正常运行状态时，分段阀是处于开启的状态。

3 垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的设计

3.1 管道与支吊架的布置

锅炉给水管道作为垃圾焚烧发电厂的主要管道，在进行布置时要综合考虑各方面因素，保持与周围设备的统一协调，在阀门与附件的布置上要考虑到操作的简单性，便于检查维修工作的顺利开展。低压给水母管中对于分段阀的布置要尽量在高位，可以在阀门上增加阀门传动装置便于操作。在给水泵出口止回阀和截止阀的布置应设置在给水泵的周围，以水平的方式布置。锅炉给水系统的操作平台要根据操作的需求设置为立式结构，这是对垃圾焚烧发电厂的性质考虑的，垃圾焚烧发电厂的规模并不大，操作阀门的体积较小，这样的布置模式可以减少空间的占用，易于操作。

在给水管道方面，要保证其运行的稳定平稳，不会出现管道振动的问题，就必须要设置相应的导向支架和固定支架，而且管道自身的自然补偿吸收热膨胀也可以积极的采用。在对管道相关方面的数据进行柔性计算时，要把管道与设备相互连接时的管道端点处的附加移位、管道推力以及力矩都包含在内，最终计算的结果要适当，不能过大，过大的话会造成与其相连接的设备出现较大的应力或者是变形，从而影响到设备的正常运行。在垃圾焚烧发单厂的给水系统中，给水泵的进出口以及省煤器的进出口处都要求又标准的推力和力矩，基于此，与其相连接的给水管道布置要尽可能的有柔性，而且要在管道的合适位置设置相应的弹簧支吊架。

3.2 再循环管道的设计

在传统的给水管道再循环的设计中，往往是把再循环的管道总给水泵的出口止回阀与截止阀之间接出，这样的设计会造成当给水泵处于停泵的状态时，再循环管道的支线门处于开启

状态，而给水泵的出口阀门又是处于常开启的状态，这样的话很容易使给水母管的压力出现很大的波动，不利于系统的良好运行，因此再循环管道应在给水泵出口与止回阀之间连接，而且为了确保在停泵检修时再循环管道不会出现水流返回的现象，要在管道上设置止回阀。另外，也要保持再循环管道的设计压力处于稳定状态。

3.3 汽包内的给水加热器设计

垃圾焚烧发电工作中，会在锅炉汽包蒸汽侧安装一台给水加热器，高压给水在流向省煤器的过程中会有一部分的水流在电动三通阀的作用下进入到汽包内部，经过加热处理后再流入到省煤器中。这样做的目的就是在锅炉处于低负荷运行时，给水进入汽包的加热器后，可以使省煤器的给水温度提升，使排烟温度始终在190℃以上，这样也就可以很好的规避烟气低温腐蚀问题的出现。

4 结语

在当前的垃圾处理方式中，垃圾焚烧发电模式较为主流，它的构成部件中锅炉给水系统是其热力系统的重要核心部件，一般主要是由高压给水、低压给水、给水再循环管道系统三部分构成，对整个发电系统起着直接的影响作用。因此，相关管理者在应用此系统时一定要控制好水中氧气的含量，采取正确合理的除氧方法，再次计算上对给水管道的设计进行综合全面的掌控，把各个细节问题逐一排查，以保证垃圾焚烧发电工程中给水系统的稳定、高效运行。

[1]牛艳，酒德芳.论述生活垃圾焚烧发电厂的炉型选择[J].科技视界，2012,（28）：287-289.

[2]刘乃宝,孙倩.城市生活垃圾焚烧锅炉的开发与应用[J].工业锅炉,2010,（03）:22-25.

[3]陈善平,秦峰,孙向军,彭小军,刘开成,周洪权,朱加龙.垃圾焚烧发电厂余热锅炉蒸汽参数的比较研究 [J].黑龙江电力,2010,（03）: 204-208.

[4]倪进飞,李茂东,范贤振,廖艳芬.城市垃圾焚烧锅炉标准体系的构建[J].中国特种设备安全,2012,（05）:43-46.

图3 变频一拖二实现方式

PLC与变频器之间通过DP网络进行连接（看要求需有DP网络），考虑变频柜一拖二的方案中回路切换，控制柜需要提供220V控制信号驱动接触器，完成电机变频到工频的转换。

2.2.2 变频一拖二实现方式

实现方式如上图所示，为实现回路安全运行，1#泵工频开关QF1与1#泵变频开关QF4互锁，2#泵工频开关QF3与2#泵变频开关QF5互锁，1#泵变频开关QF4与2#泵变频开关QF5互锁。

正常工作时，以总管上压力信号为控制点，系统自动接通QF2和QF4，A#变频起动1#水泵，根据总管设定压力调整变频运行频率。当变频调整为50HZ时，总管压力依然没有满足要求，变频将接通QF1断开QF4，1#水泵自动转换到工频方式运行，同时接通QF5变频起动2#水泵，依然是根据总管设定压力调整变频运行频率，若变频调整到某一个频率时，总管压力满足设定要求，则保持当前状况运行。若当A#变频拖动2#水泵调整为50Hz时，总管压力依然没有满足要求，变频将2#水泵自动转换到工频方式运行。同时，由B#变频设备起动3#水泵，控制方式同上。

在循环泵系统总管压力大于设定要求时，系统自动控制B#变频设备拖动3#水泵，根据总管设定压力调整B#变频运行频率，若B#变频调整到某一个频率时（不低于25Hz），总管压力满足设定要求，则保持当前状况运行。否则，自动停止B#变频拖动的3#水泵运行。自控系统依然根据循环泵总管压力情况控制A#变频运行状况。

自控系统实现根据循环泵总管设定压力自动起停水泵和调整水泵运行频率。

2.3 结语

该恒压控制系统具有控制水泵出口总管压力恒定的供水功能，系统通过安装在出水管道上的压力传感器，实时将非电量的压力信号转换为电信号，输入可编程控制器的输入模块，经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的运行工况参数，有系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站的投运台数及变量的运行工况。

系统优点：

2.3.1.软起、软停：由于系统采用变频调速，可以通过设置变频器的参数来设定电机到达最高频率的时间和变频器运行频率降至0的时间。较之以往的启动和制动方式具有方便快捷，降低损耗，节约的特点。杜绝了水泵突然启停形成水锤效应对管网和设备的冲击。减少管网和设备的维护检修量。

2.3.2.多段速运行：通过变频器的参数设置可以实现多段速运行，多段速运行使供水系统能够对压力的变换做出更加灵敏的反映，可以更好的满足用水需求，大大节约了水资源和经济成本。

2.3.3.节能：由于采用变频调速，使电机的转速根据需要确定相应转速，从而节约了大量电能，降低了成本损耗，具有良好的经济和社会效益。

2.3.4.“休眠功能”：系统运行时经常会遇到用户用水量减小或不用水（如夜晚）的情况，这时为了节约水资源，该系统可以通过设置变频器的相应参数,当变频器的输出频率低于设定的休眠频率时，变频器会自动停止，即所谓的“休眠”；当变频器的输出频率高于苏醒频率时，变频器又会自动启动，同样达到节约能源的目的。

2.3.5.通讯功能：该系统具有与计算机的通讯功能，PLC变频器均有RS485接口，计算机可以与一台或多台系统通讯，并且通过现场总线技术实现供水系统的网络化控制，实时监测：电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各项参数，从而为供水系统的网络化控制提供极大的便利。

总而言之，该恒压控制系统实现了恒压控制、变频调速以及节能的目的，达到了预期的目的，相信通过改进本控制系统会更加优越。

参考文献

[1]高压大功率变频器技术原理与应用.人民邮电出版社.

[2]中(高)压力功率变频器应用手册.机械工业出版社.

[3]企业节能技术.化学工业出版社.

冯继红（1962—），女，天津，大专，部长，主要从事电气控制工作。