600 MW机组渣水系统零排放的技术改造

万其武

(大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

0 引言

当前，燃煤发电厂面临着越来越严厉的环保政策，国家对燃煤发电厂实现废水零排放的要求已排出倒逼时间表，环境保护工作刻不容缓。

锅炉燃烧过程中产生干灰，90 %的干灰进入电除尘被收集，10 %的干灰落入炉膛底部，经下部的捞渣机水箱浸润后变成湿渣外运。捞渣机水箱既起到浸润干灰的作用，又作为水封起到防止冷风漏入炉膛破坏燃烧的作用。长期以来，由于聚焦于机组安全问题，为防止水封破坏，一直选择保持水封槽大流量溢流的运行方式。溢流的灰渣废水经过2级废水泵外排，既浪费了大量的水资源和电能，又破坏了环境。面对国家采取的“零排放” 的严厉环保政策，这种溢流运行方式已严重威胁到燃煤电厂的生存。

1 系统状况

1.1 炉底水封

炉底水封分2层：第1层是炉底水封槽，第2层是捞渣机水封槽。炉底水封槽是指炉本体与渣井之间的水封，槽深800 mm。锅炉冷态时，插板插入水中深度200 mm；锅炉热态时，依据锅炉的膨胀量而定，一般膨胀后约伸长250 mm；捞渣机水箱深度2 400 mm，插板插入深度约350 mm(指水封槽满水、持续溢流情况下)。

1.2 溢流水

外界水封补水进入炉底水封槽，始终保持溢流，起到炉本体与渣井之间的密封作用，同时溢流的水自然落到捞渣机水箱，作为捞渣机水封的补水。为确保锅炉燃烧不被破坏，长期以来，始终保持大流量的溢流，多余的溢流水排至炉底的废水池，经过渣水泵外排至灰浆池，再由灰浆泵外排至灰场。

2 改造思路

寻求一种运行方式，保持炉底水封、捞渣机水封水位始终处于合适的高度，既能起到水封的作用，又不发生溢流，达到某种供水的动态平衡，实现废水零排放的环保要求，亦可节约大量的厂用电量。

3 改造中存在的技术风险

按照上述设想的运行方式，炉底水封槽、捞渣机水箱由持续溢流运行方式变为维持水位，可保持不溢流的运行方式。由于改变了运行方式，难以满足捞渣机水箱的水温不超过60 ℃的要求，有可能带来以下风险：

(1) 产生蒸汽，影响燃烧；

(2) 捞渣机人孔门胶垫不耐高温易损坏；

(3) 水温高对后续的处理设备(如渣水泵等)都提出更高要求；

(4) 不利于设备安全运行，对燃烧产生的灰渣不能很好的分离；

(5) 落大焦时热水喷出伤人，对大块焦的冷却不好。

以上5条风险，没有现成的技术数据可做考证，必须自行开展试验，以验证这种运行方式对炉膛燃烧情况造成的影响，水封槽水温升高情况以及灰渣的分离及裂解情况。只有排除以上所有的可能风险，才有技术改造的可行性，并取得有效的经济性。

4 改造前的数据收集

4.1 试验前的数据采集

保持现有水封补水量不变，在不同负荷段，测量渣井水封槽、捞渣机水封槽水温，并做好记录，同时记录渣水循环泵电流，分析耗水量的变化，如表1所示。

表1 不同负荷段的试验数据

4.2 试验过程

要求集控运行人员配合，加强炉膛负压监视。由除灰运行人员手动关闭炉底水封补水门(视负荷情况、水封槽液位降低情况，决定需要关闭多长时间，以不影响炉膛负压为准则，发生负压波动或其他异常时，及时终止试验，恢复原方式)，用以分析判断水封槽水温升情况及对炉膛燃烧的影响。

由于停止补水，水位开始下降，水温开始升高，具体试验数据如表2所示。

表2 渣井水封槽关闭前后的试验数据

水封补水门关闭后，捞渣机很快不溢流，停运炉底废水池的渣水循环泵。试验时间40—50 min，捞渣机水箱液位降低了约120 mm，水温升高了2—3 ℃；由于无法看到渣井水封的液位，只能手摸感知，发现液位略有降低，温度变化不大。在试验期间，炉膛的负压正常，燃烧状况没有发生任何变化。

4.3 实验结论

通过实验可以看出，采用间断供水方式，可维持水封槽水位在一个安全的液位区间，保证既不发生溢流，也不会因水位低而破坏水封、影响燃烧，且对整个除渣系统和锅炉燃烧系统没有造成任何的影响。通过实验获得的数据，初步证明了改造方案的可行性。

5 改造前的准备工作

5.1 改造的基本原则

确保机组安全运行是改造的基本原则。虽然通过试验论证了方案的可行性，但由于涉及整个机组安全运行问题，稍有差池，就会造成炉底水封破坏，涉及机组非停事件，而任何的改造工作都不能牺牲机组的安全运行。

5.2 加装设备

原系统之所以保持大流量的溢流，是因为测量监视手段跟不上，只有通过用最大补水量的安全运行方式，来满足各种工况下的补水需要，以牺牲经济性来换取安全性。此次改造必须做到系统设备远方可监控、调节要自动，为此需要加装以下设备：

(1) 渣井水封槽加装液位计，实现渣井水封槽液位监控(进DCS)；

(2) 捞渣机水箱加装液位计，实现捞渣机箱体液位监控(进DCS)；

(3) 炉底水封补水电动门换为电动调门，实现液位自动控制(进DCS)；

(4) 水封槽增设温度测量仪，作为辅助判别调控手段(进DCS)。

5.3 液位整定值的依据数据

根据炉底水封的参数介绍，可以确定出各个设定值；待运行一段时间后，进一步优化确定最终的设定值。

5.4 炉底水封补水电动调门动作初步逻辑

渣井水封和捞渣机水封液位均满足液位上限要求时，调门关闭；渣井水封和捞渣机水封液位任一值达到下限值时，开启调门进行补水。

5.5 辅助要求

为确保渣井水封和捞渣机水封不出现水封破坏，影响炉膛燃烧，务必要保证测量、控制可靠。为此水封槽要加装监控探头，进行辅助监视，以便在液位调节失灵时，及时进行手动补水干预。另外，渣井水封槽和捞渣机水封槽要设温度测点，当温度达到某一高限时，进行自动补水或手动补水。

6 试运实施

(1) 改造工作于2015-10-05施工完成，并在3天后开展调试试运行。

(2) 制定详细的安全措施。运行成立试运小组，按措施执行试运方案，保持就地、远方连续监视，一旦出现异常苗头，立即终止试验，恢复原方式，待查明原因后继续。

(3) 试运行时，热控、检修人员到场，确保测量值准确可靠，补水调门动作灵敏。

(4) 记录水温升高值、液位动作值，并与设定值比较，同时观察记录炉膛燃烧情况。

(5) 经过一段时间的运行观察，确认改造方案取得了预期的效果。

7 改造效益分析

7.1 机组渣水系统实现了环保零排放

通过技术改造，该电厂机组渣水系统取消了水封槽大流量溢流方式，做到了系统设备远方可监控、调节要自动，实现了环保零排放的要求。

7.2 单台机组年节约水量

改造前，渣水系统需连续补水，补水量为150 t/h，按年运行7 500 h计，每年需水量112.5万t。改造后，采用间断补水，每小时只需补水10 min，耗水量是改造前的1/6，每年需18.75万t。改造后，年节约水量93.75万t。

7.3 单台机组年节约厂用电量

改造前，溢流至废水池的渣水需要渣水泵输送至灰浆池，再由灰浆泵输送至灰场。改造后，将节省大量废水输送电量。