热电联供电厂CFB冷渣器余热回收利用关键技术研究与应用

李涛 李中海 孟凡茂

摘 要： CFB锅炉冷渣器原使用开式冷却塔，锅炉排渣温度高、热损失大，余热全部排至大气，浪费热能且污染环境。“热电联供电厂CFB冷渣器余热回收利用关键技术研究与应用”项目是响应国家产业政策，为提高机组热效率、降低能耗，同时减少对环境的热污染，根据企业需求，于2019年1月立项自主开展的研发项目。该项目对冷渣器冷却水系统进行技術改造，将原来冷渣器开式冷却水循环系统改为封闭式热力循环系统，利用热力系统的低热凝结水冷却冷渣器热渣，提高凝结水温度，减少机组抽汽量，增加发电量，同时避免了冷渣器冷却系统工艺环节的热污染，实现了节能减排的目的。

关键词： 环保;热污染;余热回收利用

【中图分类号】TQ172 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）22-0173-01

引言：电冶分公司三台CFB锅炉冷渣器冷却系统原设计为开式冷却系统，该系统的冷却水由反渗透制水系统提供，冷却方式为开式玻璃钢冷却塔降温。该冷却系统由于出力小，不能满足三台锅炉冷渣器运行需要，在运行中经常靠直接排放红渣维持生产。这种方式威胁职工安全，易产生扬尘污染。玻璃钢冷却塔使用除盐水作为冷却工质，除盐水在冷渣器吸热后排至玻璃钢冷却塔通风散热，热能直排至大气，不仅浪费除盐水及热能，也产生热污染。由于该冷却系统热能浪费大、冷却水消耗多、水质环境易污染等缺点，因此决定对该冷却系统进行技术研究改造。

1 技术方案

通过研究分析，技改组决定使用汽轮机凝结水作为冷渣器冷却水，凝结水在吸收冷渣器热能提升焓值，再重新回到汽轮机汽水系统，全系统为闭合系统。冷渣器冷却水量要求为85t/h（冷却水水温为50℃工况下），汽轮机凝结水量为90-100t/h水温为40℃-50℃（汽轮机额定出力工况下），远可以满足冷渣器冷却水技术要求。该技术方案可利用凝结水吸收冷渣器内热渣余热，凝结水焓值得到提升后重回到水汽系统（#2低压加热器）继续运行，减少用于加热凝结水的汽轮机抽汽，提升了机组热经济性。

2 工艺流程改造方案

2.1 改造前凝结水系统流程：

汽轮机凝汽器——凝结水泵——轴封加热器——1#低压加热器——2#机低压加热器——除氧器——给水泵——1#高压加热器——2#高压加热器——锅炉。

2.2 改造前冷渣器冷却水系统流程：

除盐水开式冷却塔冷渣器冷渣器

2.3 改造后冷渣器冷却水系统工艺流程：

汽轮机凝汽器——凝结水泵——轴封加热器——锅炉冷渣器——2#机低压加热器——除氧器。

工艺流程改造后，简化、合并了凝结水与冷渣器冷却水系统，使一个系统起到原来两个系统的作用，不但有利于日常的巡回检查和维护保养，而且更方便了职工的操作，节省人力物力。

工艺流程改造后，冷渣器的冷却水系统与凝结水系统进行有机组合，不仅保证了冷渣器的长期稳定运行，减少了除盐水的污染和蒸发浪费，而且凝结水在冷渣器内吸取热量，进入凝结水系统循环，减少了1#低压加热器的投运，既吸收了热渣的余热又节省了低压加热器所需蒸汽，同时避免了该工艺环节对环境的热污染，起到良好的节能减排效果。

3 技术改造要求

本次技术改造将1#锅炉冷渣器的开式冷却系统改为闭式循环系统。冷渣器冷却水由汽轮机凝结水供给，凝结水在冷渣器中吸热后，回到汽机热力系统继续运行。主要涉及冷渣器进水管和回水管的架设安装，以及管道与凝结水系统、与冷渣器冷却水系统的连接。

冷渣器进水管和回水管的架设安装要根据现场实际环境进行测量，以架空为主，采用一进一回两条管道并行的模式，符合生产现场便于操作和检修的要求，并且要做到横平竖直，做好保温。管道与凝结水系统连接主要包括：1#低加进口管上开口焊接进水管，并加装一只电动门和一只手动门。1#低加出口管上开口焊接回水管，并加装一只手动门和一只电动门。管道与冷渣器冷却水系统的连接主要包括：两台冷渣器冷却水系统采用并联方式，每台冷渣器配进水电动门一只，手动门一只，出水手动门一只，出水电动门一只。确保单台冷渣器也能够投入运行。

4 项目实施效果

4.1 经济性

4.1.1 利用冷渣器热量，提高凝结水的温度。

技术改造后，通过凝结水吸收了锅炉冷渣器热渣的热量，被吸收的热量随着凝结水重新回到机组热力系统，继续在2#低压加热器中吸热后进入除氧器。有效利用了锅炉热渣的余热，避免了原冷却系统对环境的热污染。改造后仅利用冷渣器的热量可将凝结水温度由45℃升至70℃，每年可节约标煤2635吨。

计算方法如下：凝结水初始温度t1=45℃，经过冷渣器后凝结水温度t2=70℃。水的比热容C=4.2*103j/kg*℃，经过冷渣器的凝结水每小时85吨。

①凝结水每小时从冷渣器中吸收的热量为：

Q = C*m*△t=m*C*（t2-t1=85*1000*4.2*1000*（70-45）=8925*106j=8925*103kj;

②标煤的发热量为29271kj/kg，则年可节标煤（按年运行7200h计算）：M=Q*24*30*12/29271=8925*1000*7200/29271=2195吨

4.1.2 无需再投入1#低压加热器，节约蒸汽消耗，提高发电量。

改造完成后，退出1#低压加热器运行，这样正常运行情况下，1#低压加热器的汽侧就不需再投入。按照1#低压加热器的运行时每小时消耗蒸汽1.5吨计算，可发电150kwh，每年可多发电150*7200=108万kwh。

4.1.3 减少两台冷却水循环泵的投入，节省厂用电。

改造后，原冷渣器冷却水循环泵就被凝结水泵所代替，无需再运转。每台循环泵的功率为25kw，按照原设计的一用一备进行计算则每年可节约厂用电=25*7200=18万kwh。

4.1.4 节约除盐水。

原冷却系统为开式循环，冷却水随热量蒸发的大气中，加之系统不可避免的泄露，造成除盐水的大量损耗。改造后则冷却水全部回收，杜绝了除盐水的污染和损耗。保守估计每天因为冷渣器消耗除盐水60吨，每年消耗除盐水60*30*10=18000吨。

4.2 环保性。

大气热污染损害环境质量，进而又影响人类生产、生活，降低热污染的有效途径之一就是废热的有效综合利用。本项目利用凝结水吸收锅炉炉渣余热，提升焓值的凝结水重新回到机组热力系统，提升了机组热经济性。通过改变原有工艺流程，有效避免了该工艺环节造成的热污染，减少了热电厂对环境的污染。