循環(huán)流化床鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)研究

　　循環(huán)流化床鍋爐CFB（Circulating Fluidizedbed Boiler），具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物（NOx）排放低、易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)際上公認(rèn)的商業(yè)化程度最好的潔凈煤技術(shù)之一。

　　循環(huán)流化床鍋爐不同于煤粉鍋爐，爐內(nèi)布置有大量的床料和耐火耐磨材料，其蓄熱量非常大。在全廠非正常失電情況下，蓄熱會(huì)造成爐內(nèi)的汽水混合物及水被不斷加熱，通過(guò)對(duì)空排汽或汽機(jī)旁路蒸發(fā)。如不及時(shí)向鍋爐補(bǔ)充給水，隨著時(shí)間的增加，爐內(nèi)存水（包括汽水混合物）將不斷減少，造成鍋爐受熱面超溫?fù)p壞。

　　國(guó)內(nèi)早期引進(jìn)型循環(huán)流化床鍋爐均設(shè)置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，但因其系統(tǒng)復(fù)雜、使用頻率低、維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題，在后期自主研發(fā)的循環(huán)流化床鍋爐一般不再設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。

　　1 循環(huán)流化床鍋爐常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)

　　國(guó)內(nèi)引進(jìn)型循環(huán)流化床鍋爐均設(shè)置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，設(shè)置此系統(tǒng)的初衷是循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)及熱回路內(nèi)有大量的物料。當(dāng)電廠失電時(shí)，這些高溫物料將熱量傳遞給水冷壁、尾部包墻、外置式換熱器等受熱面。而此時(shí)無(wú)法給鍋爐補(bǔ)水，尤其在外置床內(nèi)，由于床內(nèi)存在大量的熱物料，蓄熱量大，受熱面管子完全浸泡在熱物料中，即使受熱面內(nèi)通過(guò)一定量的蒸汽也難以使受熱面冷卻到安全的壁溫，有可能造成受熱面超溫爆管。為了保護(hù)外置式換熱器內(nèi)的受熱面，在裝有外置床的循環(huán)流化床鍋爐上，都設(shè)置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，如云南巡檢司電廠、云南紅河電廠等。

　　國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的300MW循環(huán)流化床鍋爐，如廣東寶麗華300MW機(jī)組、淮北臨渙煤泥矸石電廠一期300MW機(jī)組等工程參照引進(jìn)技術(shù)也設(shè)置了同樣的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

　　2臺(tái)機(jī)組公用1套緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，配置1臺(tái)大功率的柴油機(jī)，1套高壓頭低流量的水泵，1個(gè)1000m3的緊急補(bǔ)水箱等。當(dāng)全廠失電，鍋爐主給水泵不能工作時(shí)，將主廠房外緊急補(bǔ)水箱中的除鹽水通過(guò)緊急補(bǔ)水泵補(bǔ)入鍋爐。常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)備配置見(jiàn)表1。

　　據(jù)電廠反應(yīng)，為保證在事故情況下緊急補(bǔ)水泵能夠及時(shí)可靠投運(yùn)，要求泵組每周至少檢測(cè)1次，測(cè)試時(shí)間不少于1h，每月的測(cè)試時(shí)間不得少于12h，運(yùn)行成本非常高。即使出現(xiàn)全廠失電情況，啟動(dòng)鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，也因補(bǔ)水溫度

　?。ㄋ疁?0℃）太低還是會(huì)造成受熱面損害。因此，近年來(lái)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組已不再設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。

　　2 循環(huán)流化床鍋爐新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)

　　超臨界流化床鍋爐，由于沒(méi)有汽包，鍋爐的水容積較亞臨界循環(huán)流化床鍋爐小，如不設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，出現(xiàn)全廠非正常失電，造成的受熱面損失較亞臨界機(jī)組大很多，預(yù)計(jì)修復(fù)時(shí)間在20天以上，費(fèi)用在300萬(wàn)元左右，同時(shí)因停機(jī)造成發(fā)電的損失在千萬(wàn)元以上。如采用常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，不僅投資增加很多，同樣還會(huì)因水溫太低造成鍋爐受熱面損壞。

　　作者經(jīng)過(guò)深入研究，提出了一種適合循環(huán)流化床鍋爐的新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2。

　　新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，是利用電廠已有的給水系統(tǒng)設(shè)備及其管道，實(shí)現(xiàn)全廠非正常失電情況下的緊急補(bǔ)水功能。

　　電廠給水系統(tǒng)配置汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵，汽動(dòng)給水泵為運(yùn)行泵，容量為1×100%或2×50%;電動(dòng)給水泵1臺(tái)機(jī)組公用1臺(tái)，容量為30%的啟動(dòng)備用電動(dòng)泵。

　　機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，除氧器內(nèi)180℃左右的熱水經(jīng)汽動(dòng)給水泵、給水三通閥、主給水管道、3臺(tái)高壓加熱器、給水操作臺(tái)進(jìn)入鍋爐省煤器。

　　全廠失電時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵（由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)），將除氧器內(nèi)的熱水經(jīng)給水三通閥、給水旁路管道、給水操作臺(tái)進(jìn)入鍋爐。泵的進(jìn)出口電動(dòng)關(guān)斷閥、給水三通閥、給水操作臺(tái)電動(dòng)關(guān)斷閥等均帶有保安電源，能夠保證及時(shí)打開(kāi)。除氧器內(nèi)的熱水在1h內(nèi)送至鍋爐，保證鍋爐受熱面及時(shí)冷卻不超溫，同時(shí)因進(jìn)入鍋爐的是180℃左右的熱水，鍋爐受熱面不會(huì)因水溫過(guò)低而損壞。新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，不需另外設(shè)置緊急補(bǔ)水箱、緊急補(bǔ)水泵及其管道系統(tǒng)等，僅利用廠內(nèi)現(xiàn)有的給水系統(tǒng)設(shè)備及管道系統(tǒng)，在電氣、控制等方面做一些改動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)相同的功能。新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)備配置見(jiàn)表2。

　　3 兩種緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的比較

　　新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)與常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)比較，

　　系統(tǒng)簡(jiǎn)單，檢修維護(hù)工作量小，應(yīng)用效果良好，具體對(duì)比見(jiàn)表3。

　　4 結(jié)論

　　循環(huán)流化床常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)初投資2000萬(wàn)元，但實(shí)際設(shè)備管道系統(tǒng)僅是一種擺設(shè)，真正啟用時(shí)無(wú)法起到緊急補(bǔ)水的作用，依然會(huì)損壞鍋爐的受熱面，還需修復(fù)費(fèi)用及每個(gè)月的測(cè)試費(fèi)用，所以很多循環(huán)流化床機(jī)組的電廠不設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。但是，對(duì)于超臨界流化床鍋爐，由于沒(méi)有汽包，鍋爐的水容積小，在全廠失電情況下，大量的床料和耐火耐磨材料的蓄熱會(huì)造成爐內(nèi)的汽水混合物及水被不斷加熱蒸發(fā)，如受熱面不能及時(shí)冷卻，將造成鍋爐受熱面超溫?fù)p壞。對(duì)于350MW超臨界機(jī)組，一次全廠失電事故預(yù)計(jì)的修理費(fèi)用及電量損失費(fèi)用在1000萬(wàn)元以上。新型緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，不需另外設(shè)置緊急補(bǔ)水箱、緊急補(bǔ)水泵及其管道系統(tǒng)等，僅利用廠內(nèi)現(xiàn)有的給水系統(tǒng)設(shè)備及管道系統(tǒng)，在電氣、控制等方面做一些改動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)與常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)相同的功能。

　　綜上所述，對(duì)于超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組，建議采用新型的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，雖然初投資較常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)增加2000多萬(wàn)元，但遇到全廠失電的情況下，可以真正起到緊急補(bǔ)水的作用，避免不必要的損失。