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，蓄熱會造成爐內(nèi)的汽水混合物及水被不斷加熱，通過對空排汽或汽機(jī)旁路蒸發(fā)。如不及時向鍋爐補(bǔ)充給水，隨著時間的增加，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，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。而此時無法給鍋爐補(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)流程見圖1。

2臺機(jī)組公用1套緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，配置1臺大功率的柴油機(jī)，1套高壓頭低流量的水泵，1個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，將主廠房外緊急補(bǔ)水箱中的除鹽水通過緊急補(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)水泵能夠及時可靠投運(yùn)，要求泵組每周至少檢測1次，測試時間不少于1h，每月的測試時間不得少于12h，運(yùn)行成本非常高。即使出現(xiàn)全廠失電情況，啟動鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，也因補(bǔ)水溫度

(水溫20℃)太低還是會造成受熱面損害。因此，近年來循環(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)計修復(fù)時間在20天以上，費(fèi)用在300萬元左右，同時因停機(jī)造成發(fā)電的損失在千萬元以上。如采用常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，不僅投資增加很多，同樣還會因水溫太低造成鍋爐受熱面損壞。

作者經(jīng)過深入研究，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)配置汽動給水泵和電動給水泵，汽動給水泵為運(yùn)行泵，容量為1×100%或2×50%;電動給水泵1臺機(jī)組公用1臺，容量為30%的啟動備用電動泵。

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

全廠失電時，啟動電動給水泵(由柴油發(fā)動機(jī)驅(qū)動)，將除氧器內(nèi)的熱水經(jīng)給水三通閥、給水旁路管道、給水操作臺進(jìn)入鍋爐。泵的進(jìn)出口電動關(guān)斷閥、給水三通閥、給水操作臺電動關(guān)斷閥等均帶有保安電源，能夠保證及時打開。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冷卻不超溫，同時因進(jìn)入鍋爐的是180℃左右的熱水，鍋爐受熱面不會因水溫過低而損壞。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，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)簡單，檢修維護(hù)工作量小，應(yīng)用效果良好，具體對比見表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)，真正啟用時無法起到緊急補(bǔ)水的作用，依然會損壞鍋爐的受熱面，還需修復(fù)費(fèi)用及每個月的測試費(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，對于超臨界流化床鍋爐，由于沒有汽包，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)，如受熱面不能及時冷卻，將造成鍋爐受熱面超溫?fù)p壞。對于350MW超臨界機(jī)組，一次全廠失電事故預(yù)計的修理費(fèi)用及電量損失費(fèi)用在1000萬元以上。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，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。

文獻(xiàn)信息

薛立民. 循環(huán)流化床鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)研究[J]. 山西電力,2016,(05):51-53.

原標(biāo)題:循環(huán)流化床鍋爐緊急補(bǔ)水系統(tǒng)研究