循環流化床鍋爐緊急補水系統研究

北極星火力發電網訊:循環流化床鍋爐CFB(Circulating Fluidizedbed Boiler)，具有燃料適應性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物(NOx)排放低、易於實現灰渣綜合利用等優點，是國際上公認的商業化程度最好的潔凈煤技術之一。

循環流化床鍋爐不同於煤粉鍋爐，爐內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，蓄熱會造成爐內的汽水混合物及水被不斷加熱，通過對空排汽或汽機旁路蒸發。如不及時向鍋爐補充給水，隨著時間的增加，爐內存水(包括汽水混合物)將不斷減少，造成鍋爐受熱面超溫損壞。

國內早期引進型循環流化床鍋爐均設置了緊急補水系統，但因其系統複雜、使用頻率低、維護費用高等問題，在後期自主研發的循環流化床鍋爐一般不再設置緊急補水系統。

1 循環流化床鍋爐常規緊急補水系統

國內引進型循環流化床鍋爐均設置了緊急補水系統，設置此系統的初衷是循環流化床鍋爐爐內及熱迴路內有大量的物料。當電廠失電時，這些高溫物料將熱量傳遞給水冷壁、尾部包牆、外置式換熱器等受熱面。而此時無法給鍋爐補水，尤其在外置床內，由於床內存在大量的熱物料，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。為了保護外置式換熱器內的受熱面，在裝有外置床的循環流化床鍋爐上，都設置了緊急補水系統，如雲南巡檢司電廠、雲南紅河電廠等。

國內自主研發的300MW循環流化床鍋爐，如廣東寶麗華300MW機組、淮北臨渙煤泥矸石電廠一期300MW機組等工程參照引進技術也設置了同樣的緊急補水系統。常規緊急補水系統流程見圖1。

2台機組公用1套緊急補水系統，配置1台大功率的柴油機，1套高壓頭低流量的水泵，1個1000m3的緊急補水箱等。當全廠失電，鍋爐主給水泵不能工作時，將主廠房外緊急補水箱中的除鹽水通過緊急補水泵補入鍋爐。常規緊急補水系統設備配置見表1。

據電廠反應，為保證在事故情況下緊急補水泵能夠及時可靠投運，要求泵組每周至少檢測1次，測試時間不少於1h，每月的測試時間不得少於12h，運行成本非常高。即使出現全廠失電情況，啟動鍋爐緊急補水系統，也因補水溫度

(水溫20℃)太低還是會造成受熱面損害。因此，近年來循環流化床鍋爐機組已不再設置緊急補水系統。

2 循環流化床鍋爐新型緊急補水系統

超臨界流化床鍋爐，由於沒有汽包，鍋爐的水容積較亞臨界循環流化床鍋爐小，如不設置緊急補水系統，出現全廠非正常失電，造成的受熱面損失較亞臨界機組大很多，預計修復時間在20天以上，費用在300萬元左右，同時因停機造成發電的損失在千萬元以上。如採用常規緊急補水系統，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。

作者經過深入研究，提出了一種適合循環流化床鍋爐的新型緊急補水系統，系統流程見圖2。

新型緊急補水系統，是利用電廠已有的給水系統設備及其管道，實現全廠非正常失電情況下的緊急補水功能。

電廠給水系統配置汽動給水泵和電動給水泵，汽動給水泵為運行泵，容量為1×100%或2×50%;電動給水泵1台機組公用1台，容量為30%的啟動備用電動泵。

機組正常運行時，除氧器內180℃左右的熱水經汽動給水泵、給水三通閥、主給水管道、3台高壓加熱器、給水操作台進入鍋爐省煤器。

全廠失電時，啟動電動給水泵(由柴油發動機驅動)，將除氧器內的熱水經給水三通閥、給水旁路管道、給水操作台進入鍋爐。泵的進出口電動關斷閥、給水三通閥、給水操作台電動關斷閥等均帶有保安電源，能夠保證及時打開。除氧器內的熱水在1h內送至鍋爐，保證鍋爐受熱面及時冷卻不超溫，同時因進入鍋爐的是180℃左右的熱水，鍋爐受熱面不會因水溫過低而損壞。新型緊急補水系統，不需另外設置緊急補水箱、緊急補水泵及其管道系統等，僅利用廠內現有的給水系統設備及管道系統，在電氣、控制等方面做一些改動，就可實現與常規緊急補水系統相同的功能。新型緊急補水系統設備配置見表2。

3 兩種緊急補水系統的比較

新型緊急補水系統與常規緊急補水系統比較，

系統簡單，檢修維護工作量小，應用效果良好，具體對比見表3。

4 結論

循環流化床常規緊急補水系統初投資2000萬元，但實際設備管道系統僅是一種擺設，真正啟用時無法起到緊急補水的作用，依然會損壞鍋爐的受熱面，還需修復費用及每個月的測試費用，所以很多循環流化床機組的電廠不設置緊急補水系統。但是，對於超臨界流化床鍋爐，由於沒有汽包，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的汽水混合物及水被不斷加熱蒸發，如受熱面不能及時冷卻，將造成鍋爐受熱面超溫損壞。對於350MW超臨界機組，一次全廠失電事故預計的修理費用及電量損失費用在1000萬元以上。新型緊急補水系統，不需另外設置緊急補水箱、緊急補水泵及其管道系統等，僅利用廠內現有的給水系統設備及管道系統，在電氣、控制等方面做一些改動，就可實現與常規緊急補水系統相同的功能。

綜上所述，對於超臨界循環流化床鍋爐機組，建議採用新型的緊急補水系統，雖然初投資較常規緊急補水系統增加2000多萬元，但遇到全廠失電的情況下，可以真正起到緊急補水的作用，避免不必要的損失。

文獻信息

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

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！