火電廠鍋爐爐渣余熱回收技術探討

賈金嬋

（黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 電廠余熱利用簡述

電廠鍋爐高溫爐渣通常利用循環水進行冷卻，循環水將爐渣余熱代入冷卻塔并排入大氣，這不僅使爐渣的熱量不能得到充分利用，影響鍋爐的熱效率，而且循環水的蒸發也造成水資源在一定程度上的浪費，同時對環境也造成熱污染。在火電廠中，約有40%的熱能轉變為電能，60%的熱能主要通過鍋爐煙囪、燃燒完的爐渣以及汽輪機的凝汽器的循環冷卻水散失到環境中。隨著人民生活水平的提高，城市生活及輕工業生產中，對中、低溫熱能的消費越來越多，如許多工業生產過程都需要70℃~110℃范圍的熱能，目前這些熱能大都通過電力或石油、天然氣和煤炭等燃料的燃燒來獲得，這是降低“燃料”非再生能源的高品位能為低品位能的使用，屬于不合理的能源分配，因此，如何利用這些廢熱，變廢為寶，減少對生態環境的破壞具有重大現實意義。

2 大容量電站鍋爐爐渣處理現狀

大型火電廠的除渣方式有機械式、氣力、水力等幾種方式，其中機械式除渣由于有投資不高、灰渣可以綜合利用等優點，是比較常用的除渣方式。機械式除渣的主要設備就是刮板撈渣機，其結構和原理都大同小異。火電廠刮板撈渣機安裝在鍋爐爐膛下，爐渣自冷灰斗落入刮板撈渣機的上槽體內，槽內儲滿冷卻水，紅渣冷卻粒化后，經環形鏈條牽引的刮板提升、脫水后，可直接裝車或采用膠帶輸送機集中后裝車外運，也可經碎渣機破碎后進入渣槽，用水力輸送。上槽體內的冷卻水由于受到高溫爐渣的加熱而升溫、蒸發，所以，在上槽體內有一根冷卻水補充水管，不停地向上槽體內注水，同時上槽體還有溢流管，這樣一邊注水一邊溢流來保持上槽體內冷卻水的冷卻能力，維持機組正常運行。對于1000MW機組，撈渣機配置如下：每臺爐爐底設1臺刮板撈渣機，正常出力為12t/h~20t/h，最大出力為85t/h。底渣經渣井落入刮板撈渣機水槽，裂化冷卻后，由刮板撈渣機連續地從爐底輸送至爐架外側的渣倉貯存。刮板撈渣機溢流水和渣倉析水引入布置在刮板撈渣機附近的溢流水池中。溢流水溫度約為60℃。每臺爐設一座溢流水池，設2臺溢流水泵（1運1備）和1根溢流水管。除渣系統采用閉式循環水系統，循環冷卻水量130t/h。為了盡量去除除渣系統循環水中攜帶的懸浮顆粒及盡量降低進入撈渣機的冷卻水水溫的目的，每臺爐設1座高效濃縮機和1座貯水池。除渣系統中溢流水由每臺爐設置的一座溢流水池收集，通過溢流水泵輸送到高效濃縮機進行澄清處理。

3 余熱利用方案

大型火電廠由于電廠系統復雜以及安全生產和電廠對系統運行可靠性要求、電站鍋爐會隨機性掉焦，并且焦塊較大，經常會砸壞撈渣機，所以，改造以后的系統也會有被焦塊砸壞的可能，因此用爐渣加熱凝結水或者給水的方案難以保證安全、可靠運行，認為以熱水回收爐渣熱量的方式比較可行，方案如下：保留現有的設備和系統，對撈渣機進行改造，在撈渣機的內、外側、底部布置換熱器，最大限度吸收爐渣和上槽體內冷卻水的熱量，換熱器內通入自來水，換熱器設進出口門和旁路門，在出口門后設置感應流量的控制器，當發生換熱器被鍋爐焦塊砸壞等情況后，控制器迅速打開換熱器旁路門，同時關閉進出口門，撈渣機恢復改造前運行方式，保證電廠安全運行。通過這種布置，達到對外銷售生活熱水的目的。這樣，在正常運行情況下，只要向撈渣機上槽體注滿水（鍋爐爐底水封的需要）并保持水位，每天爐渣帶走的巨大熱量，就能夠充分利用，不僅能提高電廠的經濟效益、保證安全生產，還能減少環境污染。

4 熱平衡及效益計算

以1000MW機組為例（忽略散熱損失）

高溫爐渣每小時放出的熱量：

Q=G×（h1-h2）×1000kJ/kg；Q—每小時爐渣從高溫狀態變成低溫狀態所放出的熱量kJ/h；G—每小時鍋爐的落渣量t/h；h1—高溫爐渣焓值kJ/kg；h2—低溫爐渣焓值kJ/kg。

實際運行中，1000MW機組的渣量為12~20t/h取15t/h，高溫爐渣約900℃，爐渣焓值873.90kJ/kg，冷卻后的爐渣溫度約70℃，爐渣熱焓52.23kJ/kg。

冷卻水的吸熱量：Q吸=C×M×△t

C—水的比熱，單位kJ/kg；M—水的流量，單位t/h；△t—水的溫升，單位℃

根據撈渣機運行規程，撈渣機溢流水溫度60℃，冷卻水量130t/h，水的比熱為4.19kJ/kg ，代入公式：

冷卻水溫升：

考慮冬季用戶對熱水溫度有一定要求，設定熱水溫度為60℃，自來水溫度為5℃，溫升為55℃，那么冷卻水量為：

以熱水價格20元/噸售出，每天每臺鍋爐爐渣產生的效益為：

53.5 ×24×20=25680元

每年產生效益：25680×30×12=9244800元=924.48萬元。

若只考慮冬季用戶消費，其他季節維持現有運行方式，取冬季消費期4個月，產生效益為：25680×30×4=3081600元=308.16萬元。

根據以上分析及電廠生產需要，在不改變現有系統和設備情況下，進行改造，投資有限，產生的效益卻十分驚人，一個電廠至少有兩臺以上機組，規模效益不可小覷。

結語

電廠鍋爐高溫爐渣通常利用循環水進行冷卻，循環水將爐渣余熱代入冷卻塔并排入大氣，這不僅使爐渣的熱量不能得到充分利用，影響鍋爐的熱效率，而且循環水的蒸發也造成水資源在一定程度上的浪費，同時對環境也造成熱污染.鍋爐高溫爐渣余熱的回收對節能減排、提高鍋爐整體熱效率十分重要。此改造方案不需要改變電廠現有的系統和設備，對電廠安全運行沒有影響，同時還能回收爐渣廢熱，減少對環境影響。

[1]繆洪祥.火力發電廠鍋爐煙氣余熱回收技術及其應用的必要性分析[J].城鄉建設，2012（35）.