CN108488816A - 一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统 - Google Patents

一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统 Download PDF

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卢剑
姜琪
曹瑞雪
黄倩
翟绍晶
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    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • F23J1/06—Mechanically-operated devices, e.g. clinker pushers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Abstract

本发明公开了一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统，各渣水冷却器均位于刮板捞渣机壳体内，冷却水泵的出水口经冷却器进水母管与各渣水冷却器的入口相连通，各渣水冷却器的出口与冷却器回水母管相连通，刮板捞渣机壳体内设置有高水位液位计、低水位液位计及温度计，其中，高水位液位计的输出端及低水位液位计的输出端均与液位控制系统的输入端相连通，液位控制系统的输出端与补水泵的控制端相连接，补水泵的出水口与刮板捞渣机壳体的补水口相连通，温度计的输出端与温度控制系统的输入端相连通，温度控制系统的输出端与冷却水泵的控制端相连接，该系统能够实现除渣系统零溢流，同时显著降低火电厂除渣系统的补水量。

Description

一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统
技术领域
本发明属于火电厂废水处理领域，涉及一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统。
背景技术
火电厂用、排水量大，排放废水中污染物含量高。近年来，《水污染防治行动计划》、排污许可证制度等环保政策、办法逐步实施，要求火电企业必须进行全厂节水及废水综合治理，除渣系统是其中的重要环节。目前，大部分火电厂采用湿除渣系统，炉底渣由刮板捞渣机捞出，输送至脱水仓脱水后装车外运。为使渣水维持在设计温度60℃以下，除渣系统除补充蒸发及拖渣损失的水量外，还需额外补充大量低温水，导致除渣系统存在大量溢流水。渣水水质复杂，难以处理，若直接排放存在很大环保风险。因此，应处理后循环利用不外排。
当前部分火电厂采用“捞渣机→浓缩池→缓冲水仓”的方式实现渣水自然沉淀及冷却降温，然后循环利用。此方法占地面积大，转动设备多，维护工作量大，运行费用高，且实际运行案例中仍需补充较多低温水。部分火电厂除渣系统采用外置式渣水冷却器，该技术在国内电厂应用较早，存在问题也较多，主要有：泵易出现故障，阀门、管道磨损严重；渣水存在泄漏情况；设备周围运行环境差；补水量大，补充水及炉渣带入的盐分不易平衡；渣水走冷却器管程，换热管内壁易结垢，造成冷却效果下降甚至换热管堵塞，必须进行防垢处理及定期酸洗；渣水送出捞渣机进入冷却器，需要泵等动力设备，能耗高，冷却面积大，一次性投资高等。
因此，需要发明一种新型的渣水处理系统和方法，经济高效的实现除渣系统零溢流。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统，该系统能够实现除渣系统零溢流，同时显著降低火电厂除渣系统的补水量，并且占地面积小，成本低。
为达到上述目的，本发明所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统包括刮板捞渣机壳体、冷却水泵、冷却器进水母管、冷却器回水母管、液位控制系统、补水泵、温度控制系统、冷却水泵及若干渣水冷却器；
各渣水冷却器均位于刮板捞渣机壳体内，冷却水泵的出水口经冷却器进水母管与各渣水冷却器的入口相连通，各渣水冷却器的出口与冷却器回水母管相连通，刮板捞渣机壳体内自上到下依次设置有高水位液位计、低水位液位计及温度计，其中，高水位液位计的输出端及低水位液位计的输出端均与液位控制系统的输入端相连通，液位控制系统的输出端与补水泵的控制端相连接，补水泵的出水口与刮板捞渣机壳体的补水口相连通，温度计的输出端与温度控制系统的输入端相连通，温度控制系统的输出端与冷却水泵的控制端相连接。
补水泵的出口经补水阀与刮板捞渣机壳体的补水口相连通。
各渣水冷却器的外部均设置有防护罩。
渣水冷却器的入口及出口呈对角分布。
渣水冷却器的入口及出口处均设置有用于连接外接管路的法兰。
各渣水冷却器(2)所用材料的导热系数为普通钢材的8～10倍。
各渣水冷却器呈并联方式布置，且各渣水冷却器的入口及出口处均设置有截止阀。
各渣水冷却器位于刮板捞渣机壳体内的两侧。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统在具体操作时，在刮板捞渣机壳体内安装若干渣水冷却器，并将各渣水冷却器与冷却器进水母管及冷却器回水母管相连通，通过内置的渣水冷却器带走刮板捞渣机壳体内渣水中多余的热量，以降低蒸发量，同时通过高水位液位计、低水位液位计与液位控制系统协同工作，使刮板捞渣机壳体内的渣水维持在预定的液位范围内，真正实现除渣系统的零溢流，从而彻底解除渣水外漏、外泄的问题，避免外置渣水冷却器带来的水泵易故障、阀门及管道磨损严重的问题，除渣系统水量损失较小，补充水及炉渣带入的盐量容易平衡，无需除垢处理。另外，通过将渣水冷却器设置于刮板捞渣机壳体内，占地面积小，成本较低，环境保护效益较为明显。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为刮板捞渣机壳体、2为渣水冷却器、3为温度控制系统、4为冷却水泵、5为冷却器进水母管、6为冷却器回水母管、7为高水位液位计、8为低水位液位计、9为液位控制系统、10为补水泵、11为补水阀、12为温度计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统包括刮板捞渣机壳体1、冷却水泵4、冷却器进水母管5、冷却器回水母管6、液位控制系统9、补水泵10、温度控制系统3、冷却水泵4及若干渣水冷却器2；各渣水冷却器2均位于刮板捞渣机壳体1内，冷却水泵4的出水口经冷却器进水母管5与各渣水冷却器2的入口相连通，各渣水冷却器2的出口与冷却器回水母管6相连通，刮板捞渣机壳体1内自上到下依次设置有高水位液位计7、低水位液位计8及温度计12，其中，高水位液位计7的输出端及低水位液位计8的输出端均与液位控制系统9的输入端相连通，液位控制系统9的输出端与补水泵10的控制端相连接，补水泵10的出水口与刮板捞渣机壳体1的补水口相连通，温度计12的输出端与温度控制系统3的输入端相连通，温度控制系统3的输出端与冷却水泵4的控制端相连接，另外，各渣水冷却器2所用材料的导热系数为普通钢材的8～10倍。
补水泵10的出口经补水阀11与刮板捞渣机壳体1的补水口相连通；各渣水冷却器2的外部均设置有防护罩；渣水冷却器2的入口及出口呈对角分布；渣水冷却器2的入口及出口处均设置有用于连接外接管路的法兰；各渣水冷却器2呈并联方式布置，且各渣水冷却器2的入口及出口处均设置有截止阀；各渣水冷却器2位于刮板捞渣机壳体1内的两侧。
渣水冷却器2的台数根据热量平衡计算的换热面积需求以及刮板捞渣机壳体1的长度、宽度及高度进行确定，各渣水冷却器2采用并联的方式，当其中一个渣水冷却器2损坏时，则关闭对应的截止阀，以阻断该渣水冷却器2。
另外，本发明的具体工作过程为：
液位控制系统9通过低水位液位计8及高水位液位计7实时检测刮板捞渣机壳体1内水的液位信息，当刮板捞渣机壳体1内的液面低于低水位液位计8时，液位控制系统9控制补水泵10开始工作，当刮板捞渣机壳体1内的液面高于或等于高水位液位计7时，液位控制系统9控制补水泵10停止工作，确保刮板捞渣机壳体1的补水量与蒸发及拖渣等损失水量相匹配，保持水量平衡，实现渣水零溢流。另外，温度控制系统3通过温度计12实时检测刮板捞渣机壳体1内水的温度，当刮板捞渣机壳体1内水的温度大于等于预设温度时，温度控制系统3控制冷却水泵4工作，冷却水泵4驱动冷却器进水母管5内的冷却水进入到各渣水冷却器2内，并在渣水冷却器2内与刮板捞渣机壳体1内的渣水进行换热，以降低刮板捞渣机壳体1内渣水的温度，经换热后的冷却水进入到冷却器回水母管6内。
实施例一
某2×300MW燃煤机组的除渣系统采用本发明，其除渣系统原采用捞渣机-渣仓处理工艺，单台机组产渣量为6t/h。
具体实施方法及步骤：
1、热量平衡计算
1)单位重量(吨)热渣散发热量的计算
(850℃-60℃)×0.97kJ/(kg·℃)×1000kg＝766300kJ。
其中，炉渣温度按850℃计，捞渣机炉底密封水温度按60℃计，炉渣比热容按0.97kJ/(kg·℃)计。
2)渣水汽化带走的热量计算
单位体积(1m3)的水由30℃升高至100℃时所吸收的热量为1m3×1000kg/m3×4.20kJ/(kg·℃)×(100℃-30℃)＝285600kJ
单位体积(1m3)的水由100℃液体变为100℃水蒸气所吸收的热量为1m3×1000kg/m3×2258.40kJ/kg＝2258400kJ
单位体积(1m3)温度为30℃的水转变成100℃的水蒸气，所吸收的热量合计为2544000kJ
其中，捞渣机补水温度按30℃计，水的比热容按4.20×103J/(kg·℃)计，100℃水的汽化热为2258.40kJ/kg计。
单位重量(吨)热渣引起的汽化水量约为0.15m3，由此带走的热量为381600kJ。
3)渣仓耗水带走热量的计算
通常情况下，单位重量(吨)的热渣带走0.30m3水。
渣仓水带走热量：1000kg/m3×0.30m3×4.20kJ/(kg·℃)×60℃＝75600kJ
4)单位重量(吨)热渣剩余热量的计算
1吨热渣剩余热量为：766300kJ-381600kJ-75600kJ＝309100kJ
5)单位重量(吨)热渣所需冷却水量的计算
热渣产生的多余热量需由冷却水带走，才能保持渣水温度不超过60℃；冷却水采用循环水，初始水温为30℃，换热后水温为40℃，则有：
1吨冷却水由30℃升高至40℃时所吸收的热量：1m3×1000kg/m3×4.20kJ/(kg·℃)×(40℃-30℃)＝42000kJ。
经计算，1吨热渣产生的剩余热量309100kJ，需要约7.4吨冷却水进行热交换。考虑到锅炉吹灰等渣量突然增大等情况，设计时留有足够余量，1t热渣按10t冷却水来计算。
6)换热器进回水母管管径的计算
按每台机组实际产渣量6t/h计，换热器进回水母管管径为
7)换热面积及冷却器台数的计算
按每台机组实际产渣量6t/h计，换热面积A＝24×6m2＝144m2，需要渣水冷却器2的数量N＝6×6＝36组，分别设置于刮板捞渣机壳体1的内侧。
2、水量平衡的计算
每台300MW机组实际产渣量为6t/h，按单位重量(吨)热渣引起的汽化水量约为0.15m3，拖渣带走0.30m3水计，则单台捞渣机损失水量共计2.7m3/h，则单台捞渣机补水量为2.7m3/h时即可实现水量平衡。
根据该电厂实际产渣量及富余热量，具体实施方案如下：
根据热量平衡计算所需的换热面积，刮板捞渣机壳体1的长度、宽度及高度等情况，该厂可在刮板捞渣机壳体1内部设置36套渣水冷却器2，分布于刮板捞渣机壳体1内部的两侧。在刮板捞渣机壳体1的外侧设置一条冷却器进水母管5及冷却器回水母管6，且分别与各渣水冷却器2相连通。
为防止从锅炉落入刮板捞渣机壳体1内部落渣对渣水冷却器2的冲击，各渣水冷却器2均设置不锈钢材质的防护罩。

Claims (8)

1.一种火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，包括刮板捞渣机壳体(1)、冷却水泵(4)、冷却器进水母管(5)、冷却器回水母管(6)、液位控制系统(9)、补水泵(10)、温度控制系统(3)、冷却水泵(4)及若干渣水冷却器(2)；
各渣水冷却器(2)均位于刮板捞渣机壳体(1)内，冷却水泵(4)的出水口经冷却器进水母管(5)与各渣水冷却器(2)的入口相连通，各渣水冷却器(2)的出口与冷却器回水母管(6)相连通，刮板捞渣机壳体(1)内自上到下依次设置有高水位液位计(7)、低水位液位计(8)及温度计(12)，其中，高水位液位计(7)的输出端及低水位液位计(8)的输出端均与液位控制系统(9)的输入端相连通，液位控制系统(9)的输出端与补水泵(10)的控制端相连接，补水泵(10)的出水口与刮板捞渣机壳体(1)的补水口相连通，温度计(12)的输出端与温度控制系统(3)的输入端相连通，温度控制系统(3)的输出端与冷却水泵(4)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，补水泵(10)的出口经补水阀(11)与刮板捞渣机壳体(1)的补水口相连通。
3.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，各渣水冷却器(2)的外部均设置有防护罩。
4.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，各渣水冷却器(2)所用材料的导热系数为普通钢材的8～10倍。
5.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，渣水冷却器(2)的入口及出口呈对角分布。
6.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，渣水冷却器(2)的入口及出口处均设置有用于连接外接管路的法兰。
7.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，各渣水冷却器(2)呈并联方式布置，且各渣水冷却器(2)的入口及出口处均设置有截止阀。
8.根据权利要求1所述的火电厂除渣系统渣水零溢流系统，其特征在于，各渣水冷却器(2)位于刮板捞渣机壳体(1)内的两侧。
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