火电厂锅炉炉渣余热回收技术探讨

贾金婵

（黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

1 电厂余热利用简述

电厂锅炉高温炉渣通常利用循环水进行冷却，循环水将炉渣余热代入冷却塔并排入大气，这不仅使炉渣的热量不能得到充分利用，影响锅炉的热效率，而且循环水的蒸发也造成水资源在一定程度上的浪费，同时对环境也造成热污染。在火电厂中，约有40%的热能转变为电能，60%的热能主要通过锅炉烟囱、燃烧完的炉渣以及汽轮机的凝汽器的循环冷却水散失到环境中。随着人民生活水平的提高，城市生活及轻工业生产中，对中、低温热能的消费越来越多，如许多工业生产过程都需要70℃~110℃范围的热能，目前这些热能大都通过电力或石油、天然气和煤炭等燃料的燃烧来获得，这是降低“燃料”非再生能源的高品位能为低品位能的使用，属于不合理的能源分配，因此，如何利用这些废热，变废为宝，减少对生态环境的破坏具有重大现实意义。

2 大容量电站锅炉炉渣处理现状

大型火电厂的除渣方式有机械式、气力、水力等几种方式，其中机械式除渣由于有投资不高、灰渣可以综合利用等优点，是比较常用的除渣方式。机械式除渣的主要设备就是刮板捞渣机，其结构和原理都大同小异。火电厂刮板捞渣机安装在锅炉炉膛下，炉渣自冷灰斗落入刮板捞渣机的上槽体内，槽内储满冷却水，红渣冷却粒化后，经环形链条牵引的刮板提升、脱水后，可直接装车或采用胶带输送机集中后装车外运，也可经碎渣机破碎后进入渣槽，用水力输送。上槽体内的冷却水由于受到高温炉渣的加热而升温、蒸发，所以，在上槽体内有一根冷却水补充水管，不停地向上槽体内注水，同时上槽体还有溢流管，这样一边注水一边溢流来保持上槽体内冷却水的冷却能力，维持机组正常运行。对于1000MW机组，捞渣机配置如下：每台炉炉底设1台刮板捞渣机，正常出力为12t/h~20t/h，最大出力为85t/h。底渣经渣井落入刮板捞渣机水槽，裂化冷却后，由刮板捞渣机连续地从炉底输送至炉架外侧的渣仓贮存。刮板捞渣机溢流水和渣仓析水引入布置在刮板捞渣机附近的溢流水池中。溢流水温度约为60℃。每台炉设一座溢流水池，设2台溢流水泵（1运1备）和1根溢流水管。除渣系统采用闭式循环水系统，循环冷却水量130t/h。为了尽量去除除渣系统循环水中携带的悬浮颗粒及尽量降低进入捞渣机的冷却水水温的目的，每台炉设1座高效浓缩机和1座贮水池。除渣系统中溢流水由每台炉设置的一座溢流水池收集，通过溢流水泵输送到高效浓缩机进行澄清处理。

3 余热利用方案

大型火电厂由于电厂系统复杂以及安全生产和电厂对系统运行可靠性要求、电站锅炉会随机性掉焦，并且焦块较大，经常会砸坏捞渣机，所以，改造以后的系统也会有被焦块砸坏的可能，因此用炉渣加热凝结水或者给水的方案难以保证安全、可靠运行，认为以热水回收炉渣热量的方式比较可行，方案如下：保留现有的设备和系统，对捞渣机进行改造，在捞渣机的内、外侧、底部布置换热器，最大限度吸收炉渣和上槽体内冷却水的热量，换热器内通入自来水，换热器设进出口门和旁路门，在出口门后设置感应流量的控制器，当发生换热器被锅炉焦块砸坏等情况后，控制器迅速打开换热器旁路门，同时关闭进出口门，捞渣机恢复改造前运行方式，保证电厂安全运行。通过这种布置，达到对外销售生活热水的目的。这样，在正常运行情况下，只要向捞渣机上槽体注满水（锅炉炉底水封的需要）并保持水位，每天炉渣带走的巨大热量，就能够充分利用，不仅能提高电厂的经济效益、保证安全生产，还能减少环境污染。

4 热平衡及效益计算

以1000MW机组为例（忽略散热损失）

高温炉渣每小时放出的热量：

Q=G×（h1-h2）×1000kJ/kg；Q—每小时炉渣从高温状态变成低温状态所放出的热量kJ/h；G—每小时锅炉的落渣量t/h；h1—高温炉渣焓值kJ/kg；h2—低温炉渣焓值kJ/kg。

实际运行中，1000MW机组的渣量为12~20t/h取15t/h，高温炉渣约900℃，炉渣焓值873.90kJ/kg，冷却后的炉渣温度约70℃，炉渣热焓52.23kJ/kg。

冷却水的吸热量：Q吸=C×M×△t

C—水的比热，单位kJ/kg；M—水的流量，单位t/h；△t—水的温升，单位℃

根据捞渣机运行规程，捞渣机溢流水温度60℃，冷却水量130t/h，水的比热为4.19kJ/kg ，代入公式：

冷却水温升：

考虑冬季用户对热水温度有一定要求，设定热水温度为60℃，自来水温度为5℃，温升为55℃，那么冷却水量为：

以热水价格20元/吨售出，每天每台锅炉炉渣产生的效益为：

53.5 ×24×20=25680元

每年产生效益：25680×30×12=9244800元=924.48万元。

若只考虑冬季用户消费，其他季节维持现有运行方式，取冬季消费期4个月，产生效益为：25680×30×4=3081600元=308.16万元。

根据以上分析及电厂生产需要，在不改变现有系统和设备情况下，进行改造，投资有限，产生的效益却十分惊人，一个电厂至少有两台以上机组，规模效益不可小觑。

结语

电厂锅炉高温炉渣通常利用循环水进行冷却，循环水将炉渣余热代入冷却塔并排入大气，这不仅使炉渣的热量不能得到充分利用，影响锅炉的热效率，而且循环水的蒸发也造成水资源在一定程度上的浪费，同时对环境也造成热污染.锅炉高温炉渣余热的回收对节能减排、提高锅炉整体热效率十分重要。此改造方案不需要改变电厂现有的系统和设备，对电厂安全运行没有影响，同时还能回收炉渣废热，减少对环境影响。

[1]缪洪祥.火力发电厂锅炉烟气余热回收技术及其应用的必要性分析[J].城乡建设，2012（35）.