循环流化床锅炉紧急补水系统研究

薛立民

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）

循环流化床锅炉紧急补水系统研究

薛立民

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001）

循环流化床锅炉不同于煤粉锅炉，蓄热量非常大。在全厂非正常失电情况下，蓄热会造成炉内的汽水混合物及水被不断加热，通过对空排汽或汽机旁路蒸发。如不及时向锅炉补充给水，随着时间的增加，炉内存水将不断减少，造成锅炉受热面超温损坏。结合循环流化床锅炉的特点，分析了常规紧急补水系统的利弊，提出了一种新型的紧急补水系统。

循环流化床锅炉；紧急补水系统；高压给水系统

0 引言

循环流化床锅炉 CFB（Circulating Fluidized bed Boiler），具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化物 (NOx)排放低、易于实现灰渣综合利用等优点，是国际上公认的商业化程度最好的洁净煤技术之一。

循环流化床锅炉不同于煤粉锅炉，炉内布置有大量的床料和耐火耐磨材料，其蓄热量非常大。在全厂非正常失电情况下，蓄热会造成炉内的汽水混合物及水被不断加热，通过对空排汽或汽机旁路蒸发。如不及时向锅炉补充给水，随着时间的增加，炉内存水（包括汽水混合物）将不断减少，造成锅炉受热面超温损坏。

国内早期引进型循环流化床锅炉均设置了紧急补水系统，但因其系统复杂、使用频率低、维护费用高等问题，在后期自主研发的循环流化床锅炉一般不再设置紧急补水系统。

1 循环流化床锅炉常规紧急补水系统

国内引进型循环流化床锅炉均设置了紧急补水系统，设置此系统的初衷是循环流化床锅炉炉内及热回路内有大量的物料。当电厂失电时，这些高温物料将热量传递给水冷壁、尾部包墙、外置式换热器等受热面。而此时无法给锅炉补水，尤其在外置床内，由于床内存在大量的热物料，蓄热量大，受热面管子完全浸泡在热物料中，即使受热面内通过一定量的蒸汽也难以使受热面冷却到安全的壁温，有可能造成受热面超温爆管。为了保护外置式换热器内的受热面，在装有外置床的循环流化床锅炉上，都设置了紧急补水系统，如云南巡检司电厂、云南红河电厂等。

国内自主研发的300 MW循环流化床锅炉，如广东宝丽华300 MW机组、淮北临涣煤泥矸石电厂一期300 MW机组等工程参照引进技术也设置了同样的紧急补水系统。常规紧急补水系统流程见图1。

图1 循环流化床锅炉机组常规紧急补水系统流程图

2台机组公用1套紧急补水系统，配置1台大功率的柴油机，1套高压头低流量的水泵，1个1 000 m3的紧急补水箱等。当全厂失电，锅炉主给水泵不能工作时，将主厂房外紧急补水箱中的除盐水通过紧急补水泵补入锅炉。常规紧急补水系统设备配置见表1。

表1 常规紧急补水系统设备配置表（2×300 MW）

据电厂反应，为保证在事故情况下紧急补水泵能够及时可靠投运，要求泵组每周至少检测1次，测试时间不少于1 h，每月的测试时间不得少于12 h，运行成本非常高。即使出现全厂失电情况，启动锅炉紧急补水系统，也因补水温度（水温20℃）太低还是会造成受热面损害。因此，近年来循环流化床锅炉机组已不再设置紧急补水系统[1]。

2 循环流化床锅炉新型紧急补水系统

超临界流化床锅炉，由于没有汽包，锅炉的水容积较亚临界循环流化床锅炉小，如不设置紧急补水系统，出现全厂非正常失电，造成的受热面损失较亚临界机组大很多，预计修复时间在20天以上，费用在300万元左右，同时因停机造成发电的损失在千万元以上。如采用常规紧急补水系统，不仅投资增加很多，同样还会因水温太低造成锅炉受热面损坏。

作者经过深入研究，提出了一种适合循环流化床锅炉的新型紧急补水系统，系统流程见图2。

图2 新型紧急补水系统流程图

新型紧急补水系统，是利用电厂已有的给水系统设备及其管道，实现全厂非正常失电情况下的紧急补水功能。

电厂给水系统配置汽动给水泵和电动给水泵，汽动给水泵为运行泵，容量为1×100%或2×50%；电动给水泵1台机组公用1台，容量为30%的启动备用电动泵。

机组正常运行时，除氧器内180℃左右的热水经汽动给水泵、给水三通阀、主给水管道、3台高压加热器、给水操作台进入锅炉省煤器。

全厂失电时，启动电动给水泵（由柴油发动机驱动），将除氧器内的热水经给水三通阀、给水旁路管道、给水操作台进入锅炉。泵的进出口电动关断阀、给水三通阀、给水操作台电动关断阀等均带有保安电源，能够保证及时打开。除氧器内的热水在1 h内送至锅炉，保证锅炉受热面及时冷却不超温，同时因进入锅炉的是180℃左右的热水，锅炉受热面不会因水温过低而损坏。

新型紧急补水系统，不需另外设置紧急补水箱、紧急补水泵及其管道系统等，仅利用厂内现有的给水系统设备及管道系统，在电气、控制等方面做一些改动，就可实现与常规紧急补水系统相同的功能。新型紧急补水系统设备配置见表2。

表2 新型紧急补水系统设备配置表（2×350 MW）

3 两种紧急补水系统的比较

新型紧急补水系统与常规紧急补水系统比较，系统简单，检修维护工作量小，应用效果良好，具体对比见表3。

表3 两种紧急补水系统的比较表

4 结论

循环流化床常规紧急补水系统初投资2 000万元，但实际设备管道系统仅是一种摆设，真正启用时无法起到紧急补水的作用，依然会损坏锅炉的受热面，还需修复费用及每个月的测试费用，所以很多循环流化床机组的电厂不设置紧急补水系统。但是，对于超临界流化床锅炉，由于没有汽包，锅炉的水容积小，在全厂失电情况下，大量的床料和耐火耐磨材料的蓄热会造成炉内的汽水混合物及水被不断加热蒸发，如受热面不能及时冷却，将造成锅炉受热面超温损坏。对于350 MW超临界机组，一次全厂失电事故预计的修理费用及电量损失费用在1 000万元以上。新型紧急补水系统，不需另外设置紧急补水箱、紧急补水泵及其管道系统等，仅利用厂内现有的给水系统设备及管道系统，在电气、控制等方面做一些改动，就可实现与常规紧急补水系统相同的功能。

综上所述，对于超临界循环流化床锅炉机组，建议采用新型的紧急补水系统，虽然初投资较常规紧急补水系统增加2 000多万元，但遇到全厂失电的情况下，可以真正起到紧急补水的作用，避免不必要的损失。

[1] 电力规划设计总院.火电工程限额设计参考造价指标（2013年水平） [M].北京：中国电力出版社，2014：9-15.

EmergentW ater-feeding System of Circulating Fluidized Bed Boiler

XUE Lim in

（China Energy Engineering Group Shanxi Electric Power Exp loring and Design Institute Co.,Ltd., Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Compared with pulverized coal boiler,circulating fluidized bed boiler has huge thermal energy storage.Under the situation ofabnormalpower loss in the plant,thermalstoragewillcause steam watermixtureand water to be heated constantly.Therefore,if water can'tbe fed in time,water in the boilerwillbe reduced continuously so that the boiler's heating surfacewill suffer overheating and then get damaged.Combined with the characteristics of the CFB boiler,the advantages and disadvantages of the conventional water-feeding system are analyzed,and anew system isput forward.

circulating fluidized bed boiler;emergentwatermake-up system;high-pressurewater-feeding system

TK229

B

1671-0320（2016）05-0051-03

2016-05-23，

2016-07-20

薛立民(1966)，男，山西万荣人，1988年毕业于西安交通大学电厂热能动力专业，高级工程师，国家级监理工程师，从事发电工程项目的设计和项目管理工作。