垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计要点探讨

苏 雷，袁 佳，罗培钟

（大连深能环保有限公司，辽宁 大连 116000）

0 引言

随着垃圾焚烧发电厂运行状态标准的提高，其给水系统的价值作用愈发突出，理应采取更为科学有效的设计方法，提高锅炉给水系统设计标准性与规范性，更加有效地提升垃圾焚烧发电厂锅炉运行状态，促进锅炉系统稳定有序运行。本文就此展开了探讨。

1 研究背景

在当今经济社会发展形势下，垃圾焚烧发电厂的关键价值性能愈发突出，对于实现垃圾资源要素的定向转化具有极为重要的现实作用。在垃圾焚烧发电厂运行要求不断提高的趋向中，其锅炉给水系统始终扮演着不可替代的关键角色，是完成水分供给任务，调整优化锅炉运行效果的基本载体，可有效提升与巩固垃圾焚烧发电厂锅炉系统的整体运行状态。垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统通常由诸多不同类型的构件元素构成，需要综合衔接不同构件之间的关联关系，并采取具有针对性的设计技术方法对其匹配效果进行改进，提高垃圾焚烧发电厂锅炉系统的综合构造性能。通过严格控制垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计，可有效排除潜在的各类故障问题，将其设计状态、技术指标、参数设置等掌控在最优状态，充分满足垃圾焚烧过程中给水系统的运行需求。在以往传统固化的系统设计中，往往存在系数参数校核不准确、给水系统设计缺陷突出等问题，不利于垃圾焚烧发电厂锅炉系统整体性能的优化提升，理应给予高度重视。上述背景下，深入探讨垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计要点，具有极为深刻的现实意义。

2 给水除氧和给水系统的综述分析

在特定运行条件下，垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统会产生一定量的气体，其产生方式主要包括以下两个方面：①在补充水的过程中进入给水系统。②由于锅炉系统的部分构造效果不严密，真空状态未能有效形成，提高了气体混入的概率。在水和气体出现特定状态接触时，部分数量的气体将会在水中出现溶合状态，形成具有一定功能的给水溶解气体。在该部分气体中，氧气存在将极有可能对锅炉系统的整体状态产生影响，存在一定潜在危害，对锅炉系统的管道等构件带来潜在化学腐蚀威胁，需要采取专业技术方法予以处理。为了能够达到上述目标，这就需要对垃圾焚烧发电厂锅炉系统配置完善可靠的给水除氧和给水系统，最大限度上降低给水溶解气体对锅炉环境造成的损害，防止垃圾焚烧锅炉水温过高，充分提高垃圾焚烧发电厂锅炉系统运行的稳定性与可靠性。部分技术条件下，技术人员不注重给水除氧和给水系统的优化改进，给水除氧难以达到清除腐蚀气体的预期效果，则势必会在后续运行中降低运行质量与效益。在当前技术条件下，实现给水除氧和给水系统构造的方法主要有化学法和热力法两种。该两种不同的技术方法在参考标准与技术规范等方面存在一定不同，所取得的给水除氧效果同样具有显著差异，应根据垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的整体构造需求，予以综合灵活选取。垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的概念相对宽泛，所涉及的要素种类相对较多，需要从系统整体角度把握与调控除氧器、管道、阀门、给水泵等多部件的匹配关系，使给水系统能够保持在最优运行状态，确保给水过程的稳定性与连续性[1]。

3 垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的种类

现代控制技术方法的创新发展与实践运用，为垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计提供了更为丰富的技术方法，使技术人员在锅炉给水系统选择等方面根据可选择余地，使得传统技术条件下难以完成的锅炉给水系统设计任务更具实现可能。从当前技术水平来看，垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的种类主要包括，切换母管制系统和单母管制系统两种类型。

3.1 切换母管制系统

切换母管制系统是垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的重要种类之一，在实践领域具有广泛应用，它可将每台锅炉与其相对应的给水泵构成一个整体单元，不同构件要素之间通过母管进行连接。在连接完成后，在系统特定环节设计单元泵和切换阀门，完成给水调节任务。为了充分确保给水系统的可靠性，切换母管制系统应进行必要的管护与校核，对其预期性能进行充分评估，防止其运行状态起伏对用水锅炉设备系统产生的损伤与影响。

3.2 单母管制系统

与切换母管制系统不同，单母管制系统需要综合协调低压给水木管和高压给水母管之间的关系，提高垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的整体效果。在单母管制系统中，可通过分段阀门对不同构件进行有效串联，这为后期锅炉给水系统的检修与运维管理提供了良好条件（图1）。为了确保单母管制系统的运行效能，通常应将母管划分为两段或更多部分，以最大限度上在故障状态下确定故障发生点位，及时有效完成系统启闭操作[2]。

图1 单母管制系统

上述不同类型的垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的实际效能存在各自差异，需要综合垃圾焚烧发电机组型式、容量及主蒸汽系统型式等条件予以综合择定。

4 垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计要点探讨

4.1 管道与支吊架的布置

在垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计中，管道与支吊架布置处于核心地位，只有采取科学有效的方式方法，全面确保管道与支架布置的科学性与规范性，才能全面确保发电厂锅炉给水系统的正常稳定状态。在管道与支吊架布置中，应综合考量所有影响因素的干扰，提高管道与支吊架与锅炉给水系统其他构成部件之间的匹配性效果，使其能够保持在统一协调状态，为提高垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统效能提供可靠保障。以后期检查维护管理为导向，优化管道与支吊架布置的整体效果，降低阀门与附件布置的复杂性，确保分段阀门的整体不知效果，避免阀门传动装置容易出现的各类误动问题。从分立足垃圾焚烧发电厂的实际需求，把握其整体规模、处理能力、技术要求等前提条件，合理选择特定体积大小的操作阀门，减少不必要的空间占用，降低垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统的操作难度。对管道与支吊架布置效果进行精准校核处理，形成相应的构造模型，实现对管道与支吊架布置的细化优化调整，提高其整体构造效果。

4.2 再循环管道的设计

从以往垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计中，因技术标准与客观条件分析不到位而造成的再循环管理设计不足问题较多，这就需要综合考虑锅炉给水系统的整体运行状态与需求，对再循环管道进行优化改进，提高改造效果。运用现代软件技术搭建形成再循环管道设计平台，对给水泵的出口阀门状态进行动态化管控，提高出水阀与止水阀之间的关联效果，构造形成再循环管道设计模型，将再循环管道的整体构造效果清晰直观形象地展现出来，确保在所有状态下再循环管道的稳定运行效果。应充分保证再循环管道设计的稳定平稳，杜绝出现相应的管管道振动等现象，充分发挥导向支架和固定支架的现实作用，将管道与设备相互连接。通常情况下，垃圾焚烧发电厂锅炉运行需要具备相应的推力和力矩，因此再循环管道设计应具备充足的柔性特征，选择最为适宜的位置设置弹簧支吊架。对再循环管道设计的效果进行仿真处理，观察其整体设计效果是否能够满足垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统运行需求。

4.3 汽包内的给水加热器设计

在垃圾焚烧发电厂锅炉运行状态下，给水加热器始终发挥着关键价值作用，可完成加热的实际操作任务，优化锅炉给水系统的整体效能。在此需求导向下，应严格立足垃圾焚烧发电厂的技术规范要求，采用电动三通阀，对汽包内的给水加热器进行优化设计，有针对性地提高给水温度，确保锅炉系统的排烟湿度始终保持在特定数据指标之上（图2）。同时，在汽包内给水加热器的优化状态中，还可有效规避因烟气温度不足而导致的系统腐蚀等不良现象，有效延长垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统使用寿命。提高给水加热器与给水泵之间的匹配性，防止给水系统出现水流返回问题，使给水加热器始终保持在压力指标系数的恒定状态。提高设计人员专业水平，对给水加热器设计的各项技术参数进行精准校核处理，确保给水加热器附加移位、管道推力等符合锅炉系统需求，同步保证给水加热器装置的给水水质。

图2 给水加热设计

5 锅炉补给水处理技术优化选择

5.1 技术比较

在垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计中，应在初步设计方案形成后，进行必要的技术比较与分析，得出最优化的设计方案。在锅炉给水系统设计技术比较中，应重点从技术先进性、出水水质、系统运行可靠性、维护工作量、运行强度、占地面积、原水耗用量、维护量和回收率、生态环保性等多个方面进行。通过技术比较，选择技术传统成熟，经验丰畜，运行可靠，维护工作量小，出水水质较好的给水系统设计方案。通过技术比较，对不必要的设计环节进行精简处理，并实现对给水的动态化监控处理。同时，立足于技术比较的最终效果，对系统进行初步测试，只有经测试合格后，方可对锅炉给水系统设计方案进行正式实施。

5.2 经济比较

5.2.1 注重各部件衔接匹配

在整个的发电过程中，从理论上来说，汽水系统是封闭的，但是由于汽水系统中管道阀口的泄漏、汽机轴封的排汽、锅炉的排污、排汽、蒸汽吹灰和各种水箱的排污等都将造成汽水的流失，因此需要不定期地补充水来保证汽水循环的正常运行，而补进汽水系统的水又必须符合某些要求才能保证热力设备的安全运行。锅炉通过燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，在水和燃料之间进行着强烈的热交换，如果水质不达标，运行一段时间后，水中的难溶，微溶物质在锅炉的水冷璧上会形成固态沉积物。锅炉内结垢不仅危害锅炉的运行安全，还会因传热遇到阻力而降低锅炉的热效率，从而影响锅炉系统的整体经济效益。

5.2.2 注重结垢影响

结垢的不良后果主要是3 个方面：①损坏锅炉水冷壁受热面。水垢附着在受热面上，导致其两侧传热温差大大增加，为了使得锅炉参数达标，必须增加锅炉燃料投入量，这会大大增加锅炉内湿度，使得金属水冷壁局部温度升高，该会威胁到锅炉水冷壁的安全，容易发生鼓包，甚至引起爆管。②降低锅炉出力。水垢附着在锅炉受热管内部，减少了管内过水通道截面，增大了水循环的流动阻力，严重的时候甚至会巧塞受热管，使锅炉水循环不能通畅进行，降低锅炉内部热交换。③水垢危害着锅炉的安全经济运行，为了保证锅炉的良好运行，锅炉受热面上的水垢必须得到彻底有效的清除。常用的除垢方法是采用酸等化学药剂，但酸会腐蚀锅炉金属管，频繁的酸洗会严重影响到锅炉的使用寿命，而且还会污染环境。由于绣蚀作用，金属被氧化、截面不规整应力集中等现象，锅炉内部金属机构遭到破坏，影响锅炉的安全使用。

6 优化垃圾焚烧发电厂锅炉给水系统设计效果的有效策略

6.1 规范锅炉给水系统设计流程与规则

立足于锅炉给水系统设计的基本需求，遵循锅炉给水系统设计原则，在相关技术标准与规范约束范围内，完善锅炉给水系统设计体系构建流程，做好对锅炉给水系统设计方案的编制、修改及校核，提高锅炉给水系统设计的安全性、科学性和稳定性指标。在锅炉给水系统设计方案初步完成后，应结合设计预期，对其符合性状况进行校对，对整体设计成效作出评价，开展数据模拟实验，构建形成以现代化技术方法为主要工具，以锅炉给水系统设计总目标为主要导向的设计流程。充分考虑垃圾焚烧发电厂的使用环境，细化相关技术参数的分析，提升设计以及使用期限的匹配度，提高锅炉给水系统设计质量。

6.2 锅炉给水系统设计中的信息化技术的有效运用

重视信息化设计技术方法在锅炉给水系统设计中的重要价值，丰富锅炉给水系统设计手段，充分运用信息化环境下锅炉给水系统设计的新思维、新理念。引进现代信息化技术，搭建基于计算机技术与软件技术的锅炉给水系统设计信息平台，将抽象的锅炉给水系统设计要素进行分类整合，将垃圾焚烧发电厂的各类技术参数进行仿真模拟，生成相应的功能模块，构建形成具有层次性的整体布局模型，实现锅炉给水系统设计资源要素布局的标准化。对垃圾焚烧发电厂结构的整体受力状态等进行优化提升，谋求锅炉给水系统设计经济效果、构造效果、外观效果的一致性[3]。

6.3 提高锅炉给水系统设计人员专业技能

定期组织锅炉给水系统设计人员参加专项培训与学习，由业内专业人士为其讲解新形势下锅炉给水系统设计专业基础理论知识，比如锅炉给水系统模块化设计、节点设计及元件设计等，形成全面系统的知识架构体系，为破解锅炉给水系统设计难点问题奠定基础。强化锅炉给水系统设计人员的实操技能，熟练应用精细化、集约化、全面化的设计手段与工具，设计出符合实际的锅炉给水系统设计方案。采用整体环境的协同作业方式，对各种复杂情况予以处理，有效避免设计冲突。强化锅炉给水系统设计中的创新意识、系统意识，重视现场调查与交流，进行仔细现场勘察，杜绝设计缺陷性问题，尽可能减少资源消耗。

6.4 实施具有针对性的设计效果评价

选择最具有代表性的设计效果评价技术参数，形成相应的设计效果绩效评价体系，对最终形成的锅炉给水系统设计方案进行专项技术评价，准确把握锅炉给水系统设计中的缺陷与不足，并针对特定预期效果进行修订完善与改进。在锅炉给水系统设计效果评价中，应有效杜绝人为主观意志的干涉，防止效果评价结果受到影响，充分确保其结果的客观性与公平性。强化对锅炉给水系统设计效果评价结果的价值运用，将其作为调整设计方法，充实设计工具，完善设计手段的重要参考，进而辅助于锅炉给水系统设计整体模式改进。依据相关的设计规范，计算和整理各类技术参数，充分考虑锅炉给水系统的疲劳设计和耐久性设计，保障锅炉给水系统设计的可行性和稳定性。

7 结语

总之，锅炉给水系统的关键作用决定了其在垃圾焚烧发电厂体系中的重要现实地位。因此，技术人员应从垃圾焚烧发电厂的客观运行环境出发，灵活运用锅炉给水系统设计的技术方法，强化对管道与支吊架的布置优化，有效排除给水除氧和给水系统外部影响因素，充分提高锅炉给水系统运行稳定性，为提高垃圾焚烧发电厂锅炉运行效益奠定基础，不断开辟垃圾焚烧发电事业新局面。