电厂锅炉高温炉渣余热回收利用技术

辽宁石油化工大学学报电厂锅炉高温炉渣余热回收利用技术于慧鹏，刘宝玉万逵芳，梁源，吕荣杭，范文琳（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001）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偻，同时对环境也造成热污染。锅炉高温炉渣佘热的回收对节能减排、提高锅炉整体热效率十分重要。设计3种利用佘热加热锅炉给水方案，并对技术方案的节能减排效果及经济效益进行了优化计算。计算结果表明，将出自冷渣机的热水引入7及8低温加热器之间，对减少汽轮机抽汽量、降低汽轮机的发电热耗率、提高整个发电厂发电效率有十分明显的效果。此结论可推广到其他电厂锅炉以及低温佘热的回收利用。

　　在我国，发电量比例最高的是火力发电厂，火电设备容量占总装机的75%左右。随着企业对综合经济效益越来越重视，特别是在燃煤价格不断上升和二氧化碳减排压力不断加大的双重压力下，电厂锅炉余热回收再利用已成为热点。采用冷渣机的主要目的是回收高温炉渣余热，回收的余热用来预热炉水，这样既可节省预热炉水的蒸汽，提高锅炉的热效率，而且可间接地增加发电量，节省锅炉燃料用量。目前，高温炉渣的处理方法有Rasa法、渣池法、底滤法、InBa等，但是这些方法都通过水淬熔渣的方法对炉渣进行粒化处理，在生产过程中易发生爆炸，且污染重，循环水量大，粒化后渣粒含水量大，重要的是整套装置的占地面积大，使基础建设投资高，降低发电的综合效益，若不对其进行余热回收或余热回收方式不当，都将造成能源的极度浪费。

　　经实测高温炉渣的温度可达到900C，经冷渣机循环水冷却后炉渣温度可降至90C，若充分利用这部分热量，则所获得的效益相当可观。高温炉渣所含热量可通过从冷渣器的风室通过布风板送入，流化介质由下而上穿过布风板流化高温炉渣，炉渣在依次流过第1仓、第2仓、第3仓的同时被流化介质冷却，冷却后的低温炉渣排入除渣系统，被加热的流化介质携带少量细颗粒由回风管送回炉膛。流化床冷渣机的工作示意图如所示。

　　高温炉水流化床冷渣机工作示意技术方案的确定回收炉渣余热的方式目前还局限在利用沉降池处理炉渣。利用沉降池处理炉渣不仅不能有效地回收余热，而且还对环境造成热污染。利用冷渣机回收高温炉渣余热，高温炉渣从锅炉炉膛分离出来后直接进入冷渣机与炉水进行热量交换，降低炉渣温度，提高炉水温度。换热后的炉水既可直接注入锅炉进行预热，也可输入到供热管网进行供热。回收炉渣余热再利用，不仅可提高煤的利用率，节省水资源及锅炉燃料，而且可间接地降低二氧化碳、二氧化硫的排放，继而达到节能减排目的。

　　该项技术拟应用于安阳华祥电厂300MW机组循环流化床锅炉，其中锅炉效率为91%，管道效率为98%，相对电效率为78%，发电机组效率为98%，汽轮机组机械效率为96%，热耗率为7892k/（kWh），锅炉高温炉渣流量为63t/h，炉渣温度为920C.300MW供热机组热平衡图如所示。

　　在实际运行时，实测炉渣的流量为63t/h，冷渣机进口处高温炉渣温度为900C，其热焓为873.90k/kg，出口处炉渣温度为90C，其热焓为67.16k/kg，疏水焓为171. 3.1 3种预热炉水方案的提出本文采用3种预热炉水方案，计算过程中忽略冷渣机的散热损失所带来的影响。

　　方案1将冷渣机安装在8低温加热器前，以减少8低温加热器所用抽汽量；方案2将冷渣机与7低温加热器并联安装，以减少7低温加热器所用抽汽量；方案3将冷渣机与7、8低温加热器并联安装，以减少7、8低温加热器总抽汽量。3种8加热器7加热器（b）方案2冷渣机工作示意。2经济及能耗效益预算计算采用3种方案时的经济效益及能耗效益，确定最佳的冷渣机回收高温炉渣技术利用方案。

　　（1）方案1①冷渣机每小时吸热量可通过X0.96X0.98将相关数据代入式（4），可得机组功率增量：二应用炉渣机回收灰渣余热后，热耗率：M煤M炉水M炉水3标煤节约量（按机组运行300d/a、标煤价格800元/t计算）可通过方案3①冷渣机每小时加热炉水量可通过/（元kW-1单台设备一次性基础建设投资/万元投资利率/%设备年运行时间/（h单台冷渣机年收益/（万元a-1）设备使用寿命/a设备服务期内总维修费用/万元设备服务期内所需技术员工/人技术员工工资/（万元a-1）动态投资回收年限/a标煤节约量/（t二氧化破减排量/（t汽轮机热耗率/（k 4结论综合3种余热回收方案的经济综合效益及减排效果指标，筛选出方案2即将冷渣机与7低温加热器并联安装的方案。该方案可使300MW汽轮发电机组的发电热耗率降低61. h），节约标准煤约505.6t/a，二氧化碳排放量减少132.47t/a.采用此项余热回收技术不仅能够提高锅炉蒸汽发电的效率，而且能够推动节能减排技术的发展。

　　此项技术可推广到其他电厂锅炉以及低温余热的回收利用。