李明君

在國(guó)內(nèi)水泥窯余熱電站中，鍋爐汽包的連續(xù)排污水經(jīng)連續(xù)排污擴(kuò)容器進(jìn)行膨脹擴(kuò)容后，其二次蒸汽送至除氧器進(jìn)行輔助除氧，這部分蒸汽熱量通過(guò)加熱給水得以利用。連續(xù)排污擴(kuò)容器排出的二次污水被送至定期排污擴(kuò)容器后就近排放到排污降溫池。這部分污水含有較高熱量，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成較大程度的能量損失。鍋爐排污系統(tǒng)如圖1所示。

1 采用外置連續(xù)排污換熱器進(jìn)行余熱回收

針對(duì)鍋爐連續(xù)排污水排放所造成的能量損失的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)一些水泥窯余熱電站采用外置一臺(tái)連續(xù)排污換熱器回收鍋爐連續(xù)排污水余熱，熱力系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖1 鍋爐排污系統(tǒng)

圖2 連續(xù)排污換熱器排污系統(tǒng)圖

該系統(tǒng)通過(guò)單獨(dú)設(shè)置一臺(tái)換熱器，將鍋爐連續(xù)排污水冷卻降溫后送至定期排污擴(kuò)容器，這部分熱量用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水。該方法需要單獨(dú)采購(gòu)一臺(tái)連續(xù)排污換熱器，并預(yù)留換熱器及其連接管道布置空間，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。單獨(dú)設(shè)置的外置換熱器不僅存在一定的散熱損失，也增加了部分成本。

2 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器（帶換熱管束）

針對(duì)以上問(wèn)題，我公司設(shè)計(jì)了一種新型的連續(xù)排污擴(kuò)容器，換熱器內(nèi)部設(shè)置有換熱管束，用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水，加熱的補(bǔ)充水就近送至除氧器，排污系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器排污系統(tǒng)圖

該方法通過(guò)在連續(xù)排污擴(kuò)容器內(nèi)部設(shè)置換熱管束，在加熱化學(xué)補(bǔ)充水的同時(shí)，可以降低排污水溫度，冷卻后的排污水進(jìn)入定期排污擴(kuò)容器。該方法在回收余熱的同時(shí)，相對(duì)于外置連續(xù)排污換熱器方案，不需要單獨(dú)設(shè)置換熱器，簡(jiǎn)化了排污系統(tǒng)，節(jié)約了用地，并且在一定程度上降低了投資。另外，換熱管束設(shè)置在擴(kuò)容器內(nèi)部，相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置換熱器，減少了設(shè)備的散熱損失。連續(xù)排污擴(kuò)容器出口的排污水溫度降低，低溫污水經(jīng)過(guò)定期排污擴(kuò)容器可直接排至廠區(qū)排污系統(tǒng)，無(wú)需再單獨(dú)設(shè)計(jì)排污降溫池，一定程度上減輕了蒸汽污染。

3 設(shè)計(jì)改造計(jì)算

以國(guó)外某水泥廠電站為例，對(duì)其連續(xù)排污擴(kuò)容器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造計(jì)算。該電站為一爐一機(jī)配置，即一臺(tái)高溫高壓蒸汽鍋爐配套一臺(tái)純凝發(fā)電機(jī)組，電站系統(tǒng)具體參數(shù)如表1所示。

表1 電站熱力系統(tǒng)主要參數(shù)表

系統(tǒng)鍋爐連續(xù)排污率約為3%，其排污及補(bǔ)充水系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)如表2所示。

表2 排污、補(bǔ)充水系統(tǒng)參數(shù)表

計(jì)算換熱水量：

計(jì)算傳熱面積：

式中：

Gb——換熱水量，kg/h

Qj——計(jì)算換熱量，W

c——水的比熱容，kJ/（kg·℃），按照4.2kJ/（kg·℃）

t1——供水溫度，℃

t2——出水溫度，℃

Δtp——對(duì)數(shù)平均溫差，℃

F——傳熱面積，m2

1.1——富余系數(shù)

K——傳熱系數(shù)W/（m2·℃），按照管殼式換熱1 100W/（m2·℃）

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 連續(xù)排污擴(kuò)容器熱力計(jì)算結(jié)果

根據(jù)傳熱計(jì)算結(jié)果，對(duì)連續(xù)排污換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

考慮設(shè)備加工及安裝方便，換熱器采用管殼式結(jié)構(gòu)，在原先連續(xù)排污擴(kuò)容器外形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在其內(nèi)部設(shè)置換熱管束，化學(xué)補(bǔ)充水自下而上進(jìn)入換熱管道，經(jīng)殼側(cè)進(jìn)入的排污熱水加熱后，由設(shè)備頂部送出?？紤]鍋爐排污水具有一定的腐蝕性，換熱管束采用不銹鋼制作，并且擴(kuò)容器的頂部和底部采用法蘭連接，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，可以對(duì)其內(nèi)部管道進(jìn)行更換，方便維護(hù)。新型連續(xù)排污換熱器見(jiàn)圖4。

改造后的連續(xù)排污擴(kuò)容器設(shè)備主要尺寸見(jiàn)表4。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代水泥窯余熱電站中，鍋爐的連續(xù)排污水直接排放，造成了大量的熱量損失。針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)鍋爐連續(xù)排污系統(tǒng)采用新型連續(xù)排污擴(kuò)容器，可以回收鍋爐連續(xù)排污水的余熱，用于加熱化學(xué)補(bǔ)充水。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，對(duì)于一臺(tái)180t/h的高溫高壓蒸汽鍋爐，應(yīng)用該設(shè)備后可以產(chǎn)出約7.9t/h的80℃熱水。這部分熱水可就近向除氧器提供補(bǔ)充水。

圖4 新型連續(xù)排污擴(kuò)容器排污系統(tǒng)圖

表4 連續(xù)排污擴(kuò)容器機(jī)械尺寸

按照電站年運(yùn)行8 000h，鍋爐產(chǎn)熱水效率90%計(jì)算，加裝新型連續(xù)排污擴(kuò)容器后，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤：1 824 900kJ/h×90%×8 000h÷（29 307kJ/kg×1 000）=448t，節(jié)能效果顯著。

新型連續(xù)排污擴(kuò)容器可將鍋爐連續(xù)排污水冷卻至約85℃，冷卻后的排污水可送入定期排污擴(kuò)容器，然后直接排入廠區(qū)排水系統(tǒng)。

另外，新型連續(xù)排污擴(kuò)容器相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置連續(xù)排污換熱器有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）換熱管束設(shè)置在連續(xù)排污擴(kuò)容器內(nèi)部，節(jié)約了用地。換熱管束端部和設(shè)備端蓋之間采用法蘭連接，方便日常運(yùn)行檢查及維護(hù)。

（2）相對(duì)于單獨(dú)設(shè)置換熱器，由于換熱管束和連續(xù)排污擴(kuò)容器合并，可減少設(shè)備額外的散熱損失?！?/p>