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循环流化床锅炉CFB(Circulating Fluidizedbed 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300MW循环流化床锅炉,如广东宝丽华300MW机组、淮北临涣煤泥矸石电厂一期300MW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。
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1000m3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。
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1h,每月的测试时间不得少于12h,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。
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。
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。
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