火力发电厂水冷式机械除渣系统渣水自平衡换热方法

摘要

本发明涉及一种火力发电厂水冷式机械除渣系统渣水自平衡换热方法，涉及燃煤粉锅炉等排渣采用水冷式机械除渣系统时的热渣和冷却水的传热传质，满足对热渣进行有效的粒化和冷却；捞渣机采用渣水无溢流、维持水位运行方式，不再利用外部的渣水处理系统进行冷却；渣水温度突破常规系统规定的60℃上限，设定最高为80℃；随渣水温度升高，渣水蒸发速率增加，带走热量增加，热渣冷却达到能量守恒；通过定量补水，做到渣水的质量平衡，依靠自动监测控制技术控制渣水温度和液位，不使渣水外溢，渣水处于可控的自平衡状态；渣水温度出现超过80℃的事故状态时则打开紧急补水进行快速降温，溢流水在事故溢流水池中收集，待系统稳定后可回收利用。

说明书

【技术领域】

本发明涉及燃煤粉锅炉等排渣技术领域，特别涉及一种火力发电厂水冷式机械除渣系 统渣水自平衡换热方法。

【背景技术】

目前，国内外燃煤粉锅炉等排渣采用水冷式机械除渣系统时的热渣冷却大都采用有冷 渣水溢流回收处理再利用的闭式循环运行方式，刮板捞渣机一直处于连续溢流状态，并保 证捞渣机水槽体内混合物温度不大于60℃。主要有以下几种方式：

方式一：冷渣水闭式循环采用渣水冷却器进行冷却。刮板捞渣机的溢流水先溢流至缓 冲水箱，由渣水循环水泵送至自动反冲洗过滤器和渣水冷却器，经冷却后再送至刮板捞渣 机冷渣。这种方式的渣水冷却器一般采用板式或管式换热器，用电厂的循环水或闭式水作 为冷却水。该方式主要问题是水箱偏小，水中含渣量较大，浮渣不易收集，造成换热器结 垢和堵管严重，换热效率无法保证，运行维护量大，而换热器的冷却水量要求也较大，电 耗较大。

方式二：冷渣水闭式循环采用机力冷却塔进行冷却。捞渣机的溢流水先溢流至溢流水 池，由溢流水泵送至高效浓缩机，经高效浓缩机澄清后的排水由升压泵输送至机力冷却塔 冷却后，再送回锅炉房作为刮板捞渣机的冷却水，循环利用。优点是耗水量较小，管线简 单；主要缺点是设备较多，运行略显复杂，能耗高以及结垢等问题。

方式三：冷渣水闭式循环采用自然冷却方式。自然冷却方式依靠捞渣机关断门外侧水 体自然蒸发、管道散热、排水沟散热和蒸发、浓缩机和水池散热和蒸发，以及损失水的补 水达到热量平衡，该方式是方式二进一步简化的一种方式。

渣水混合物温度不大于60℃的要求来自引进技术，现阶段国内外均依据此边界条件。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种火力发电厂水冷式机械除渣系统渣水自平衡换热方法，以解 决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种火力发电厂水冷式机械除渣系统渣水自平衡换热方法：

捞渣机的斜升段上方设有链条冲洗水阀门和冷却水补水阀；捞渣机水平段上槽体内的 前、中、后部各设有一个液位计和一个温度计；捞渣机水平段后部上方设有紧急补水阀； 捞渣机链条冲洗水阀门运行时保持常开，供链条冲洗；捞渣机水平段的靠近斜升段的前部 上方设有摄像头；

当三个液位计中的二个达到低设定值，即达到低水位时打开电动冷却水补水阀，当三 个液位计中的二个达到高设定值，即达到高水位时关闭电动冷却水补水阀，控制水位在捞 渣机的溢流水位之下的高低水位之间变化，此过程保证捞渣机为无溢流；

当三个温度计中的二个达到70℃-75℃时，打开冷却水补水阀，此过程允许捞渣机有 10-20分钟的溢流，溢流水量小于2t/h-5t/h；待三个温度计中的二个温度降低至70℃以下后 关闭补水阀；

当三个温度计中的二个达到80℃以上时，此时立即打开紧急补水阀进行强制冷却，待 三个温度计中的二个温度降低到70℃-75℃时关闭紧急补水阀，此过程允许捞渣机有大流量 溢流，溢流水量为40t/h-80t/h。

本发明进一步的改进在于：所述捞渣机为过渡渣斗结构的捞渣机或直插式水封板结构 的捞渣机，低水位设置在插入捞渣机槽体的过渡渣斗或直插式水封板底部以上 300mm-350mm处，高水位高于低水位200mm-600mm，捞渣机溢流水位高于高水位50mm。

本发明进一步的改进在于：捞渣机的轴承通过密封水密封，连接工业水的密封水阀门 常开供捞渣机轴承密封。

本发明进一步的改进在于：所述捞渣机为过渡渣斗结构的捞渣机，过渡渣斗顶部与锅 炉炉膛连接处设有水封槽，水封槽内设于若干水封槽液位计，捞渣机包括根据水封槽液位 计的高低液位信号给水封槽进行补水的电动补水阀。

本发明进一步的改进在于：所述捞渣机为直插式水封板结构的捞渣机，直插式水封板 直接插入捞渣机槽体中，直插式水封板上部设保温层。

本发明进一步的改进在于：捞渣机旁侧设有收集捞渣机溢流水的溢流水池。

本发明进一步的改进在于：捞渣机的密封水采用工业水作为水源，捞渣机除渣冷却水 和链条冲洗水采用电厂处理过的废水作为水源。

本发明进一步的改进在于：工业水水源和电厂处理过的废水水源母管上分别设置有监 测补水量的流量计；

本发明进一步的改进在于：捞渣机水平段两侧设置防溅板。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明方法，涉及燃煤粉锅炉等排渣采用水 冷式机械除渣系统时的热渣和冷却水的传热传质，满足对热渣进行有效的粒化和冷却。捞 渣机采用渣水无溢流、维持水位运行方式，不再利用外部的渣水处理系统进行冷却。渣水 温度突破常规系统规定的60℃上限，设定最高为80℃。随渣水温度升高，渣水蒸发速率增 加，带走热量增加，热渣冷却达到能量守恒；通过定量补水，做到渣水的质量平衡，依靠 自动监测控制技术控制渣水温度和液位，不使渣水外溢，渣水处于可控的自平衡状态。渣 水温度出现超过80℃的事故状态时则打开紧急补水进行快速降温，溢流水在事故溢流水池 中收集，待系统稳定后可回收利用。由于在捞渣机水平段两侧设置了防溅板，解决了捞渣 机处于高水位落渣时高温渣水外溅的问题。采用本发明方法的优点是，系统简化，安全可 靠，操作简单，容易控制，没有了渣水处理系统，解决了水处理系统内结垢和积渣难以清 理的问题，运行费用低，工程造价低。

【附图说明】

图1是本发明方法针对过渡渣斗结构捞渣机的示意图。

图2是本发明方法针对直插式水封板结构捞渣机的示意图。

【具体实施方式】

现有技术中，三种换热方式在混合水温不大于60℃的情况下，渣水猝发和辐射蒸发量 有限，热渣冷却没有充分利用渣水的气化潜热，冷渣水都需要连续溢出捞渣机进行外部辅 助冷却，为了克服上述三种渣水循环系统的不足，本发明方法提供了水冷式机械除渣系统 冷渣水自平衡换热方案：即不设置任何渣水循环处理系统进行外部冷却，捞渣机采用渣水 无溢流、维持水位运行方式，允许捞渣机水温超过60℃运行。经实验室和现场试验发现， 当渣量一定，捞渣机水温大于60℃以后，冷渣水的蒸发速率相应增大，当水温升高到一定 程度就基本稳定下来不再升高，此时热交换达到平衡；此过程中利用自动控制监视技术， 补充冷渣水的消耗使捞渣机内的水位相对稳定，维持在一定的范围内，既满足锅炉运行密 封要求也可以适应渣量在一定范围内的变化，使冷渣水不外溢，也就没有了外部的渣水循 环处理系统。本发明同时提出了猝发蒸发、辐射蒸发和自然蒸发的热交换理论，在几个不 同条件的除渣系统改造中得到了验证，正常运行时渣水混合物温度不超过70℃，吹灰等非 正常运行时渣水混合物温度不超过80℃，理论计算与运行指标吻合性较高，可满足国内外 大多数电厂的除渣系统需要。同时在捞渣机附近设置事故溢流水池用于收集结渣大块渣对 水位的瞬时冲击影响，保护了捞渣机运行场地的卫生条件。在捞渣机水平段两侧装设防溅 板，防止高水位落渣时高温渣水外溅。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

请参阅图1所示，针对过渡渣斗1结构的捞渣机2，过渡渣斗水封槽3补水和捞渣机 的密封水（采用机械密封时无此水）采用工业水作为水源，捞渣机除渣冷却水和链条冲洗 水采用电厂处理过的废水作为水源。捞渣机链条冲洗水阀门13和密封水阀门14运行时保 持常开，供链条冲洗和捞渣机轴承密封。二路管理水源母管上分别设置流量计4和5监测 补水量。捞渣机水封槽的电动补水阀6根据水封槽液位计7的高低液位信号打开和关闭进 行补水控制，水封槽一直充满水保证水封；捞渣机水平段上槽体内的前、中、后部设一组 三个液位计8进行液位监测，一组三个温度计9进行渣水温度监测，当三个液位计8中的 二个达到高或低设定值（即高水位或低水位，低水位设置在插入捞渣机2上槽体的过渡渣 斗或直插式水封板底部以上300mm-350mm处，高水位高于低水位200mm-600mm）时发出 高水位或低水位报警信号，当三个液位计8中的二个达到高设定值（高水位）时液位的高 水位报警信号联锁关闭电动冷却水补水阀10，当三个液位计8中的二个达到低设定值（低 水位）时液位的低水位报警信号联锁打开电动冷却水补水阀10进行补水，控制水位在捞渣 机2设定的水位范围（即溢流水位之下的高低水位之间，溢流水位高于高水位50mm）内 变化，此过程保证捞渣机为无溢流；当三个温度计9中的二个达到高设定值（高设定值为 70-75℃）时，打开冷却水补水阀10，此过程允许捞渣机2短时小部分溢流（短时为10-20 分钟，小部分溢流指2t/h-5t/h水），待三个温度计9中的二个温度降低至70℃以下后关闭补 水阀10；当三个温度计9中的二个达到高高设定值（80℃）以上时，说明出现落大渣的紧 急状态，此时立即打开紧急补水阀11进行强制冷却，待三个温度计9中的二个温度降低到 高设定值（70℃-75℃）时关闭紧急补水阀11，此过程允许捞渣机大流量溢流（大流量溢流 为40t/h-80t/h水）。捞渣机2水平段靠近斜升段的前部上方设有摄像头12，可远程监视捞 渣机液位和补水情况，捞渣机旁设溢流水池，收集高水温状态时出现的溢流水，待系统稳 定后用水泵将溢流水排回捞渣机或者直接排入电厂废水下水道回收利用。在捞渣机水平段 两侧装设高过捞渣机水平段上槽体200mm-500mm的防溅板15，防溅板15为可拆卸式，即 可防止捞渣机落渣时高温渣水外溅，又可方便维护检修。

如图2所示，针对直插式水封板16结构的捞渣机2，水封板16直接插入捞渣机槽体 中，水封板上部设保温层17，无水封槽。捞渣机的密封水（采用机械密封时无此水）采用 工业水作为水源，捞渣机除渣冷却水和链条冲洗水采用电厂处理过的废水作为水源。捞渣 机链条冲洗水阀门13和密封水阀门14运行时保持常开，供链条冲洗和捞渣机轴承密封。 二路管理水源母管上分别设置流量计4和5监测补水量。捞渣机水平段上槽体内的前、中、 后部设一组三个液位计8进行液位监测，一组三个温度计9进行渣水温度监测，当三个液 位计8中的二个达到高或低设定值（即高水位或低水位，低水位设置在插入捞渣机2槽体 的过渡渣斗或直插式水封板底部以上300mm-350mm处，高水位高于低水位 200mm-600mm）时发出高水位或低水位报警信号，当三个液位计8中的二个达到高设定值 （高水位）时液位的高水位报警信号联锁关闭电动冷却水补水阀10，当三个液位计8中的 二个达到低设定值（低水位）时液位的低水位报警信号联锁打开电动冷却水补水阀10进行 补水，控制水位在捞渣机2设定的水位范围（即溢流水位之下的高低水位之间，溢流水位 高于高水位50mm）内变化，此过程保证捞渣机为无溢流；当三个温度计9中的二个达到 高设定值（高设定值为70-75℃）时，打开冷却水补水阀10，此过程允许捞渣机2短时小 部分溢流（短时为10-20分钟，小部分溢流指2t/h-5t/h水），待三个温度计9中的二个温 度降低至70℃以下后关闭补水阀10；当三个温度计9中的二个达到高高设定值（80℃）时， 说明出现落大渣的紧急状态，此时立即打开紧急补水阀11进行强制冷却，待三个温度计9 中的二个温度降低到高设定值（70-75℃）时关闭紧急补水阀11，此过程允许捞渣机大流量 溢流（大流量溢流指40t/h-80t/h水）。捞渣机2水平段的后部上方设有摄像头12，可远程 监视捞渣机液位和补水情况，捞渣机旁设溢流水池，收集高水温状态时出现的溢流水，待 系统稳定后用水泵将溢流水排回捞渣机或者直接排入电厂废水下水道回收利用。在捞渣机 水平段两侧装设高过捞渣机水平段上槽体200mm-500mm的防溅板15，防溅板15为可拆卸 式，即可防止捞渣机落渣时高温渣水外溅，又可方便维护检修。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。