外接電源供電的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

外接電源供電的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

循環(huán)流化床鍋爐以其燃燒的清潔、高效、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，是目前有效的干凈煤燃燒技術(shù)之一。在循環(huán)流化床鍋爐中，大量固體物料在劇烈的湍流下進(jìn)入爐膛，爐內(nèi)熱量、質(zhì)量和動(dòng)量傳遞過程非常劇烈，具有肯定的蓄熱量。當(dāng)發(fā)生全廠失電的極端工況時(shí)，即便切除外部的給料，蓄熱也會(huì)造成爐內(nèi)汽水混合物及水被不斷加熱，因此裝有外置床的循環(huán)流化床鍋爐，都需要設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)給鍋爐供應(yīng)補(bǔ)給水來排出蓄熱量。目前主流的循環(huán)流化床鍋爐，由于不帶外置床，設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)與否，取決于鍋爐廠的設(shè)計(jì)、選材及對(duì)安全性的保障措施。因系統(tǒng)造價(jià)高、使用頻率低、維護(hù)費(fèi)用高等問題，許多鍋爐廠家不配置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。某工程鍋爐廠安全評(píng)估后，提出在全廠失電的狀況下，水冷系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)大約5分鐘將會(huì)被蒸干，工質(zhì)蒸干后將導(dǎo)致管壁溫度上升較快，當(dāng)?shù)竭_(dá)管子最大容許壁溫時(shí)，管子就要損壞甚至燒毀。為了對(duì)循環(huán)流化床的安全更有保障，考慮增設(shè)一套緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，系統(tǒng)的設(shè)置基于現(xiàn)有給水系統(tǒng)配置，同時(shí)又有外接電源等特別性。緊急補(bǔ)水系統(tǒng)中造價(jià)最高的環(huán)節(jié)是增加一套柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而某工程的特點(diǎn)是具備外接電源，這樣就不再需要增加新的柴油機(jī)作為備用電源，大大節(jié)約了設(shè)置緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的本錢。但此電源不能直接給電動(dòng)給水泵供電向鍋爐補(bǔ)水，由于某工程每臺(tái)機(jī)組給水系統(tǒng)采納2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵和1臺(tái)30%容量的啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵，電動(dòng)給水泵揚(yáng)程太小，壓頭不能滿意在全廠失電工況下向低溫省煤器供水，所以必需設(shè)置緊急補(bǔ)水泵來給鍋爐供水。本文就此結(jié)合某工程來分析一種具有外接電源供電的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)。

1緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的介紹

國內(nèi)自主研發(fā)的一些300MW循環(huán)流化床鍋爐，如廣東寶麗華300MW機(jī)組、淮北臨渙煤泥矸石電廠一期300MW機(jī)組等工程參照引進(jìn)技術(shù)也設(shè)置了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)。常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)流程見圖1，緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的水源來自緊急補(bǔ)水箱，緊急補(bǔ)水進(jìn)入緊急補(bǔ)水泵升壓后接至鍋爐高壓給水管道上。某工程緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的水源來自凝聚水儲(chǔ)水箱。緊急補(bǔ)水先進(jìn)入緊急補(bǔ)水泵前置泵，再進(jìn)入緊急補(bǔ)水泵，升壓后的緊急補(bǔ)水接至鍋爐省煤器入口管道上(給水操作臺(tái)后)。

2緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1緊急補(bǔ)水水源常規(guī)工程的緊急補(bǔ)水水源有以下3種：除氧器補(bǔ)水；緊急補(bǔ)水箱補(bǔ)水；凝聚水儲(chǔ)水箱補(bǔ)水。緊急補(bǔ)水可用除鹽水，補(bǔ)水量應(yīng)根據(jù)鍋爐冷卻水量、鍋爐平衡閃蒸所需水量之和計(jì)算。許多工程采納除氧器的水作為鍋爐補(bǔ)給水，優(yōu)點(diǎn)是水溫度較高，與鍋爐內(nèi)給水溫度接近，對(duì)鍋爐材料較好。但其缺點(diǎn)也比擬明顯：水溫度高，與鍋爐束管溫差小，除氧器中的水能帶走的鍋爐蓄熱量太少；水量太少，某工程中除氧器的有效容積為110m3。鍋爐廠的安全評(píng)估量算得出高溫床料溫度降到不影響鍋爐干燒所需補(bǔ)水總量約300t。明顯，除氧器中的水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿意鍋爐補(bǔ)水需求。假如增設(shè)一個(gè)緊急補(bǔ)水箱，有以下缺點(diǎn)：一次性投資本錢增加；正常運(yùn)行維護(hù)本錢增加；鍋爐廠安全評(píng)估水冷壁必需在2min之內(nèi)得到有效補(bǔ)水，緊急補(bǔ)水要滿意鍋爐突發(fā)狀況的需求，水質(zhì)必需到達(dá)除鹽水的指標(biāo)，這就意味著緊急補(bǔ)水箱要始終處于備用狀態(tài)，需要增設(shè)一套緊急補(bǔ)水的水凈化及水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。某工程中凝補(bǔ)水箱的容量為2×300m3，可以滿意鍋爐廠補(bǔ)水總量約300t(單臺(tái)爐)的需求。常溫凝聚水水溫約20℃左右，通過省煤器進(jìn)入鍋爐本體后，冷熱溫差對(duì)鍋爐本體管材性能影響不大；而且凝補(bǔ)水箱始終處于使用狀態(tài)，水質(zhì)完全能夠到達(dá)鍋爐補(bǔ)水的要求。經(jīng)以上比照綜合分析考慮，某工程水源取自凝聚水儲(chǔ)存水箱，補(bǔ)水量為200m3/h。

2.2緊急補(bǔ)水泵的選擇緊急補(bǔ)水系統(tǒng)造價(jià)高、使用頻率低，為了降低造價(jià)、提高利用率、到達(dá)高性價(jià)比的設(shè)計(jì)，采納多臺(tái)爐合用一套緊急補(bǔ)水泵。某工程全廠設(shè)一臺(tái)電動(dòng)緊急補(bǔ)水泵(配電動(dòng)前置泵)，兩臺(tái)機(jī)組合用，不設(shè)置備用泵。緊急補(bǔ)水泵的揚(yáng)程計(jì)算要考慮以下幾點(diǎn)：補(bǔ)給水泵到省煤器進(jìn)口介質(zhì)流淌總阻力，并加20%裕量；省煤器進(jìn)口與補(bǔ)水箱水位的靜壓差；鍋爐額定工況省煤器入口給水壓力；補(bǔ)水箱額定工作壓力。本工程計(jì)算出設(shè)計(jì)揚(yáng)程為3040mH2O。

2.3前置泵的布置常規(guī)工程的前置泵與補(bǔ)水泵是同軸布置在補(bǔ)水箱四周。某工程中，前置泵與補(bǔ)水泵分開不同軸布置，前置泵布置在凝聚水儲(chǔ)水箱四周(零米)。某工程凝聚水儲(chǔ)水箱高度約7m，凝聚水儲(chǔ)水箱最低水位距水箱緊急補(bǔ)水接口高度為3m。一方面，布置在此可以保證足夠的壓頭以防止前置泵的汽蝕；另一方面，前置泵升壓后也能保證足夠的壓頭以防止緊急補(bǔ)水泵的汽蝕。

2.4緊急補(bǔ)水泵的布置緊急補(bǔ)水泵的布置方案有三種：布置在儲(chǔ)水箱四周；布置在汽機(jī)房內(nèi)；布置在鍋爐房內(nèi)。

2.4.1補(bǔ)水泵布置在儲(chǔ)水箱四周布置在儲(chǔ)水箱四周的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)水箱位于A排外30m處，四周空間大，便利泵的布置。布置在儲(chǔ)水箱四周的缺點(diǎn)包括：雖然本工程選購的泵為室外泵，但是放在室外長期來看還是不利于泵的保養(yǎng)；泵入口管道的管材為S30408，泵出口管道的管材為SA106－C，SA106－C材料價(jià)格相對(duì)較高，明顯應(yīng)盡量縮短泵出口的管道長度，節(jié)省本錢；若泵放在儲(chǔ)水箱四周，則泵出口的管道要跨過整個(gè)汽機(jī)房，泵出口管道數(shù)量會(huì)特別多。

2.4.2補(bǔ)水泵布置在汽機(jī)房內(nèi)布置在汽機(jī)房內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)包括：補(bǔ)水泵布置在汽機(jī)房兩臺(tái)機(jī)組中間，泵出口去兩臺(tái)爐的管道可以對(duì)稱布置，而且距離兩臺(tái)爐都較近，便于管道布置；補(bǔ)水泵放在汽機(jī)房可以利用汽機(jī)房內(nèi)的檢修起吊，便于泵的檢修及維護(hù)；泵出口的管道相比布置在儲(chǔ)水箱四周大大縮短；泵放在汽機(jī)房內(nèi)有利于泵的保養(yǎng)。布置在汽機(jī)房內(nèi)的缺點(diǎn)包括：被優(yōu)化過的汽機(jī)房特別緊湊，布置補(bǔ)水泵位置空間上存在肯定的難度；補(bǔ)水泵布置在汽機(jī)房BC跨內(nèi)，泵入口的管道要從A排外始終接到BC跨，管道布置也存在肯定的難度。

2.4.3補(bǔ)水泵布置在鍋爐房內(nèi)布置在鍋爐房內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)包括：補(bǔ)水泵布置在鍋爐房兩臺(tái)機(jī)組中間，泵出口去兩臺(tái)爐的管道可以對(duì)稱布置，而且距離兩臺(tái)爐都較近，便于管道布置；泵出口的管道相比布置在儲(chǔ)水箱四周大大縮短。該方式的缺點(diǎn)包括：補(bǔ)水泵布置在鍋爐房不利于檢修及維護(hù)；鍋爐房是露天布置，泵放在鍋爐房不利于泵的保養(yǎng)。綜合比擬幾種布置方案，始終遵循高性價(jià)比、低總投資的原則，補(bǔ)水泵布置在汽機(jī)房內(nèi)是最正確方案。

2.5緊急補(bǔ)水泵的驅(qū)動(dòng)電源規(guī)程中規(guī)定緊急補(bǔ)水泵應(yīng)選用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的定速泵。某工程具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，處于煤礦工業(yè)廣場北部，所以沒有再配備柴油機(jī)，而是從廠區(qū)輸煤6kV配電裝置供電；同時(shí)為滿意全廠失電時(shí)鍋爐緊急補(bǔ)水的要求，考慮從廠外礦區(qū)引一路10kV電源，通過10/6.3kV干式變壓器降壓到6kV作為緊急補(bǔ)水泵的備用電源，變壓器容量為2500kVA，阻抗4%。緊急補(bǔ)水泵跨接在廠區(qū)公用段和10/6.3kV干式變壓器低壓側(cè)。

2.6緊急補(bǔ)水接入鍋爐的接口位置緊急補(bǔ)水管道接在鍋爐范圍內(nèi)的高壓給水管道且詳細(xì)接入位置是設(shè)在鍋爐低溫省煤器入口管道上(給水操作臺(tái)后)。接在此處意義重大：此位置旁路掉了全部的閥門組、設(shè)備，避開了全部可能消失的閥門及設(shè)備故障，導(dǎo)致補(bǔ)給水給水不暢的可能；最大程度地削減阻力，削減泵的揚(yáng)程；此處距離鍋爐低溫省煤器位置最近，能準(zhǔn)時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)展補(bǔ)水。

2.7緊急補(bǔ)水管道材質(zhì)的選擇緊急補(bǔ)水泵入口前管道接到儲(chǔ)水箱，所以采納的是不銹鋼S30408材質(zhì)。緊急補(bǔ)水泵出口管道采納的是與高壓給水管道材質(zhì)全都的SA106C材料。

2.8緊急補(bǔ)水系統(tǒng)造價(jià)

2.8.1常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)常規(guī)緊急補(bǔ)水系統(tǒng)是2臺(tái)機(jī)公用1套緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，配置1臺(tái)大功率的柴油機(jī)，1套高壓頭低流量的水泵，1個(gè)1000m3的緊急補(bǔ)水箱等。

2.8.2某工程緊急補(bǔ)水系統(tǒng)某工程處于煤礦工業(yè)廣場北部，所以可利用煤礦工程作為外部電源，不需要新增柴油發(fā)電機(jī)，這大大節(jié)約了投資本錢。

3結(jié)語

某工程利用地理位置優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)設(shè)置的緊急補(bǔ)水系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡潔、布置合理、設(shè)備最優(yōu)化、最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)；有穩(wěn)定的外部電源即可代替柴油發(fā)電機(jī)組是緊急補(bǔ)水系統(tǒng)的一種新方法。但是，某工程緊急補(bǔ)水系