外接电源供电的紧急补水系统设计

外接电源供电的紧急补水系统设计

循环流化床锅炉以其燃烧的清洁、高效、稳定等优点得到了广泛应用，是目前有效的干净煤燃烧技术之一。在循环流化床锅炉中，大量固体物料在剧烈的湍流下进入炉膛，炉内热量、质量和动量传递过程非常剧烈，具有肯定的蓄热量。当发生全厂失电的极端工况时，即便切除外部的给料，蓄热也会造成炉内汽水混合物及水被不断加热，因此装有外置床的循环流化床锅炉，都需要设置紧急补水系统给锅炉供应补给水来排出蓄热量。目前主流的循环流化床锅炉，由于不带外置床，设置紧急补水系统与否，取决于锅炉厂的设计、选材及对安全性的保障措施。因系统造价高、使用频率低、维护费用高等问题，许多锅炉厂家不配置紧急补水系统。某工程锅炉厂安全评估后，提出在全厂失电的状况下，水冷系统内的工质大约5分钟将会被蒸干，工质蒸干后将导致管壁温度上升较快，当到达管子最大容许壁温时，管子就要损坏甚至烧毁。为了对循环流化床的安全更有保障，考虑增设一套紧急补水系统，系统的设置基于现有给水系统配置，同时又有外接电源等特别性。紧急补水系统中造价最高的环节是增加一套柴油机驱动系统，而某工程的特点是具备外接电源，这样就不再需要增加新的柴油机作为备用电源，大大节约了设置紧急补水系统的本钱。但此电源不能直接给电动给水泵供电向锅炉补水，由于某工程每台机组给水系统采纳2台50%容量的汽动给水泵和1台30%容量的启动用电动给水泵，电动给水泵扬程太小，压头不能满意在全厂失电工况下向低温省煤器供水，所以必需设置紧急补水泵来给锅炉供水。本文就此结合某工程来分析一种具有外接电源供电的紧急补水系统的流程设计。

1紧急补水系统的介绍

国内自主研发的一些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紧急补水系统。常规紧急补水系统流程见图1，紧急补水系统的水源来自紧急补水箱，紧急补水进入紧急补水泵升压后接至锅炉高压给水管道上。某工程紧急补水系统的水源来自凝聚水储水箱。紧急补水先进入紧急补水泵前置泵，再进入紧急补水泵，升压后的紧急补水接至锅炉省煤器入口管道上(给水操作台后)。

2紧急补水系统的设计

2.1紧急补水水源常规工程的紧急补水水源有以下3种：除氧器补水；紧急补水箱补水；凝聚水储水箱补水。紧急补水可用除盐水，补水量应根据锅炉冷却水量、锅炉平衡闪蒸所需水量之和计算。许多工程采纳除氧器的水作为锅炉补给水，优点是水温度较高，与锅炉内给水温度接近，对锅炉材料较好。但其缺点也比拟明显：水温度高，与锅炉束管温差小，除氧器中的水能带走的锅炉蓄热量太少；水量太少，某工程中除氧器的有效容积为110m3。锅炉厂的安全评估量算得出高温床料温度降到不影响锅炉干烧所需补水总量约300t。明显，除氧器中的水量远远不能满意锅炉补水需求。假如增设一个紧急补水箱，有以下缺点：一次性投资本钱增加；正常运行维护本钱增加；锅炉厂安全评估水冷壁必需在2min之内得到有效补水，紧急补水要满意锅炉突发状况的需求，水质必需到达除盐水的指标，这就意味着紧急补水箱要始终处于备用状态，需要增设一套紧急补水的水净化及水位监测系统。某工程中凝补水箱的容量为2×300m3，可以满意锅炉厂补水总量约300t(单台炉)的需求。常温凝聚水水温约20℃左右，通过省煤器进入锅炉本体后，冷热温差对锅炉本体管材性能影响不大；而且凝补水箱始终处于使用状态，水质完全能够到达锅炉补水的要求。经以上比照综合分析考虑，某工程水源取自凝聚水储存水箱，补水量为200m3/h。

2.2紧急补水泵的选择紧急补水系统造价高、使用频率低，为了降低造价、提高利用率、到达高性价比的设计，采纳多台炉合用一套紧急补水泵。某工程全厂设一台电动紧急补水泵(配电动前置泵)，两台机组合用，不设置备用泵。紧急补水泵的扬程计算要考虑以下几点：补给水泵到省煤器进口介质流淌总阻力，并加20%裕量；省煤器进口与补水箱水位的静压差；锅炉额定工况省煤器入口给水压力；补水箱额定工作压力。本工程计算出设计扬程为3040mH2O。

2.3前置泵的布置常规工程的前置泵与补水泵是同轴布置在补水箱四周。某工程中，前置泵与补水泵分开不同轴布置，前置泵布置在凝聚水储水箱四周(零米)。某工程凝聚水储水箱高度约7m，凝聚水储水箱最低水位距水箱紧急补水接口高度为3m。一方面，布置在此可以保证足够的压头以防止前置泵的汽蚀；另一方面，前置泵升压后也能保证足够的压头以防止紧急补水泵的汽蚀。

2.4紧急补水泵的布置紧急补水泵的布置方案有三种：布置在储水箱四周；布置在汽机房内；布置在锅炉房内。

2.4.1补水泵布置在储水箱四周布置在储水箱四周的优点是储水箱位于A排外30m处，四周空间大，便利泵的布置。布置在储水箱四周的缺点包括：虽然本工程选购的泵为室外泵，但是放在室外长期来看还是不利于泵的保养；泵入口管道的管材为S30408，泵出口管道的管材为SA106－C，SA106－C材料价格相对较高，明显应尽量缩短泵出口的管道长度，节省本钱；若泵放在储水箱四周，则泵出口的管道要跨过整个汽机房，泵出口管道数量会特别多。

2.4.2补水泵布置在汽机房内布置在汽机房内的优点包括：补水泵布置在汽机房两台机组中间，泵出口去两台炉的管道可以对称布置，而且距离两台炉都较近，便于管道布置；补水泵放在汽机房可以利用汽机房内的检修起吊，便于泵的检修及维护；泵出口的管道相比布置在储水箱四周大大缩短；泵放在汽机房内有利于泵的保养。布置在汽机房内的缺点包括：被优化过的汽机房特别紧凑，布置补水泵位置空间上存在肯定的难度；补水泵布置在汽机房BC跨内，泵入口的管道要从A排外始终接到BC跨，管道布置也存在肯定的难度。

2.4.3补水泵布置在锅炉房内布置在锅炉房内的优点包括：补水泵布置在锅炉房两台机组中间，泵出口去两台炉的管道可以对称布置，而且距离两台炉都较近，便于管道布置；泵出口的管道相比布置在储水箱四周大大缩短。该方式的缺点包括：补水泵布置在锅炉房不利于检修及维护；锅炉房是露天布置，泵放在锅炉房不利于泵的保养。综合比拟几种布置方案，始终遵循高性价比、低总投资的原则，补水泵布置在汽机房内是最正确方案。

2.5紧急补水泵的驱动电源规程中规定紧急补水泵应选用柴油机驱动的定速泵。某工程具有得天独厚的优势，处于煤矿工业广场北部，所以没有再配备柴油机，而是从厂区输煤6kV配电装置供电；同时为满意全厂失电时锅炉紧急补水的要求，考虑从厂外矿区引一路10kV电源，通过10/6.3kV干式变压器降压到6kV作为紧急补水泵的备用电源，变压器容量为2500kVA，阻抗4%。紧急补水泵跨接在厂区公用段和10/6.3kV干式变压器低压侧。

2.6紧急补水接入锅炉的接口位置紧急补水管道接在锅炉范围内的高压给水管道且详细接入位置是设在锅炉低温省煤器入口管道上(给水操作台后)。接在此处意义重大：此位置旁路掉了全部的阀门组、设备，避开了全部可能消失的阀门及设备故障，导致补给水给水不畅的可能；最大程度地削减阻力，削减泵的扬程；此处距离锅炉低温省煤器位置最近，能准时对锅炉进展补水。

2.7紧急补水管道材质的选择紧急补水泵入口前管道接到储水箱，所以采纳的是不锈钢S30408材质。紧急补水泵出口管道采纳的是与高压给水管道材质全都的SA106C材料。

2.8紧急补水系统造价

2.8.1常规紧急补水系统常规紧急补水系统是2台机公用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。

2.8.2某工程紧急补水系统某工程处于煤矿工业广场北部，所以可利用煤矿工程作为外部电源，不需要新增柴油发电机，这大大节约了投资本钱。

3结语

某工程利用地理位置优势及特点设置的紧急补水系统具有系统简洁、布置合理、设备最优化、最经济的优点；有稳定的外部电源即可代替柴油发电机组是紧急补水系统的一种新方法。但是，某工程紧急补水系