闭式循环火电厂节水技术应用.pdf

2 0 0 8年 4月 第 3 6卷 第 2 期 总第 1 9 5 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Apr ． 2 0 0 8 Vo 1 ． 3 6 No ． 2 S e r ． No ． 1 9 5 闭式循环火 电厂节水技术应用 App l i c a t i on o f W a t e r s a v i n g Te c hn o l o gy i n Cl o s e d Cy c l i ng Po we r Pl a nt 曹洪山， 张钧 函 大唐长春第二热电有限责任公司， 吉林长春1 3 0 0 3 1 摘要 针对 大唐长春第二热 电有 限责任公 司 4台国产 2 0 0 Mw 机组运行时 ， 源水不能满足用水需要 ， 4 号机工业 水 系统不能正常运行 的情 况， 改造了 4台机组工业水 和循环水 系统 。在循环水泵 出 口管路 和工业水 泵人 口母管之 间加装 4 2 1 9 mm 联络管路 ， 用部分循环水 串带工 业水 ， 将工业水 泵人 口压力 由 O ～0 ． 1 0 MP a提 高至 0 ． 1 0 b0 ． 1 8 MP a ， 解决二期 3 、 4号机试 运投产用水难题 ， 防止北方电厂冬季水塔周围结冰和污水大量外排 ， 使工业冷却水 系统 安全稳定运行 ， 节约大量 自来水和源水 ， 节水效益可观。 关键词 节水措施 ； 闭式循环 ； 火电厂 ； 技术改造 中图分类号 T M6 2 1 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 0 8 0 2 0 0 3 6 0 2 我 国是水 资源 短缺 的国家 ， 在 各种 用水 中 ， 工业 用水量占总用水量的 2 O 以上， 其 中火 电厂用水量 和耗水量均排在首位 。 水务管理粗放， 用水工艺不合 理， 循环水浓缩倍率低， 排污水量大 ， 污废水 回收利 用率低， 是我国采用循环冷却的火电厂耗水量大的 主要原 因 ， 因此 ， 节 约源水 费用是 闭式循 环火 电厂 降 低发电成本的重要手段。本文从减少发电用水被迫 损失 、 达到 污水 零排 放 和 提高 循 环水 重 复利 用 率为 出发点， 以对原有设备系统进行技术改造和对原有 系统优化运行为手段 ， 改变传统设备运行理念 ， 达到 既能 节约 源水 ， 又能 保 证工 业 水 和循 环水 系统稳 定 运 行的 目的 。 1 问题 的提 出 大唐长春第二热电有限责任公司为闭式循环火 电厂 ， 现 有 4台 2 0 0 Mw 汽 轮 发 电供 热 机 组 ， 为 超 高压、 中间再热、 三缸双抽、 两排汽单轴凝汽式。 一期 1 、 2号机给水泵冷油器冷却水设计为循环水 ， 二期 3 、 4号机给水泵冷油器冷却水设计为工业水 。工业 水系统主要是为机、 炉部分转机提供冷却水 ， 每台机 组设有 3台工业水泵， 工业水冷却设备后 回收至循 环水系统 。2 0 0 5年 8月， 公司二期工程 3 、 4号机面 临试运行 ，3号机最初转机试运 时， 出现水塔水池 跑水 ， 造成 大量 源水损 失 。冬季到 来之前 ， 水塔跑 水 问题必须解决 ， 否则水塔周围会严重结冰。试运中， 由于设计的长春市郊污水处理厂来水 中水 不能正 常通水 ， 自来水 管路不 能按期 投入 ， 源水 系统 只能用 一 期 2 条 源水管路 。 4台机组 运行 时 ， 源水不 能满足 用 水需 要 ， 4号 机工业 水 系统不 能正 常运 行 ， 已影 响 到 4号机组 辅 机 的正 常试 运 和整 体 试运 ， 因此 提 出 改 造工业 水和循 环水 系统 。 2 源水系统和工业水 系统存在问题 2 ． 1 源水 情况 源水 来水 为 以下 系统提 供水源 工业水 系统 、 循 环水前池补水、 生水系统、 射水池补水 。一期工程生 产用水有 2个水源 一个是长春第二水厂的源水 ， 有 2根 5 2 9 mm 源 水 管 ， 在 保证 工业 水 系统稳 定 运行 情况下 ， 每根源水管流量最大为 6 0 0 t ／ h ， 两根管最 大来 水量 为 1 2 0 0 t ／ h。另一个 是长 春第二 自来 水厂 来的 生 活 用 自来 水 ， 可 以达 到 1 5 0 t ／ h 。2 0 0 5年 8 月 ， 二期工程生产用水有设计的中水和新设计 的自 来水 。 由市郊污水处理厂处理后的中水 ， 通过 1 条直 径 8 0 0 mm 的管道 引 至 电厂 与原 有 的源水 相 联接 ， 二期工程供水设计由中水做为主供水 ， 但由于种种 原因， 中水管路仍不能正常通水 ， 被迫将一期二水厂 来水 与 中水 加 装联 络管 ， 以暂 时解 决 3号 机试 运 用 水和将来水源互代问题 。 收稿 日期 2 0 0 7 1 2 一 O 5 作者 简介 曹洪 山 1 9 7 1 一 ， 男， 工程 师， 从 事火电厂汽轮机运行工作。 3 6 维普资讯 2 0 0 8年 4月 第 3 6卷 第 2期 总第 1 9 5期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Ap r ． 2 0 08 Vo 1 ． 3 6 No ． 2 S e r ． No ． 1 9 5 2 ． 2 3 、 4号机投产缺水情况 3 、 4号机试运期间， 由于一期源水 1 、 2号管只 能提供 1 2 0 0 t ／ h ， 1 、 2号机工 业水泵 用水 单机需 3 0 0 t ／ h ， 2台机 合计至少需 6 0 0 t ／ h， 生水及射水池 补水需 2 5 0 t ／ h以上 ， 加上前池定期补水 ， 一期用水 至少 8 5 0 t ／ h以上 。3 、 4号机工业水泵用水单机需 4 0 0 t ／ h 以上 一期 给水泵冷却用循环水 ， 二期给水 泵用工业水 ， 2台机合计用水 8 0 0 t ／ h以上， 4台机 组若 同时运行 ， 源水将有 4 5 0 t ／ h以上缺 口。3号机 试运 中， 一二期工业水泵落水情况时有发生， 源水已 经明显不足。同时由于转机和设备冷却水不间断使 用， 大量的工业水冷却设备后进人循环水系统 ， 造成 3号机水塔溢流跑水。4号机 由于缺水 ， 工业水泵无 法运行 ， 转机不能试运， 设计的 自来水管路不能按期 投入 。 2 ． 3 1 、 2号机工业水和循环水系统存在的问题 夏季源水用量较大 ， 若 2个水厂出现源水 系统 故障或源水管路发生漏泄检修 ， 对机组安全运行影 响较大。在冬季 ， 气温较低 ， 汽轮机供热后使凝汽器 热负荷较低 ， 导致水塔蒸发量较小 ， 循环水前池水位 高， 水塔经常发生溢流现象 ， 水塔周围结 冰， 而且污 水处理能力有限， 一部分污水只能外排。 为了减少水 塔溢流 ， 降低前池水位 ， 只好将大量循环水通过灰渣 泵送 向灰场 ， 被 迫排污 ， 造 成大 量源 水损 失 。 3 改造 方案 锅炉排渣系统 已由水排渣改为干排渣 ， 基本上 不使用汽机循环水 ， 除灰 、 除渣系统 的用水 得到节 约 ， 但是配套相关系统未改造 ， 使汽机水平衡受到破 坏， 结果是转机和设备冷却水不问断使用 ， 大量的工 业水冷却设备后进人循环水 系统。作为闭式循环火 电厂 ， 循环水 的排污水量和水力除灰 、 除渣系统的排 水量 占电厂用水的首位 ， 干排渣 、 干除灰 已经解决水 力除灰浪费水 力资源问题 ， 降低循环水的排污量将 是节水技术开发的重点 ， 浓缩倍率越大 ， 排污损失越 小。火力发电厂节水的主要途径是不断提高全厂水 的重复利用率 ， 提高循环水浓缩倍率， 以降低全厂发 电耗水率。 从提高循环水重复利用率出发 ， 将是解决 用水难题 的关键和重要节水手段。 为此 ， 提出 5 种改 造方案 ， 择优选取 以下改造方案 。 改变传统设备设计理念 ， 提 出对工业水和循环 水系统改造 ， 在循环水泵出 口管路和工业水泵人 口 母管之间加装 2 1 9 mm联络管路 ， 用部分循环水串 带工业水 ， 循环水泵相当于工业水泵 的前置泵 。 将工 业水 泵人 口压力 由 0 ～0 ． 1 0 MP a提高 至 0 ． 1 0 ～ 0 ． 1 8 MP a ， 有效地避免了在缺水 的情况下 ， 工业水 泵落水情况发生 ， 可 以解决缺水 电厂工业水安全稳 定运行问题 ； 由于循环水经过工业水泵升压作为设 备冷却水后 ， 又回到循环水系统 ， 从而提高了循环水 重复利用率 ， 有效地控制了进入循环水 系统的源水 量 ， 解决了冬季水塔溢流、 水塔周 围结冰和污水外排 问题 ， 达 到 了节约 源水 的 目的 。 4 系统改造带来 的问题 和解决方法 4 ． 1 影 响真 空泵 出力 真空泵板冷器冷却水为工业水 ， 当循环水 串带 工业水后， 真空泵板冷器冷却水温度升高 ， 水 温越 高， 真空泵出力越低 ， 影响真空指标 。从 3 、 4号机工 业水母 管至真空泵 板冷器接 引 1路备用 冷却水 管 路 ， 当真空泵板冷器冷却水温度偏高时使用； 3号机 工业水泵来水为低温源水 ， 3 、 4号机工业水母管接 3 号机 ， 确保 3 、 4号机真空泵板冷器冷却水为低温的 源水 。 4 ． 2 影响热网补水水质 由于循环水串带工业水 ， 热网补水取 自工业水 母 管 ， 导致 热 网补水 含有 循环水 ， 影 响热 网加热 器结 垢问题 。 由源水 向热网直接引一路专门热 网补水， 引 入原热网补水泵人 口母管。 4 ． 3 影 响循 环 水水 质 a ． 由于提高循环水重复利用率和循环水浓缩倍 率 ， 循环水浓缩倍率高于源水 。 污水排放经过处理后 p H值为 6 ～7 ， 属 中性水 ， 回收至循环水系统 ， 对设 备无腐蚀现象 ， 可以补人循环水 系统， 但水处理必须 合格 。 化学专业对循环水水质必须严格监督 ， 发现循 环 水超 标 ， 及 时 串水 。 b ． 按 D L ／ T7 8 3 --2 0 0 1 火力发 电厂节水导则 要求 ， 带冷却塔 的循环冷却水系统 的浓缩倍率应根 据水源条件 水量 、 水质和水价等 、 节约用水要求、 环境保护要求、 水处理费用及药品来源等因素经技 术经济比较后确定 。D L ／ T5 0 6 8 1 9 9 6 火力发电厂 化学设计技术规程 规定一般控制在 3 ～5倍。 C ． 由于水塔不断蒸发 ， 需要有新 的源水不断补 人循环水系统 ， 从而可以相对维持一定的浓缩倍率 。 若循环水浓缩倍率超过允许值 ， 可 以采取增加除灰 搅拌水方式进行 串水或者化学采取加药方式解决 。 下 转第 5 3页 3 7 维普资讯 2 0 0 8年 4月 第 3 6 卷 第 2期 总第 1 9 5期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r 。 Ap r ． 20 0 8 Vo 1 ． 3 6 No ． 2 S e r ． No ． 1 9 5 1 0 k V配电网的有效管理 。 b ． 各供 电分公 司应设立县调， 加强对 1 0 k V 电 网管理 。逐步达到每个县级电网设立一个电网调度 机构 ， 统一管理县级电网的运行。 3 ． 3 明确地、 县级调度及 同级县调之间管辖范围划 分原则 明确上 、 下级 电网调度之间、 同级电网不 同调度 之间管辖范 围划分 ， 有利于促进各 自的发展 ， 充分发 挥调度的在各 自电网的运行指挥中心的作用 。 a ． 地 、 县调之 间管辖范围划分原则 以主变二次 为分界点 ， 原则上 6 6 k V 系统均 由地调直接调度。 b ． 对于同一级 电网农、 供电之 间的调度管辖范 围划分应当遵循有利于电网安全经济运行 、 有利于 电网运行指挥、 有利于电网调度管理的原则 ， 以使各 自供电区域 明晰。 3 ． 4 明确县级调度机构的功能定位 、 完善调度机构 专业设置 ， 规范专业管理 a ． 县级调度机构功能定位应当是县级供 电 农 电 企业的生产单位和职能部门。 负责所辖县级电网 的安全、 优质 和经济运行 ， 并按有关法律 、 法规 的规 定向电力客户及并网发电厂提供优质、 规范的服务。 上接 第 3 7页 5 应用情况及经济效益分析 应设 电力调度运行、 运行方式 、 继 电保护、 自动化和 通信等专业机构或人员 。 b ． 加强各专业 规范化、 标准化管理 ， 明确县 调 各专业应具备 的规程规章制度 ， 严格细化各项规章 制度 ， 提高专业管理水平 。 3 ． 5 加强县调人员培训和队伍建设 a ． 定期组织针对县级电网调度机构人员的业务 培训 ， 以提高县调人员 的技术业务水平和调度管理 水平 。 b ． 在上级调度机构指导下开展交流活动， 学习 其他县调和省 、 地调的先进经验和管理模式。 3 ． 6 进一步加强县调调度 自动化系统的建设 a ． 有条件地 区应使用光纤通道或其他稳定性、 可靠性较高 的通道作为 自动化系统通信通道， 并逐 步建立专用通信网络。 b ． 加强设备的维护管理， 暂不具备条件 自行维 护 的应委托 地 调进行 自动化 系统 的维护 。 C ． 县调 自动化系统应与地 调 自动化系统接 口， 并逐步建立省 、 地、 县 自动化信息传输模式。 编辑 田淑 华 5 ． 1 3 、 4号机应用情况 投入本系统后 ， 在源水不足情况下 ， 将 3 、 4 号机 的全部或部分循环水与源水混合 串带工业水 ， 能够 可靠保证工业水系统安全运行 ， 解决二期用水难题 。 4号机开始试运 ， 3号机水塔水池跑水问题解决 ， 同 时， 为保证 3 、 4号机顺利试运和 1 、 2号机稳定运行 及后期机组运行中节约 自来水创造了条件 。 2 0 0 5年 1 2月 ， 由长春第四自来水厂接引的备用 自来水管路 设计施工完毕 ， 弥补 了 4台机运行时 4 5 0 t ／ h源水 缺 口， 但 自来水价格较高。系统改造后 ， 每小时节省 自来水 4 5 0 t 。扣除 4台机组小修和 3个月临检， 每 年可节省 自来水费用约1 1 0 8万元 。 5 ． 2 1 、 2号机应用情况 由于二期 3 、 4号机工业水和循环水系统改造 ， 应用效果较好 ， 2 0 0 6年 2月 ， 决定据此 对一期 1 、 2 号机循环水 系统和工业水系统进行改造 。 2 0 0 6 年 l 1 月冬季供热后 ， 水塔水位 居高不下， 水塔发生溢流 ， 污水被迫外排 ， 为此 ， 立即投入该改造系统 ， 一 、 二期 通盘考虑 ， 改变源水及工业水系统运行方式 ， 经过一 周调整与试验 ， 水塔发生溢流问题得以解决 ， 一期源 水流量由 9 0 0 t ／ h下降至 4 o 0 ～5 0 0 t ／ h 。 对 大 唐 长 春 第 二 热 电有 限责 任 公 司 4台 2 0 0 Mw机组工业水和循环水系统 的改造， 解决了 4 台机组用水安全和节水 问题 。4台机组改造费用仅 接 近 2 0万 元 ， 仅 2 0 0 6年 ， 一 年 节 省 自来 水 达 2 9 1 ． 6 1 0 t ， 冬季节约源 水 1 4 4 1 0 t ， 全年节约 水费约 1 3 7 8 ． 7万元， 节水效益非常可观。 解决了冬 季水塔溢流和污水外排 问题 ， 使电厂的节约用水和 节能减排成效显著， 达到了废水零排放 ， 对机组长期 安全稳定运行产生深远 的影响。 编辑郝 竹筠 5 3 维普资讯