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燃机电厂机组排水冷却回收技术

【摘要】本文以临港燃机电厂为例,对燃机电厂中排水冷却回收技术的应用展开论述。阐述燃机电厂中机组排水冷却回收的现状,并分析燃机电厂的机组排水冷却回收技术中存在的问题,提出相应的解决措施,最后对改良后的机组排水冷却回收技术进行效果检验并总结。

【关键词】燃机电厂;机组排水;冷却回收技术的应用

引言

根据国家环保部门下达的相关政策文件要求,临港燃机电厂需要大力推进减少水资源的浪费,进一步提高水资源的综合利用率。在工程的建设施工阶段,随着1、2号机组逐步投入商业化运行,企业相关工作人员对机组的运行情况进行了详细的分析,以探索提高水资源利用率的途径。临港燃机电厂机组定排及连排用冷却水主要有三个来源:锅炉补水系统排水、机组排水及市政自来水。其中回收后的机组排水温度较高,因此就需要一段时间的冷却或者将大量的市政自来水与其混合达到降温目的,而只有确保循环系统内的温度能够维持在合适的范围内,才能进行再次回收利用,作为机组冷却水或者其他杂用水进行循环使用。所以如何更好地降低机组排水温度,有效提高机组排水的循环利用率,减少水资源的浪费,成为临港燃机电厂迫在眉睫的节水难题。

1我国燃机电厂中机组排水冷却回收的现状

1.1系统设计应用现状

现有系统运行中,机组回收水的往复循环使用,余热锅炉汽包排污蒸汽类似“加热器”不断加循环系统内的冷却水,导致杂用水箱出口水温在夏季最高达到74℃。因此在夏季可以利用现场基建条件修改设计将机组回收水输送到工业废水池,使用工业废水系统设备曝气冷却隔夜放置,温度可降至45℃,于次日再次回收利用,该措施的实施很好地满足了夏季两台机组的运行,并大量节约了冷却用新鲜自来水的消耗,图1为扩大冷却环节后的系统简图。

1.2系统设计修改

尽管目前的冷却模式可以保证两台机组的正常运转,但不可否认的是随着3号和4号机组的陆续投产,“加热器”数量在现有基础上翻倍,现有冷却模式势必无法满足多台机组运行工况,唯有依靠大量消耗新鲜自来水方能满足。在仅仅依靠工业废水池曝气系统冷却,未增加主动性冷却装置的工况下,提供给机组的杂用水在秋、冬季的平均温度就已经达到了45℃,随着气温的升高和机组开机数量的增加,提供低温杂用水不得不以新鲜自来水的补充和直接排放机组回收高温水为手段;同时由于水温高,不得不提高流量来确保机组冷却效果,这一工况导致杂用水泵不堪重负,在4台机组全开的工况下,冷却水温持续被加热,温升达到50℃以上,甚至导致水泵超电流而跳闸,经济性和安全性均无法得到有效保障。现唯有在回收环节中安装冷却塔,完善现有冷却水系统,提高机组回收水再利用率,从而满足经济效益和环保的目的。在此我们需要闭式冷却塔的工作原理加以论述,并对闭式冷却塔的工作性能进行一定的调研。闭式冷却塔工作原理:工作流体(机组排水)在闭式冷却塔的盘管内进行循环,工作流体的热量经过盘管散入流过盘管的冷却水中。同时机组外四周的空气从底盘上的进风隔栅进入,与水的流动方向相反,向上流经盘管。部分水蒸发而吸走热量,热湿空气由冷却塔顶部的通风机排放到周围大气中。其余的水落入底部水盘,由水泵再循环至水分配系统又回淋到盘管上。我们对闭式冷却塔的设计参数与实际工作性能进行了对比分析,结果如表1所示。由此可见,使用主动性冷却装置闭式冷却塔,杂用水回收冷却后温度预计达到35℃以下,4台机组余热锅炉排放疏水可以得到100%利用,采用闭式冷却塔回收冷却机组排水再利用存在很大的节能空间。

2燃机电厂的机组排水却回收技术中存在的问题

(1)多台机组运行时,冷却水被循环加热,杂用水流量超出设计范围。多台机组启、停时,冷却水被循环加热,冷却水需求量上升,全厂3台杂用水泵满出力运行,最高时总流量达200m3/h,然而杂用水泵的额定流量为60m3/h,易引起水泵超电流而跳闸,经济性和安全性均无法得到有效保障。(2)回收水曝气冷却效果不明显。系统虽然进行简单改造,隔夜曝气冷却的方法不能满足4台机组连续运行时的冷却水水温要求。(3)工作人员的工作能力和综合素质不达标。机组启动后,化学运行人员需对炉水品质进行化验,化验人员的分析素质、与值长的沟通速度、对定排连排冷却水阀门开度的控制都会影响杂用水的消耗。(4)机组排水温度高、部分机组排水回收后无法直接利用。回收的机组排水温度很高,夏季最高温度可达74℃,平均温度为45℃。机组调试阶段排水、机组检修后、冷态启机等排水,因排水浊度过高,不利于回收利用。

3针对机组排水回收中存在问题的解决措施

(1)提高机组冷却水流量。在现有系统中增加一台流量为60m3/h变频杂用水泵,从而满足多台机组启动时,机组用冷却水总量大于200m3/h的需求。(2)安装一套主动性冷却装置———闭式冷却塔。闭式冷却塔设计方案讨论过程中,我们对机组排水水质、排水量进行了统计分析汇总,同时咨询冷却塔厂家,并根据制造厂的设计计算,我们决定采用以下方案。其中,单套处理水量Q=150m3/h;循环水质中,内循环为生产工艺热水,外循环为生产生活水直接补水。在正常供水量不受影响的情况下,整组设备确保出水温度不超过40℃;设备耐压等级不低于2.0MPa、钢制结构;换热盘管采用316L不锈钢,换热盘管(蛇形管)的壁厚不小于1.5mm;水盘、箱体等所有板材采用优质镀锌钢板并表面做去静电防腐喷涂处理或进口镀锌钢板。(3)优化回收方式。为了便于回收水质合格机组排水,我们对的机组排水回收方式进行了优化,规定了对热态及温态机组排水引入1号废水池曝气冷却回收再利用;机组调试排水、冷态启机排水、机组检修后排水、停炉保护排水等的不可二次利用的废水引入2号废水池并通过处理后最终纳入市政管网。结合闭式冷却塔150m3/h的出力条件,对现有系统进行了改造,将2号废水池一台废水泵引入1号废水池中,以此通过3台流量为50m3/h的废水泵,最高效率地进行机组排水回收降温的工作。

4对改良后的机组排水冷却回收技术进行效果检验

(1)降低机组排水回收冷却后温度。自闭式冷却塔安装投运后,夏季7月最大进水温度为56℃,进水平均温度为48℃,当月最高出水温度为40℃,出水平均温度为34℃,低于设计值35℃。(2)降低杂用水系统自来水补水量。闭式冷却塔安装投运后,杂用水自来水每月平均补充量从前6个月的25000m3/月,骤降至355m3/月。(3)经济效益。闭式冷却塔采购、安装、维护费用包括闭式冷却塔成本45万元,安装费5万元,共计50万元。上网电价为0.689元/kWh,闭式冷却塔用电功率为28kW,全厂按2500h运行时间统计,每年耗电费用为:28kW×0.689元/kWh×2500h=48230元。机组杂用水系统每年市政自来水可节省:(25000m3-355m3)×12月=29.6万m3。自来水单价为5.06元/m3,机组杂用水系统每年可节省市政自来水费用为(25000m3-355m3)×5.06元/m3×12月=1496444元。综上所述,该项目每年共计节约费用为1496444-48230=1448214元。通过优化机组排水回收冷却后,每年可节省市政自来水29.6万m3,直接经济收益为144.8万元。

5结语

综上所述,近年来我国的燃机电厂得到了很大程度的发展,并且在机组排水冷却回收技术方面取得了不错的成绩,但不可否认的是,目前我国在燃机电厂机组冷却排水回收中仍然存在很多问题和弊端,诸如大量水资源的浪费、造成较大的电能损耗等。因此我国的燃机电厂为了节约水资源,减少企业的成本开支同时为了响应国家“节能减排、科技创新”的号召,纷纷对机组排水冷却回收技术展开了积极的优化改良。本文以上海申能临港燃机发电有限公司为例论述了机组冷却排水回收的应用以及优化措施,为我国的燃机电厂进行技术改革提供了良好的成功典例,对众多燃机电厂具有重要的借鉴意义。总而言之,为了机组冷却排水回收技术能够得到更广泛的应用,燃机电厂应该积极探索和尝试优化这项技术,确保机组冷却排水回收技术能够发挥它的应用价值,为我国的燃机电厂做出更大的贡献。

参考文献

[1]梁庆林.燃气轮机进气冷却技术及其应用[J].山东工业技术,2014(17):16-17.

[2]夏立峰,肖冰,贺亚妮.热电厂循环冷却水余热回收技术应用[J].节能,2015(5):37-39.

作者:潘浩 单位:上海申能临港燃机发电有限公司

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