燃機電廠機組排水冷卻回收技術(shù)

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【摘要】本文以臨港燃機電廠為例，對燃機電廠中排水冷卻回收技術(shù)的應(yīng)用展開論述。闡述燃機電廠中機組排水冷卻回收的現(xiàn)狀，并分析燃機電廠的機組排水冷卻回收技術(shù)中存在的問題，提出相應(yīng)的解決措施，最后對改良后的機組排水冷卻回收技術(shù)進行效果檢驗并總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】燃機電廠；機組排水；冷卻回收技術(shù)的應(yīng)用

引言

根據(jù)國家環(huán)保部門下達的相關(guān)政策文件要求，臨港燃機電廠需要大力推進減少水資源的浪費，進一步提高水資源的綜合利用率。在工程的建設(shè)施工階段，隨著1、2號機組逐步投入商業(yè)化運行，企業(yè)相關(guān)工作人員對機組的運行情況進行了詳細的分析，以探索提高水資源利用率的途徑。臨港燃機電廠機組定排及連排用冷卻水主要有三個來源：鍋爐補水系統(tǒng)排水、機組排水及市政自來水。其中回收后的機組排水溫度較高，因此就需要一段時間的冷卻或者將大量的市政自來水與其混合達到降溫目的，而只有確保循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的溫度能夠維持在合適的范圍內(nèi)，才能進行再次回收利用，作為機組冷卻水或者其他雜用水進行循環(huán)使用。所以如何更好地降低機組排水溫度，有效提高機組排水的循環(huán)利用率，減少水資源的浪費，成為臨港燃機電廠迫在眉睫的節(jié)水難題。

1我國燃機電廠中機組排水冷卻回收的現(xiàn)狀

1.1系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)有系統(tǒng)運行中，機組回收水的往復循環(huán)使用，余熱鍋爐汽包排污蒸汽類似“加熱器”不斷加循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻水，導致雜用水箱出口水溫在夏季最高達到74℃。因此在夏季可以利用現(xiàn)場基建條件修改設(shè)計將機組回收水輸送到工業(yè)廢水池，使用工業(yè)廢水系統(tǒng)設(shè)備曝氣冷卻隔夜放置，溫度可降至45℃，于次日再次回收利用，該措施的實施很好地滿足了夏季兩臺機組的運行，并大量節(jié)約了冷卻用新鮮自來水的消耗，圖1為擴大冷卻環(huán)節(jié)后的系統(tǒng)簡圖。

1.2系統(tǒng)設(shè)計修改

盡管目前的冷卻模式可以保證兩臺機組的正常運轉(zhuǎn)，但不可否認的是隨著3號和4號機組的陸續(xù)投產(chǎn)，“加熱器”數(shù)量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻倍，現(xiàn)有冷卻模式勢必無法滿足多臺機組運行工況，唯有依靠大量消耗新鮮自來水方能滿足。在僅僅依靠工業(yè)廢水池曝氣系統(tǒng)冷卻，未增加主動性冷卻裝置的工況下，提供給機組的雜用水在秋、冬季的平均溫度就已經(jīng)達到了45℃，隨著氣溫的升高和機組開機數(shù)量的增加，提供低溫雜用水不得不以新鮮自來水的補充和直接排放機組回收高溫水為手段；同時由于水溫高，不得不提高流量來確保機組冷卻效果，這一工況導致雜用水泵不堪重負，在4臺機組全開的工況下，冷卻水溫持續(xù)被加熱，溫升達到50℃以上，甚至導致水泵超電流而跳閘，經(jīng)濟性和安全性均無法得到有效保障。現(xiàn)唯有在回收環(huán)節(jié)中安裝冷卻塔，完善現(xiàn)有冷卻水系統(tǒng)，提高機組回收水再利用率，從而滿足經(jīng)濟效益和環(huán)保的目的。在此我們需要閉式冷卻塔的工作原理加以論述，并對閉式冷卻塔的工作性能進行一定的調(diào)研。閉式冷卻塔工作原理：工作流體（機組排水）在閉式冷卻塔的盤管內(nèi)進行循環(huán)，工作流體的熱量經(jīng)過盤管散入流過盤管的冷卻水中。同時機組外四周的空氣從底盤上的進風隔柵進入，與水的流動方向相反，向上流經(jīng)盤管。部分水蒸發(fā)而吸走熱量，熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風機排放到周圍大氣中。其余的水落入底部水盤，由水泵再循環(huán)至水分配系統(tǒng)又回淋到盤管上。我們對閉式冷卻塔的設(shè)計參數(shù)與實際工作性能進行了對比分析，結(jié)果如表1所示。由此可見，使用主動性冷卻裝置閉式冷卻塔，雜用水回收冷卻后溫度預計達到35℃以下，4臺機組余熱鍋爐排放疏水可以得到100%利用，采用閉式冷卻塔回收冷卻機組排水再利用存在很大的節(jié)能空間。

2燃機電廠的機組排水冷卻回收技術(shù)中存在的問題

（1）多臺機組運行時，冷卻水被循環(huán)加熱，雜用水流量超出設(shè)計范圍。多臺機組啟、停時，冷卻水被循環(huán)加熱，冷卻水需求量上升，全廠3臺雜用水泵滿出力運行，最高時總流量達200m3/h，然而雜用水泵的額定流量為60m3/h，易引起水泵超電流而跳閘，經(jīng)濟性和安全性均無法得到有效保障。（2）回收水曝氣冷卻效果不明顯。系統(tǒng)雖然進行簡單改造，隔夜曝氣冷卻的方法不能滿足4臺機組連續(xù)運行時的冷卻水水溫要求。（3）工作人員的工作能力和綜合素質(zhì)不達標。機組啟動后，化學運行人員需對爐水品質(zhì)進行化驗，化驗人員的分析素質(zhì)、與值長的溝通速度、對定排連排冷卻水閥門開度的控制都會影響雜用水的消耗。（4）機組排水溫度高、部分機組排水回收后無法直接利用?；厥盏臋C組排水溫度很高，夏季最高溫度可達74℃，平均溫度為45℃。機組調(diào)試階段排水、機組檢修后、冷態(tài)啟機等排水，因排水濁度過高，不利于回收利用。

3針對機組排水回收中存在問題的解決措施

（1）提高機組冷卻水流量。在現(xiàn)有系統(tǒng)中增加一臺流量為60m3/h變頻雜用水泵，從而滿足多臺機組啟動時，機組用冷卻水總量大于200m3/h的需求。（2）安裝一套主動性冷卻裝置———閉式冷卻塔。閉式冷卻塔設(shè)計方案討論過程中，我們對機組排水水質(zhì)、排水量進行了統(tǒng)計分析匯總，同時咨詢冷卻塔廠家，并根據(jù)制造廠的設(shè)計計算，我們決定采用以下方案。其中，單套處理水量Q=150m3/h；循環(huán)水質(zhì)中，內(nèi)循環(huán)為生產(chǎn)工藝熱水，外循環(huán)為生產(chǎn)生活水直接補水。在正常供水量不受影響的情況下，整組設(shè)備確保出水溫度不超過40℃；設(shè)備耐壓等級不低于2.0MPa、鋼制結(jié)構(gòu)；換熱盤管采用316L不銹鋼，換熱盤管（蛇形管）的壁厚不小于1.5mm；水盤、箱體等所有板材采用優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼板并表面做去靜電防腐噴涂處理或進口鍍鋅鋼板。（3）優(yōu)化回收方式。為了便于回收水質(zhì)合格機組排水，我們對的機組排水回收方式進行了優(yōu)化，規(guī)定了對熱態(tài)及溫態(tài)機組排水引入1號廢水池曝氣冷卻回收再利用；機組調(diào)試排水、冷態(tài)啟機排水、機組檢修后排水、停爐保護排水等的不可二次利用的廢水引入2號廢水池并通過處理后最終納入市政管網(wǎng)。結(jié)合閉式冷卻塔150m3/h的出力條件，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行了改造，將2號廢水池一臺廢水泵引入1號廢水池中，以此通過3臺流量為50m3/h的廢水泵，最高效率地進行機組排水回收降溫的工作。

4對改良后的機組排水冷卻回收技術(shù)進行效果檢驗

（1）降低機組排水回收冷卻后溫度。自閉式冷卻塔安裝投運后，夏季7月最大進水溫度為56℃，進水平均溫度為48℃，當月最高出水溫度為40℃，出水平均溫度為34℃，低于設(shè)計值35℃。（2）降低雜用水系統(tǒng)自來水補水量。閉式冷卻塔安裝投運后，雜用水自來水每月平均補充量從前6個月的25000m3/月，驟降至355m3/月。（3）經(jīng)濟效益。閉式冷卻塔采購、安裝、維護費用包括閉式冷卻塔成本45萬元，安裝費5萬元，共計50萬元。上網(wǎng)電價為0.689元/kWh，閉式冷卻塔用電功率為28kW，全廠按2500h運行時間統(tǒng)計，每年耗電費用為：28kW×0.689元/kWh×2500h=48230元。機組雜用水系統(tǒng)每年市政自來水可節(jié)省：（25000m3-355m3）×12月=29.6萬m3。自來水單價為5.06元/m3，機組雜用水系統(tǒng)每年可節(jié)省市政自來水費用為（25000m3-355m3）×5.06元/m3×12月=1496444元。綜上所述，該項目每年共計節(jié)約費用為1496444-48230=1448214元。通過優(yōu)化機組排水回收冷卻后，每年可節(jié)省市政自來水29.6萬m3，直接經(jīng)濟收益為144.8萬元。

5結(jié)語

綜上所述，近年來我國的燃機電廠得到了很大程度的發(fā)展，并且在機組排水冷卻回收技術(shù)方面取得了不錯的成績，但不可否認的是，目前我國在燃機電廠機組冷卻排水回收中仍然存在很多問題和弊端，諸如大量水資源的浪費、造成較大的電能損耗等。因此我國的燃機電廠為了節(jié)約水資源，減少企業(yè)的成本開支同時為了響應(yīng)國家“節(jié)能減排、科技創(chuàng)新”的號召，紛紛對機組排水冷卻回收技術(shù)展開了積極的優(yōu)化改良。本文以上海申能臨港燃機發(fā)電有限公司為例論述了機組冷卻排水回收的應(yīng)用以及優(yōu)化措施，為我國的燃機電廠進行技術(shù)改革提供了良好的成功典例，對眾多燃機電廠具有重要的借鑒意義?？偠灾瑸榱藱C組冷卻排水回收技術(shù)能夠得到更廣泛的應(yīng)用，燃機電廠應(yīng)該積極探索和嘗試優(yōu)化這項技術(shù)，確保機組冷卻排水回收技術(shù)能夠發(fā)揮它的應(yīng)用價值，為我國的燃機電廠做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]梁慶林.燃氣輪機進氣冷卻技術(shù)及其應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（17）：16-17.

[2]夏立峰，肖冰，賀亞妮.熱電廠循環(huán)冷卻水余熱回收技術(shù)應(yīng)用[J].節(jié)能，2015（5）：37-39.

作者：潘浩 單位：上海申能臨港燃機發(fā)電有限公司