循環冷卻水系統改造工程經濟分析

摘 要：A發電公司現有8臺汽輪發電機組（4臺100MW、4臺200MW），改造前冷卻水系統全部采用水庫的水直流供水或以水庫為冷卻水池循環供水。改造后的循環供水系統主要包括一個補給水泵房、兩個循環水泵房和兩個冷水塔。與項目確定前的比較，冷卻水系統改造后理論設計每年節約開支2198萬元，實際測試每年節約開支2061萬元。

關鍵詞：火力發電廠；冷卻水系統；改造；經濟性

引言

循環冷卻水系統在火力發電廠中是一個相對獨立的系統，也是對機組在經濟性方面有著很大的影響作用重大輔助性質的系統，同時，也是汽輪發電機組冷卻設備的重要輔助系統。在電廠之中，循環系統作為循環冷卻水系統內的核心，其耗電量約占整個系統發電量的1.5%～2%左右[1]。因此，在日常的生產過程中采用合理有效的改造方案，優化設計合理使用減少水資源的浪費。這樣既能保證生產和設備的安全運行又能節約水資源水的消耗，成本效益與環境效益收效明顯[2]。

1 冷卻水系統方案

1.1 改造前的冷卻水系統

改造前冷卻水系統全部采用水庫的水直流供水或以水庫為冷卻水池循環供水。供水通過地下水泵房8臺循環水供水泵將水庫水輸送到供水閘門井，再通過兩根供水母管供給8臺汽輪發電機組冷卻用水；回水是通過兩根回水母管回至明渠，再用10臺排水泵將明渠回水送回到水庫。

在灌溉期，當農灌用水等于或大于A發電公司的直流冷卻水量時，排水經排水明渠排往下游農灌水渠。當農灌用水小于A發電公司的直流冷卻水量時，排水經排水明渠部分排往下游農灌水渠，部分排往排水泵房，由排水升壓泵送回水庫循環利用。

非灌溉期，全部冷卻水經排水明渠排往排水泵房，由排水升壓泵送回水庫循環利用。

1.2 存在的主要問題

原有的進排水系統路徑長，進水隧道及管路長約3.5km，排水明渠長5km，已經運行30多年，系統漏損水量較大。特別是5km的排水明渠，蒸發及滲漏損失均很大，導致A發電公司的耗水量遠比正常發電用的耗水量大，既浪費了可貴的水資源，又增加了該公司的水費負擔。近年隨著國家用水政策的變化，水價不斷上漲，公司支付的水費也不斷上漲。

1.3 改造方案

改造后的循環供水系統主要包括一個補給水泵房、兩個循環水泵房和兩個冷水塔。補給水泵房是在原地下水泵房基礎上改造而成，將原來的8臺循環水供水泵改造為4臺補給水泵，重新敷設兩根DN1200補給水母管，廢除原來的兩根供水母管、明渠及10臺排水泵。兩個循環水泵房和兩個冷水塔均為新建項目，并在每個循環水泵房內分別安裝兩臺軸流式循環水泵。

改造后的循環水系統運行方式，由補給水泵房4臺補給水泵，通過兩根補給水母管，分別作為兩個冷水塔的補充水源、5～8號機夏季參混水水源及至1～4號機的DN800補水管。1號循環水泵房向1號循環水母管供水，該母管主要向每臺機的1號凝汽器及8號機2號凝汽器供水。2號循環水泵房向2號循環水母管供水，該母管主要向除8號外的每臺機的2號凝汽器及8號機3號凝汽器供水。各機組循環水回水，1～4號機回至#1冷水塔；5～8號機回至#2冷水塔。為保證20MW機組夏季冷卻水需求，在5～8號機側新裝兩臺兌水泵，以便在循環水溫度過高時使用。

2 冷卻水系統改造后的經濟效益分析

2.1 耗水量及水費

A發電公司共安裝8臺汽輪發電機組，裝機容量為1250MW。以項目確定前的2003年為例，則全年機組的利用小時數平均為5547.41小時，全年繳納水費4217萬元，按單價為0.52元/m3計算，相當于耗水量8109.615×104m3。冷卻水系統改造后，實測補水流量為0.97m3/s，折合全年（按365天，每天24小時計算）耗水量為3058.99×104m3，按單價為0.52元/m3計算，全年水費為1590萬元。與2003年相比節約水費2627萬元。

2.2 冷卻水系統電耗

以項目確定前的2003年為例，全年取排水泵及5號機組循環水泵合計用電量為9456×104kWh，排水站發電量為894.06×104kWh，冷卻水系統實際用電8562×104kWh。系統改造后，轉三臺循環水泵時實測循環水泵耗電量8160kWh/h，補水泵耗電量為110kW/h，轉4臺循環水泵時實測循環水泵耗電量11640kWh/h，補水泵耗電量為110kW/h，按設計每年5個月4臺循環水泵運行，7個月3臺循環水泵運行，則改造后每年耗電量為8522×104kWh，改造后每年用電量與2003年相比減少40×104kWh，按稅后上網電價0.19689元/kWh計算，每年節約電費7.8萬元。

2.3 對煤耗的影響

冷卻水系統改造后，按2～8號7臺機組年利用小時5500小時計算，在凝汽器端差與2003年保持一致的情況下，在設計工況下7臺機組年增加標準煤耗量20607t。標準煤價按2003年的278元/t計算，則改造后每年增加煤耗費用573萬元。

3 結束語

冷卻水系統改造后，按2～8號7臺機組年利用5500小時、水塔全年運行考慮，實際測試全年耗水量為3058.99×104m3，耗電量為8522×104kWh，年增加標準煤耗量20607t。2003年交納水費4217萬元，水費單價為0.52元/m3，冷卻水系統實際用電量為8562×104kWh，稅后上網電價為0.19689元/kWh，標準煤價278元/t。以此為基準，冷卻水系統改造后，理論計算每年節約水費3033萬元，節約電費7.8萬元，增加煤費用843萬元，三項合計每年節約開支2198萬元。實際測試每年節約水費2627萬元，節約電費7.8萬元，增加煤費用573萬元，三項合計每年節約2061萬元。

理論計算與實際測試機組耗水量偏差較大的主要原因是現有的冷卻水系統及運行方式不合理，對現行冷卻水系統及運行方式進行改造，具有顯著的經濟效益。冷卻水系統改造后，不再向廠外排放工業用水，有效地保護了水資源，具有顯著的社會效益。

參考文獻

[1]田曉光.有關300MW機組循環冷卻水系統節能優化應用研究[J].科技與企業，2015：209.

[2]孫志君，段原鋒.除塵風機冷卻系統的節水改造[J].現代制造技術與裝備，2007（3）：161-162.

作者簡介：李昂（1983，11-），男，遼寧省鐵嶺市人，華北電力大學在讀，研究方向：動力工程技術經濟分析。