關(guān)于神華國神準(zhǔn)東電廠輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的論述

秦明亮

摘 要：輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)是電廠重要的系統(tǒng)之一，關(guān)系到電廠的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本論述針對輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行方式是全年采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔濕式冷卻方案還是冬季輔機(jī)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔停運(yùn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)切換到主機(jī)間冷系統(tǒng)（即半干半濕方案）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的論證分析。首先通過對主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)冬季進(jìn)行切換是采用大閉式還是開式系統(tǒng)進(jìn)行研究，確定輔機(jī)系統(tǒng)按半干半濕方案運(yùn)行時主廠房內(nèi)宜采用大閉式系統(tǒng)，在此前提下，通過對輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用濕式冷卻方案（主廠房內(nèi)采用開式系統(tǒng)）和半干半濕方案（主廠房內(nèi)采用大閉式系統(tǒng)）從系統(tǒng)的配置、運(yùn)行、節(jié)水等方面進(jìn)行優(yōu)化和比較。

關(guān)鍵詞：電廠；性能；循環(huán)；負(fù)荷；調(diào)節(jié)方式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.050

1 概述

本電廠建設(shè)規(guī)模為2×660MW超超臨界、間接空冷機(jī)組，廠址位于新疆準(zhǔn)東煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶奇臺縣五彩灣工業(yè)園區(qū)大井礦區(qū)。

廠址區(qū)屬準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，古爾班通古特沙漠東緣，暖溫帶大陸性干旱氣候特點(diǎn)顯著。其氣候特點(diǎn)是冬季寒冷，夏季酷熱，冷暖變化劇烈，降水稀少，氣候干燥，風(fēng)沙多，日照強(qiáng)。

2 半干半濕方案切換方式的確定

2.1 輔機(jī)冷卻水采用開閉式系統(tǒng)的選擇要求

《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50660-2011）第12.7.3 條，對輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本工程主要水源采用地表水，根據(jù)水質(zhì)分析，宜采用以開式循環(huán)冷卻水為主的輔機(jī)冷卻系統(tǒng)。考慮將來的輔機(jī)冷卻水水質(zhì)受環(huán)境的影響有變差的可能，對輔機(jī)冷卻水水質(zhì)要求較高的設(shè)備（例如各種轉(zhuǎn)動設(shè)備的機(jī)械軸承）采用除鹽水冷卻，配置一個小閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

2.2 主廠房輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式

主機(jī)采用的間接冷卻塔在冬季運(yùn)行時，有足夠輔機(jī)冷卻的備用面積，可以考慮冬季停運(yùn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)，輔機(jī)切換至主機(jī)間冷系統(tǒng)來冷卻。

采用開式循環(huán)和閉式相結(jié)合的輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置時，開式水采用的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔為開式冷卻塔，且該地區(qū)塵土較大，開式冷卻水中懸浮物增加再所難免。由于開式冷卻水與主機(jī)循環(huán)水水質(zhì)不一樣，若在運(yùn)行中切換，存在開式冷卻水進(jìn)入至主機(jī)凝汽器和間冷塔散熱器的風(fēng)險，導(dǎo)致凝汽器和間冷塔換熱管束的腐蝕。若在寒冷時期停機(jī)切換，不僅需要開式冷卻水系統(tǒng)排空，而且需要大量的除鹽水沖洗開式冷卻水系統(tǒng)，即便這樣也很難保證開式冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備及管道達(dá)到除鹽水運(yùn)行的環(huán)境。若為了切換運(yùn)行，再給輔機(jī)機(jī)械冷卻塔備用一套干冷塔及相關(guān)管路，顯然得不償失。因此不能利用間冷塔冷卻水作為主廠房開式冷卻水的切換制運(yùn)行方案。若是為了配合輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)切換運(yùn)行，主廠房內(nèi)輔機(jī)須全部采用閉式水系統(tǒng)，問題迎刃而解。

機(jī)組各輔機(jī)設(shè)備均采用閉式冷卻水冷卻，在寒冷時期，可將輔機(jī)閉式冷卻水系統(tǒng)統(tǒng)一切入主機(jī)間冷閉式冷卻水系統(tǒng)，輔機(jī)閉式水和主機(jī)間冷循環(huán)水均為除鹽水，不存在水質(zhì)污染等方面的問題，不需要排空、沖洗管路，僅進(jìn)行閥門切換的操作。因此，在寒冷時期，將輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)切入主機(jī)間冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式具有可行性。

3 輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方案配置

機(jī)組的輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式按照主廠房內(nèi)采用開式系統(tǒng)的全年機(jī)械通風(fēng)冷卻塔濕式冷卻方案（方案一）和主廠房內(nèi)采用閉式系統(tǒng)的半干半濕方案（方案二）兩種冷卻方案進(jìn)行優(yōu)化和比較。

3.1 方案一：機(jī)械通風(fēng)冷卻塔濕式冷卻方案

本方案為常規(guī)方案，輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)順?biāo)鞑贾脼檫M(jìn)水前池→輔機(jī)冷卻水泵→冷卻水壓力進(jìn)水管→主廠房閉式換熱器→冷卻水壓力回水管→機(jī)力冷卻塔→濾網(wǎng)→前池。

濕式冷卻方式時全廠輔機(jī)冷卻水量為4540m3/h，其中包含本期空壓機(jī)冷卻用水120 m3/h。

3.1.1 主廠房外輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

（1）機(jī)械通風(fēng)濕式冷卻塔。

型式：逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；進(jìn)水水溫：39℃；出水水溫：≤33℃；冷卻水量：1850m3/h；淋水面積：144m2；平面尺寸：12.0m×12.0m；水池深度：2m；冷卻塔風(fēng)筒材料：玻璃鋼；風(fēng)機(jī)直徑：Ф7000mm；電機(jī)功率：55kw（變頻電機(jī)）；軸功率：47KW；數(shù)量：3段。

（2）輔機(jī)冷卻水泵。

型式：單級雙吸臥式離心泵；流量：2300m3/h；揚(yáng)程：40m；電動機(jī)功率：400kW；軸功率：340 kW；電壓：6000v；數(shù)量：3臺（兩運(yùn)一備）。

（3）輔機(jī)冷卻水管道。

輔機(jī)冷卻系統(tǒng)采用擴(kuò)大單元制，每臺機(jī)組各設(shè)1根DN800的輔機(jī)冷卻水供水管及回水管。

3.1.2 主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用大開式、小閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

開式冷卻水設(shè)一根冷卻水進(jìn)水母管和一根排水母管，設(shè)置一臺電動旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，為主機(jī)冷油器、給水泵汽輪機(jī)冷油器、機(jī)械真空泵冷卻器和閉式循環(huán)冷卻水熱交換器提供冷卻水，冷卻水水源工業(yè)水。主廠房內(nèi)單臺機(jī)開式輔機(jī)冷卻水量約2210t/h。

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對汽機(jī)、鍋爐各輔機(jī)提供冷卻水。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水作為補(bǔ)水水源，設(shè)1臺10m3閉式水膨脹水箱。 系統(tǒng)共設(shè)2臺100%容量互為備用的閉式循環(huán)冷卻水泵，閉式水熱交換器采用兩臺65%板式換熱器。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總水量約為1750 m3/h。

3.2 方案二：主廠房內(nèi)采用閉式系統(tǒng)的半干半濕方案

如前述，本方案的運(yùn)行方式：（1）寒冷時期，主機(jī)間冷塔出水溫度≤33℃，滿足輔機(jī)冷卻水水溫要求。濕式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔及廠區(qū)輔機(jī)冷卻水泵房內(nèi)的輔機(jī)水泵停運(yùn)，主廠房內(nèi)輔機(jī)設(shè)備及除灰空壓機(jī)冷卻水均由主機(jī)間冷塔出水提供。（2）除寒冷時期外，主廠房內(nèi)大閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的輔機(jī)冷卻水通過主廠房內(nèi)的板式換熱器進(jìn)行熱交換。主廠房內(nèi)大閉式系統(tǒng)采用除鹽水作為冷卻水源。全廠空壓機(jī)冷卻水也由主廠房內(nèi)大閉式系統(tǒng)除鹽水提供。

此方案兩臺機(jī)需主廠房外機(jī)力塔或主機(jī)間冷系統(tǒng)提供的總冷卻水量約4720 m3/h，其中包含全廠空壓機(jī)所需冷卻水量120 m3/h。

3.2.1 輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

3.2.1.1 主廠房外輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

（1）機(jī)械通風(fēng)濕冷塔。

型式：逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；進(jìn)水水溫：39℃；出水水溫：≤33℃；冷卻水量：1900m3/h；淋水面積：156.25m2；平面尺寸：12.5m×12.5m；水池深度：2m；冷卻塔風(fēng)筒材料：玻璃鋼；風(fēng)機(jī)直徑：Ф7000mm；電機(jī)功率：75kw（變頻電機(jī)）；軸功率：50KW；數(shù)量：3段。

（2）輔機(jī)冷卻水泵。

型式：單級雙吸臥式離心泵；流量：2250m3/h；揚(yáng)程：43m；電動機(jī)功率：450kW；軸功率：370kw；電壓：6000v；數(shù)量：3臺（兩運(yùn)一備）。

（3）廠外輔機(jī)冷卻水管道：同方案一。

3.2.1.2 主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對汽機(jī)、鍋爐各輔機(jī)提供冷卻水。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水作為補(bǔ)水水源。每臺機(jī)組設(shè)1臺10m3閉式水膨脹水箱，設(shè)2臺100%容量互為備用的閉式循環(huán)冷卻水泵，閉式水熱交換器采用兩臺65%板式換熱器。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總水量初步估算約為2330m3/h 。

4 經(jīng)濟(jì)比較

4.1 初投資比較

4.2 運(yùn)行比較

4.2.1 耗電

4.2.2 耗水

由以上數(shù)據(jù)可見，方案二全年耗電費(fèi)用155.52萬元；方案一輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行全年耗電費(fèi)用為155.26萬元。兩個方案的耗電費(fèi)用相差0.26萬元。方案二全年耗水費(fèi)用75萬元/年；方案一輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行全年耗水費(fèi)用為108.6萬元/年。方案二較方案一耗水費(fèi)用節(jié)約33.6萬元/年。

4.2.3 年運(yùn)維費(fèi)用比較

由上表數(shù)據(jù)可見，方案一與方案二系統(tǒng)相比較，初投資節(jié)省25.4萬元，年運(yùn)行費(fèi)用多33.34萬元，年總費(fèi)用多29.64萬元。

5 結(jié)論

通過對兩種方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，方案二初投資較方案一略高為25.4萬元，年耗電費(fèi)用相當(dāng)，但是方案二；每年總費(fèi)用比方案一節(jié)約29.64萬元，若按照使用壽命20年計(jì)算，節(jié)約運(yùn)維成本約592.8萬元；方案二比方案一每年節(jié)水7.47萬噸，節(jié)水效果顯著；在環(huán)境氣溫較低時，按方案二系統(tǒng)設(shè)計(jì)對間冷塔防凍工作有幫助。

因此，神華國神準(zhǔn)東電廠工程輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式采用冬季輔機(jī)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔停運(yùn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)切換到主機(jī)間冷系統(tǒng)即半干半濕方案，無論從經(jīng)濟(jì)性，還是節(jié)能減排均是可行的。即降低了運(yùn)營成本，并在節(jié)能減排方面效果顯著。

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