電廠水務(wù)一體化模式在熱電廠設(shè)計中的應(yīng)用

閆淑梅

(吉林省電力勘測設(shè)計院，吉林長春130022)

電廠水務(wù)一體化模式在熱電廠設(shè)計中的應(yīng)用

閆淑梅

(吉林省電力勘測設(shè)計院，吉林長春130022)

通過對白城熱電廠電廠化學(xué)優(yōu)化設(shè)計方案進行經(jīng)濟技術(shù)比較，分析了電廠水務(wù)一體化設(shè)計模式在電廠設(shè)計中的優(yōu)勢，并對優(yōu)化方案中北方寒冷地區(qū)熱電廠設(shè)計中的生水加熱器的選擇問題進行了一些探討。

電廠設(shè)計;水務(wù)一體化;生水加熱器

0 引言

眾所周知，在火電廠中，水是必不可少的工業(yè)原料或能量傳播媒介，起著非常重要的作用，包括生活水、消防水、化學(xué)水、循環(huán)冷卻水等各個用水環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的火電廠的設(shè)計中，根據(jù)不同的用水環(huán)節(jié)進行分塊設(shè)計，主要由給水排水和電廠化學(xué)兩個專業(yè)負(fù)責(zé)。由于分工不同，在設(shè)計中往往因為只考慮到局部而沒有全局觀念造成不必要的重復(fù)。隨著科技的發(fā)展，電廠越來越重視整體設(shè)計效果，設(shè)計中采用電廠水務(wù)一體化模式進行優(yōu)化，以節(jié)省投資，方便運行，節(jié)約能源。

國電吉林龍華白城熱電廠擴建工程建設(shè)規(guī)模為2×210MW國產(chǎn)超高壓高溫凝汽供熱式汽輪發(fā)電機組，將新建化學(xué)水處理系統(tǒng)及設(shè)施以滿足本期2× 680t/h超高壓煤粉鍋爐所需水補給水量，在這一工程的優(yōu)化設(shè)計過程中，我們就用到了電廠水務(wù)一體化的設(shè)計模式，并取得了很好的效果。

1 水源水質(zhì)及化學(xué)水處理系統(tǒng)

工程主要水源采用“引嫩入白”的嫩江地表水，設(shè)計初期由于水質(zhì)全分析資料不全，按照僅有的水質(zhì)分析資料，化學(xué)鍋爐補給水處理系統(tǒng)選擇為離子交換二級除鹽系統(tǒng)。具體流程如下:生水經(jīng)加熱(主廠房表面式生水加熱器)→機械攪拌加速澄清池→生水箱→生水泵→高效纖維過濾器→活性炭過濾器→雙室陽浮床→組合式除二氧化碳器→中間水泵→雙室陰浮床→陰陽混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→送主廠房。

后期通過業(yè)主收集完整的嫩江水質(zhì)全分析報告，我們發(fā)現(xiàn)水源中的鐵錳含量超標(biāo)，不能滿足工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，為了防止結(jié)垢、銹蝕，必須建立預(yù)處理水池對全廠工業(yè)用水進行預(yù)處理，使鐵錳、懸浮物等指標(biāo)達到工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。這就與鍋爐補給水處理中的機械攪拌加速澄清池、清水箱等設(shè)備的預(yù)處理作用重復(fù)，為了避免重復(fù)設(shè)計、節(jié)省投資成本，必須打破傳統(tǒng)的分塊設(shè)計理念，建立水務(wù)一體化模式，統(tǒng)籌考慮已達到設(shè)計最優(yōu)化。

2 加熱器選擇的必要性

2.1 加熱器的選擇

生水加熱器在電廠、熱電廠水處理系統(tǒng)中，是一個被人忽視的關(guān)鍵設(shè)備。電廠、熱電廠對生水處理，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了超濾、反滲透、EDI等膜法處理系統(tǒng)或離子交換除鹽的方式對來水進行處理，作為鍋爐補水水源。無論選擇哪種處理方法，水溫對于處理效果都是重要的影響因素，尤其在北方寒冷地區(qū)，冬春二季水溫度可低達0～5℃，對于膜法來說，水溫主要對膜通量產(chǎn)生影響。水溫較低使反滲透膜濾孔變小，膜的通水量隨之減小，廢水排放量增加，同時反滲透膜濾孔變小，造成設(shè)備壓力上升，對反滲透膜起到壓實作用，影響反滲透的使用壽命;對于離子交換除鹽方法，溫度主要影響交換速度。

交換速度受擴散速度的控制。提高溫度能提高離子的熱運動速度和降低水的粘度，同時加快膜擴散速度和顆粒擴散速度，因此提高水溫對提高離子交換速度是有利的［1］。研究表明，離子交換系統(tǒng)的最佳運行水溫在30℃～40℃之間，可根據(jù)不同樹脂及運行工況確定最佳溫度。國電吉林龍華白城熱電廠擴建工程所在地白城屬于北方寒冷地區(qū)，冬春二季水溫度可低達0～5℃，所以必需安裝生水加熱器來提高設(shè)備進水溫度，確保設(shè)備安全、經(jīng)濟運行。

2.2 生水加熱器的比較

目前，火電廠生水加熱器系統(tǒng)中的熱交換器按照傳熱方式不同分為混合式和表面式兩種。表面式加熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱交換效率低、易結(jié)垢、清洗維護工作量大及循環(huán)水泵耗電量多。另外，采用表面式加熱器需要疏水泵、疏水罐等附屬設(shè)備，連接點多，容易造成漏水，加大了維護工作量。表面式加熱器體積龐大、占地面積大，為了避免蒸汽輸送過程中熱效率降低，加熱效果不穩(wěn)定，表面式加熱器常設(shè)在主廠房內(nèi)。

混合式加熱器也叫噴射式加熱器，由殼體、噴咀(單或多孔)、混合管等零部件組成［2］。噴射式加熱器蒸汽與液體瞬間混合均勻，加熱迅速，熱效率高達100%，節(jié)能;不受蒸汽壓力必須高于液體壓力0.05～0.1Mpa的限制。

混合式生水加熱器結(jié)構(gòu)簡單，不易結(jié)垢，方便維護，不需要疏水罐等附屬設(shè)備;加熱溫度既可以手動調(diào)節(jié)，也可以通過加熱器出口溫度變送器來控制蒸汽入口調(diào)節(jié)閥的開度來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，運行方便;體積小、價格廉、投資少，占地面積省，可以布置在化學(xué)水處理區(qū)域，方便管理。彌補了常規(guī)的表面式加熱器的不足，其優(yōu)勢非常顯著。

3 優(yōu)化設(shè)計前后的經(jīng)濟性比較

優(yōu)化設(shè)計中，以水務(wù)一體化設(shè)計為原則，將全廠預(yù)處理水池緊挨化學(xué)水處理區(qū)域布置，方便運行管理，將原來的表面式生水加熱器改為混合式生水加熱器，布置在化學(xué)水處理車間。

化學(xué)處理車間生水需用量(夏季平均值約為213t/h;冬季平均值為340t/h)直接從預(yù)處理水池供給，可以取消原初步設(shè)計中的清水箱、機械攪拌加速澄清池，還可以節(jié)省去主廠房繞行的生水管道，主廠房可以取消表面式生水加熱器、疏水罐、疏水泵等設(shè)備，同時可以大大節(jié)省占地面積，而只需增加混合式生水加熱器及主廠房至化學(xué)區(qū)域的加熱蒸汽管道，化學(xué)水處理系統(tǒng)改為:全廠預(yù)處理水池→生水泵→混合式生水加熱器→高效纖維過濾器→活性炭過濾器→雙室陽浮床→組合式除二氧化碳器→中間水泵→雙室陰浮床→陰陽混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→送主廠房。

不考慮節(jié)省占地的因素，僅從設(shè)備增、減角度對優(yōu)化前后的方案進行比較。取消設(shè)備包括:表面式生水加熱器、生水泵、生加疏水泵、生水加熱器疏水罐、生水加熱器疏水管道、生水箱、水工送至主廠房生水管、主廠房至化學(xué)生水箱管道。

增加設(shè)備包括:混合式生水加熱器、生水加熱蒸汽管道、水工送至主廠房生水管。經(jīng)計算，取消設(shè)備的投資177萬元，增加設(shè)備的投資50萬元，僅設(shè)備投資就可節(jié)省127萬元，可見水務(wù)一體化設(shè)計模式的優(yōu)勢非常明顯。

4 結(jié)語

水務(wù)一體化設(shè)計模式是解決電廠設(shè)計處理各種與水有關(guān)的問題、避免重復(fù)設(shè)計、節(jié)約能源的一種有效方式。全廠用水統(tǒng)籌考慮，水處理設(shè)備集中布置，既可以節(jié)省投資又可以節(jié)約能源、方便管理。國電吉林龍華白城熱電廠擴建工程場址處于北方寒冷地區(qū)，生水加熱器的選擇非常必要，混合式生水加熱器作為一種新興的加熱設(shè)備要比傳統(tǒng)的表面式生水加熱器具有非常明顯的優(yōu)勢，大膽選用技術(shù)先進、節(jié)能節(jié)水的新設(shè)備來替代傳統(tǒng)的老設(shè)備以達到節(jié)省投資、優(yōu)化設(shè)計成果的目的，也是今后電廠設(shè)計的必然要求。

［1］閆淑梅，王鑫.溫度對電廠鍋爐補給水處理工藝影響的研究［J］.吉林電力，2013，41(6):26－28.

［2］沈繼軍，支華，李德榮.淺談生水加熱器運行方式［J］.東北電力技術(shù)，2006，(2):51－52.

The application of water integration mode in design of thermal power

The advantages of power plant water integration design pattern in power plant design are reflected by comparing the economy and technology of Baicheng thermal power plant chemistry optimization design，and the optimum selection of water heater in thermal power plant design in northern cold region of china is discussed.

power plant design;water integration;water heater

X703.1

B

1674－8069(2015)01－043－02

2014-09-16;

:2014-12-21

閆淑梅(1982-)，女，工程師，主要從事電廠化學(xué)設(shè)計。E－mail:yantou633@126.com