影響蒸汽綜合水耗的原因分析及對策

馮惠平

前言

蒸汽綜合水耗是指鍋爐單位蒸汽發(fā)生量所需的工業(yè)新水量，是反映熱電系統(tǒng)考量節(jié)水效果、核算工序成本的重要指標之一。通過對蒸汽綜合水耗數(shù)據(jù)的收集分析，能夠反映出熱電系統(tǒng)水資源利用效率，為查找系統(tǒng)缺陷、制定節(jié)水措施提供支持和幫助。

1　現(xiàn)狀概述

萊鋼能源動力廠熱電系統(tǒng)分為四大生產(chǎn)區(qū)域，各生產(chǎn)區(qū)域各自獨立。每個生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)均配置有燃氣鍋爐、背壓式汽輪機以及獨立的循環(huán)水、除鹽水系統(tǒng)。生產(chǎn)區(qū)域主要負責(zé)高爐供風(fēng)、汽輪發(fā)電、除鹽水、軟化水外供和工業(yè)用蒸汽外供任務(wù)。各區(qū)設(shè)備配置數(shù)量不同，使用的水源也不完全相同，這就導(dǎo)致能源動力廠蒸汽綜合水耗呈現(xiàn)出不均衡性和波動性。通過對各區(qū)蒸汽綜合水耗的對比、研究，總結(jié)出了幾項影響蒸汽綜合水耗的主要原因并制定了相應(yīng)的處理措施。

2　影響水耗波動的原因分析

（1）影響蒸汽綜合水耗波動第一原因就是工業(yè)新水水質(zhì)。工業(yè)新水水質(zhì)變化會直接影響到后續(xù)循環(huán)水補水率發(fā)生變化。當水質(zhì)明顯劣化時，工業(yè)新水消耗量明顯增加。例如在2016年上半年萊鋼地區(qū)降水量持續(xù)偏低，半年累計平均降水量35.5 mm，較2015年同期減少51.9 mm。水源地地下水位達到歷史最低點，水質(zhì)明顯劣化，新水消耗量增加蒸汽綜合水耗明顯上升。經(jīng)過2016年雨季以及一系列涵養(yǎng)水源措施后，2017年同期新水水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。下面分別選取了2016年和2017年同期數(shù)據(jù)對比可以看出，水質(zhì)改善后，在其他條件基本相同的情況下蒸汽綜合水耗下降了0.21 t/t。對比數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　2016年與2017年5月份同期數(shù)據(jù)對比表

按照循環(huán)水濃縮倍數(shù)降低幅度理論計算（GB50050-2007，見圖1），水質(zhì)改善后該區(qū)域5月份減少了新水用量3.5萬t。

圖1　濃縮倍率與排污水量、補充水量關(guān)系

（2）其次是環(huán)境氣溫對蒸汽綜合水耗產(chǎn)生影響。環(huán)境溫度變化特別是夏季氣溫上升會導(dǎo)致汽輪機排汽溫度升高。為了降低汽輪機端差往往需在夏季增開循環(huán)水泵增加循環(huán)量。循環(huán)量增加勢必導(dǎo)致循環(huán)水蒸發(fā)損失增加，從而增加了工業(yè)新水使用量。選取2017年7月份某生產(chǎn)區(qū)水耗情況進行了對比。2017年7月萊鋼地區(qū)氣溫均值為29.2℃，較2016年同期氣溫均值的27.3℃高出1.9℃（圖2所示）。根據(jù)理論公式循環(huán)水系統(tǒng)的蒸發(fā)量隨著氣溫每提高0.5℃，循環(huán)水蒸發(fā)量增加的百分率P1為0.02%。氣溫與補水率呈正相關(guān)關(guān)系，氣溫每升高1℃，補水率將增加2%。因此該區(qū)域當月循環(huán)水多補新水2.1萬噸，導(dǎo)致當月實際完成情況比計劃增加了0.02 t/t。

圖2　2016年與2017年7月氣溫同比圖

（3）循環(huán)水水質(zhì)控制標準的高低會對蒸汽綜合水耗帶來影響。近年來，能源動力廠結(jié)合汽輪機大中修機會對凝汽器管束進行了更換，大部分機組都更換了不銹鋼管束。在管束材質(zhì)選取時需要考慮不同材質(zhì)的不銹鋼管對循環(huán)水水質(zhì)的要求。根據(jù)《發(fā)電廠凝汽器及輔機冷卻器管選材導(dǎo)則》（DL/T712-2010）規(guī)定，304不銹鋼材質(zhì)耐循環(huán)水中氯離子濃度不得超過200 mg/L，316材質(zhì)氯離子濃度不得超過1000 mg/L。長期高氯離子濃度環(huán)境下運行，管束腐蝕速度非?？?，管束泄漏問題將大量出現(xiàn)。由于304材質(zhì)的不銹鋼管價格低于316材質(zhì)，如果僅僅考慮低價因素，勢必導(dǎo)致在后期運行時循環(huán)水水質(zhì)控制標準發(fā)生變化。經(jīng)過試驗，為保證304材質(zhì)管束不發(fā)生大面積腐蝕，循環(huán)水濃縮倍率由4.5下降至3.4，循環(huán)水排污量大大增加。由于循環(huán)水排污量的增加導(dǎo)致蒸汽綜合水耗上升。

（4）蒸汽外供量增加也對蒸汽綜合水耗產(chǎn)生影響。由于萊鋼能源動力廠擔負著萊鋼內(nèi)部工業(yè)蒸汽保供的任務(wù)，存在蒸汽長距離輸送的問題。當管網(wǎng)蒸汽壓力降低時，通過汽輪機增加抽汽提高外供蒸汽量。外供蒸汽量增加，導(dǎo)致汽輪機凝結(jié)水量減少，除鹽水產(chǎn)量增加，所以同等蒸汽產(chǎn)量前提，區(qū)域內(nèi)工業(yè)新水用量增加。根據(jù)近年來經(jīng)驗，外供蒸汽量每增加1 t，新水消耗量平均增加2.2 t。

（5）系統(tǒng)內(nèi)或外供能源介質(zhì)管道出現(xiàn)泄漏也會增加蒸汽綜合水耗。當發(fā)現(xiàn)水耗突然上升而其他外部條件未發(fā)生明顯變化時，可以考慮是否存在泄漏問題。除了對管道進行檢查外，還可以利用水平衡測試的方法，對生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)各工序進行測試，有助于泄漏點的查找。

3　降低蒸汽綜合水耗的措施

影響蒸汽綜合水耗的主要原因可以歸結(jié)為工業(yè)新水用量上升，所以要降低水耗主要是控制新水的使用量。

首先是利用已有設(shè)備改善新水水質(zhì)。將弱陽補水或者富余的軟化水補充至工業(yè)新水中改善新水水質(zhì)。依據(jù)萊鋼近年來的經(jīng)驗，此措施在2016年水源地水質(zhì)劣化時期起到了良好的效果，循環(huán)水排污量得到控制，蒸汽綜合水耗未出現(xiàn)較大波動。

其次是調(diào)整循環(huán)水水質(zhì)控制標準，降低循環(huán)水補水率。前期通過對循環(huán)水系統(tǒng)加硫酸的方式，將循環(huán)水pH值控制在（6.8～9.5）之間，鈣硬+M堿度控制在（20.5～22）mmol/L。在水質(zhì)劣化的時期將濃縮倍率由原來的2.8左右，提高到3.4左右，型鋼區(qū)循環(huán)水補水率降低了10 t/萬t左右，有效控制了蒸汽綜合水耗的增加。

另外加強設(shè)備管理、動態(tài)控制循環(huán)水量也是重要措施之一。在選擇汽輪機凝汽器、冷油器管束時充分考慮自身循環(huán)水控制標準，選擇合適的材質(zhì)降低運行風(fēng)險。加強對內(nèi)外部管道進行點巡檢，管道泄漏點及時進行封堵減少浪費。同時根據(jù)生產(chǎn)運行情況及時調(diào)整循環(huán)水泵開啟臺數(shù)，保證循環(huán)水量在經(jīng)濟運行區(qū)間減少冷水塔蒸發(fā)損失。

最后實施資源“串級使用”減少外排，杜絕能源“高質(zhì)低用”問題的出現(xiàn)。萊鋼能源動力廠近年來通過除氧器乏汽回收、擴容器疏水回收、射水箱回水封閉回收等一系列措施使能源利用效率提高，節(jié)水效果顯著。

4　結(jié)束語

降低蒸汽綜合水耗不僅僅是為實現(xiàn)指標控制要求和降低蒸汽工序成產(chǎn)成本，它也符合國家節(jié)能減排環(huán)境保護的總體要求。通過對水耗的控制進一步降低對地下水的開采使用，保護了地下水資源的同時，還提高了企業(yè)能源綜合利用效率，也為今后的節(jié)能改造項目提供指導(dǎo)和幫助。

[參 考 文 獻]

[1]齊復(fù)東.電站凝氣設(shè)備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水電出版社，1990，5.

[2]張春雷.循環(huán)冷卻水處理核心控制參數(shù)的研究[D].華北電力大學(xué).2008.