330MW燃煤發(fā)電廠降低水耗的措施淺析

李勇

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司運行部

0 概述

江蘇華電揚州發(fā)電有限公司2×330MW燃煤發(fā)電供熱機組先后于2005年5月和8月投產(chǎn)。該廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的C300/N330-16．67/538/538型亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓缸合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機;配置30%額定容量的Ⅱ級旁路系統(tǒng);設(shè)計補給水率3%;設(shè)計循環(huán)水濃縮倍率為2．5倍。鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG1036/18．2～Ⅱ4型亞臨界、四角切圓燃燒、自然循環(huán)汽包爐;單爐膛π型露天布置;燃用煙煤;一次再熱;固態(tài)排渣爐。[1]機組投產(chǎn)以來，一直存在水耗偏大問題，影響水耗因素具體分析如下。

1 影響全廠水耗的因素

通常，燃煤機組影響水耗主要因素有：鍋爐排污、鍋爐吹灰用汽、冷卻塔補水、機組啟停用水損失、熱力系統(tǒng)閥門管道泄漏等。為此，須對這些因素進行全面分析，探索影響水耗的規(guī)律，尋找降低全廠水耗的有效途徑。燃煤發(fā)電廠全廠補水量項目組成表見表1。

1.1 鍋爐排污

為保證機組安全性和經(jīng)濟性，自然循環(huán)汽包鍋爐須進行不斷排污。鍋爐排污分為定期排污和連續(xù)排污：定期排污主要是排出水冷壁下聯(lián)箱不溶性沉渣和鐵銹等；連續(xù)排污是排出鍋水中含鹽較高的鍋水，降低鍋水含鹽量，維持鍋水一定堿度。[3]排污目的是為了滿足機組運行時汽水品質(zhì)，防止鍋爐受熱面及汽機通流部分結(jié)垢。鍋爐排污不僅造成機組工質(zhì)損失、補水率升高，還伴有熱量損失，影響機組熱經(jīng)濟性。減少機組排污量可降低機組補水率，從而降低煤耗。[4]因此，機組運行中應(yīng)重視排污系統(tǒng)運行方式，根據(jù)汽水品質(zhì)合理調(diào)整排污量，以達到降低水耗、降低煤耗的目的。

1.2 汽泵密封水

公司裝有兩臺汽動給水泵，一臺電動給水泵。正常時，兩臺汽動給水泵運行，電泵備用。給水泵為上海電力修造廠生產(chǎn)的FK6D32型給水泵。給水泵裝有固定襯套注射密封水卸荷型迷宮密封，保證泵運行時密封水不進入泵和泵送水不外泄露。汽泵密封水取自凝結(jié)水。密封水注射到密封腔內(nèi)向泵送水方向流去，在卸荷環(huán)內(nèi)與外漏的泵送水相遇，并由管道連通到前置泵進口。當密封水壓力高于前置泵進口壓力時，熱水就不會從密封腔里泄漏。另外一些密封水沿著迷宮密封泄漏分成兩路：一路直接排入地溝，一路經(jīng)過U型水封排入凝汽器。[5]

機組投運初期，汽泵密封水回水通過U型水封回收至凝汽器時，經(jīng)常出現(xiàn)U型水封破損影響凝汽器真空的現(xiàn)象。為確保機組安全運行，汽泵密封水只能直接排至地溝而無法回收利用，導(dǎo)致水耗增加。經(jīng)分析，汽泵U型水封破損的主要原因是U型水封設(shè)計高度不夠。為此，公司利用小修機會對U型水封進行了改造：將U型水封改為單級水封，同時增加水封高度。改造后的水封投運正常，汽泵密封水二漏得到了回收利用。與其它同類型給水泵的電廠相比，約可降低水耗5t/h。[5]改造后單級水封示意圖如圖1。

表1 燃煤發(fā)電廠全廠補水量項目組成表[2]

圖1 單級水封示意圖

1.3 鍋爐吹灰

鍋爐吹灰主要是清除爐膛、過熱器、省煤器、空預(yù)器等受熱面結(jié)焦、結(jié)灰等污染，增強傳熱能力，降低排煙損失，提高鍋爐熱效率。[6]每臺爐共有蒸汽吹灰器98臺：其中，空氣預(yù)熱器2臺、爐膛46臺、煙道長伸縮式吹灰器42臺、省煤器固定旋轉(zhuǎn)式吹灰器8臺。程序設(shè)計為定期吹掃，吹掃順序為：空預(yù)器→爐膛→過熱器→中、高溫再熱器→低溫過熱器→省煤器→空預(yù)器。按此程控進行吹灰，每次全面吹掃約耗汽25t。因此，在受熱面污染不嚴重時就開始吹灰程序會浪費大量蒸汽，增加水耗。因此，合理的定期吹灰有利于降低機組發(fā)電水耗。

1.4 機組啟停

機組啟停需消耗大量水資源。在啟動階段，僅鍋爐上水就要消耗428t除鹽水（其中凝汽器50t、除氧器150t、鍋爐228t）。[1]此外，凝汽器真空建立前，所有疏水排放至地溝，不能回收利用。在啟動初期階段，由于軸封汽源、除氧器加熱汽源及小機沖轉(zhuǎn)汽源均取自鄰機輔汽，這些蒸汽使用后最終回到本機凝汽器，使凝汽器水位不斷上升。為控制凝汽器水位，除氧器將多余的水排至定排，以控制系統(tǒng)水平衡，從而造成水耗增加。

1.5 循環(huán)水濃縮倍率

循環(huán)水濃縮倍率是指采用濕式冷卻水塔的電廠循環(huán)水與補充水含鹽濃度之比。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，循環(huán)水通過冷卻水塔時水分不斷蒸發(fā)，使循環(huán)水中的溶解鹽類不斷濃縮，含鹽量逐漸增大。為了將循環(huán)水含鹽量控制在一定水平，需排放一部分循環(huán)水，同時補充新水。循環(huán)水與新水含鹽量之比即為濃縮倍率。濃縮倍率越小，補水率就越大。[7]

2008年，公司對2臺機組開展了循環(huán)水處理優(yōu)化試驗。通過循環(huán)水系統(tǒng)阻垢、緩蝕等技術(shù),全面評價循環(huán)水系統(tǒng)特點,掌握水質(zhì)變化趨勢。通過模擬試驗探索循環(huán)冷卻水最佳控制參數(shù),最終實現(xiàn)了系統(tǒng)不結(jié)垢、不腐蝕的安全目標,降低了運行消耗,保證了循環(huán)水排水水質(zhì)達標。通過試驗，循環(huán)水處理方案得到了優(yōu)化，確定了循環(huán)水阻垢劑加藥量為8 mg/L,循環(huán)水濃縮倍率由設(shè)計值的2．5倍提高到2．75倍,循環(huán)水處理運行消耗大幅降低。發(fā)電水耗也得到降低，2臺機組節(jié)約用水量達90t/h。[8]

1.6 其他汽水損失

除上述影響水耗因素外，機組運行時化學汽水取樣、對外供汽、設(shè)備故障運行中檢修進行隔離泄壓放水、熱力系統(tǒng)管道、設(shè)備、閥門、水泵等跑、冒、滴、漏等損失都會影響機組補水率和機組熱經(jīng)濟性。[9]此外，運行中冷卻塔、除鹽水箱、閉冷水箱水位控制不當造成的嚴重溢流，也將造成機組水耗增大。

2 降低水耗的措施

2.1 正常運行時有關(guān)措施

1)合理控制鍋爐定期排污和連續(xù)排污量。①定期排污嚴格按照定期工作計劃，在夜班低負荷時執(zhí)行。排污時適當開大工業(yè)水至定排擴容器減溫水，完畢后及時關(guān)小，同時關(guān)閉就地定排手動分總門。②連續(xù)排污應(yīng)根據(jù)汽水品質(zhì)實際情況進行調(diào)整，在保證汽水品質(zhì)前提下盡可能減小連續(xù)排污量。③連排擴容器水位嚴格控制在300mm左右，避免連排擴容器無水位運行。

2)合理控制閉冷水箱、除鹽水箱、冷卻塔水位。正常運行時，閉冷水箱水位控制在1 800-2 000mm范圍內(nèi)；除鹽水箱水位控制在7．0-8．0m范圍內(nèi)；冷卻塔水位控制在溢流口以下，減少閉冷水箱、除鹽水箱、冷卻塔的溢流；循環(huán)水濃縮倍率控制在2．75倍左右。

3)運行中及時跟蹤閉冷水箱、真空泵等補水情況，發(fā)現(xiàn)補水量異常變大時，應(yīng)及時查找原因，消除缺陷。

4)汽動給水泵正常運行時，密封水回水一漏回至汽泵前置泵入口，二漏應(yīng)通過單級水封回至凝汽器。無特殊情況時，嚴禁將汽泵密封水回水排放至地溝。

5)凝泵密封水正常運行時回至凝汽器。無特殊情況，嚴禁將凝泵密封水回至地溝。

6)定期對汽機循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)、輔助蒸汽等熱力系統(tǒng)中的放水閥（疏水閥）進行檢查；定期對鍋爐定期排污手動分總閥、5%旁路疏水閥、頂棚過熱器疏水閥、壁再疏水閥、省煤器放水門、吹灰器疏水閥、鍋爐汽包事故放水門及系統(tǒng)安全閥、向空排閥門進行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏及時處理。

7)減少化學汽水取樣損失，運行中將化學取樣流量調(diào)整至最小。

8)嚴格控制主蒸汽、再熱蒸汽、輔汽聯(lián)箱、除氧器、熱網(wǎng)管道等壓力容器的壓力在規(guī)定范圍內(nèi)，防止壓力容器超壓，造成安全閥動作使大量蒸汽向空排放。

9)規(guī)范和優(yōu)化鍋爐定期吹灰工作。逢單日早班爐膛P1、P2吹灰；逢雙日早班爐膛P3、P4吹灰；每日中班煙道吹灰；每班一次空預(yù)器吹灰，如遇受熱面結(jié)焦嚴重時可適當增加吹灰次數(shù)。吹灰結(jié)束后及時關(guān)閉疏水暖管。

10)使用沖洗水完成現(xiàn)場清潔后及時關(guān)閉相關(guān)閥門。

11)機組排水槽的廢水通過排水泵回收至各自循環(huán)水系統(tǒng)。

12)提高運行人員巡回檢查質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中跑、冒、滴、漏缺陷，并聯(lián)系檢修處理。

13)冬季使用蒸汽采暖時，應(yīng)將室溫調(diào)至適當范圍，避免室溫過高增加蒸汽的消耗。

2.2 機組啟停階段有關(guān)措施

1)機組計劃短期調(diào)停時，如果汽水系統(tǒng)無檢修工作，鍋爐、除氧器可不放水。開機時，如水質(zhì)合格，可直接將汽包水位放至或補至點火水位啟動機組。

2)機組啟動且汽機真空建立后，應(yīng)及時投入旁路系統(tǒng)。投運正常后，及時關(guān)閉爐側(cè)5%旁路、壁再疏水門和頂棚至定排擴容器疏水電動門。

3)機組啟停過程中盡量控制汽包水位和除氧器水位，避免因水位高進行事故放水。

4)機組啟動時，合理安排小機啟動時間，避免過早沖轉(zhuǎn)造成蒸汽浪費：冷態(tài)啟動時，主機中速暖機結(jié)束后，利用輔助蒸汽沖轉(zhuǎn)汽泵；熱態(tài)啟動時，主機沖轉(zhuǎn)前半小時，利用輔助蒸汽沖轉(zhuǎn)小機；機組負荷達130MW時，及時將小機汽源切至本機四抽。

5)機組啟動正常后，及時關(guān)閉鍋爐5%旁路、頂棚疏水、壁再疏水及定排手動分總門，減少系統(tǒng)內(nèi)漏。鍋爐運行正常后及時將連排直通切至連排擴容器。

6)鍋爐油槍全部撤出后，及時退出空預(yù)器連續(xù)吹灰，減少蒸汽消耗。

7)機組大、小修后凝汽器灌水檢漏的水，若水質(zhì)合格，可作為除氧器或鍋爐上水用。

3 結(jié)語

降低機組水耗是發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗長期、重要的工作。本廠通過對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全面分析，確定了影響機組水耗的原因，并制定了相應(yīng)的調(diào)整措施，使兩臺機組水耗大幅下降，機組經(jīng)濟性得到顯著提高。