火力發(fā)電廠水量平衡管理軟件的設(shè)計(jì)

唐勇，李泊嬌，王旭東

(重慶遠(yuǎn)達(dá)水務(wù)有限公司，重慶 400060)

火力發(fā)電廠水量平衡管理軟件的設(shè)計(jì)

唐勇，李泊嬌，王旭東

(重慶遠(yuǎn)達(dá)水務(wù)有限公司，重慶 400060)

針對(duì)火力發(fā)電廠水務(wù)管理的現(xiàn)狀，從科學(xué)管理的角度提出了火力發(fā)電廠的水量平衡軟件。電廠水系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過運(yùn)算中心處理，可短時(shí)間內(nèi)得出計(jì)算結(jié)果，生成動(dòng)態(tài)水平衡圖，實(shí)現(xiàn)了火電廠水系統(tǒng)程序化、系統(tǒng)化管理，為火電廠節(jié)水、減排提供了可靠的保證。

燃煤電廠;水系統(tǒng);管理軟件

0 引言

燃煤電廠是耗水大戶［1］，其用水量約占工業(yè)用水量的30%～40%，隨著水資源的日益匱乏和國家環(huán)境保護(hù)要求的提高，水的成本在電廠運(yùn)行成本中所占比例越來越大，因此，在有限條件下盡量做到水資源效益的最大化是燃煤電廠的必然選擇。開發(fā)燃煤電廠水務(wù)管理軟件，對(duì)火電廠的各用水點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，然后根據(jù)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，合理地指導(dǎo)水資源的梯級(jí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電廠水平衡自動(dòng)化管理，對(duì)于推廣火力發(fā)電廠水平衡測試工作，提高水務(wù)管理水平和建設(shè)節(jié)水型行業(yè)具有十分重要的意義。

1 火電廠水務(wù)管理現(xiàn)狀［2－4］

目前大多燃煤電廠的水系統(tǒng)管控都是各子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，相對(duì)分散，沒有實(shí)施全廠性的水系統(tǒng)管控，既有的節(jié)水措施不適應(yīng)目前的運(yùn)行，導(dǎo)致局部節(jié)水管理脫節(jié)、全廠節(jié)水效果不理想。綜合分析目前國內(nèi)燃煤電廠水系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)有:

(1)子系統(tǒng)相互獨(dú)立，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。燃煤電廠水系統(tǒng)由給水及處理系統(tǒng)、生產(chǎn)過程水處理系統(tǒng)、排水及處理系統(tǒng)三部分組成。給水及處理系統(tǒng)主要包括取水站、輸水管線、凈水站、中水處理站、鍋爐補(bǔ)給水處理車間及用水系統(tǒng)等，一方面各用水點(diǎn)無嚴(yán)格的用水計(jì)量，超量用水現(xiàn)象普遍;另一方面，生產(chǎn)過程水處理系統(tǒng)中部分排水水質(zhì)較好，淡該類水未進(jìn)行單獨(dú)收集、合理地梯級(jí)利用，而是與其他廢水混合統(tǒng)一排入了排水及處理系統(tǒng)。因而排水及處理系統(tǒng)在分類收集、分類處理、分質(zhì)回用方面尚有進(jìn)一步提高的空間。

(2)水系統(tǒng)管理粗放，節(jié)水機(jī)構(gòu)不健全。相當(dāng)一部分電廠長期沒有開展水平衡測試，少數(shù)電廠用水無定額、用量不計(jì)數(shù)或以發(fā)電量折算用水量，部分電廠水系統(tǒng)流量記錄裝置沒有很好的進(jìn)行維護(hù)和管理，存在虛設(shè)現(xiàn)象。

(3)部分電廠水系統(tǒng)設(shè)施陳舊，不能達(dá)到環(huán)保、節(jié)水要求。不少電廠水處理系統(tǒng)技術(shù)落后，自動(dòng)化程度低、運(yùn)行效率低，水資源重復(fù)利用率不高，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益不顯著。

2 數(shù)學(xué)模型的建立

針對(duì)目前國內(nèi)火電廠水務(wù)管理存在的問題，開發(fā)的燃煤電廠水平衡管理軟件，其核心是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建立用水及排放廢水?dāng)?shù)學(xué)模型，通過軟件計(jì)算，確定電廠總用水量和各系統(tǒng)用水量控制值，作為電廠水務(wù)管理的數(shù)值依據(jù)。

2.1 燃煤電廠全廠總用水量計(jì)算

根據(jù)表1的指標(biāo)和電廠的機(jī)組類型，確定電廠用水總量的控制指標(biāo)。計(jì)算公式如下:

式中:Qz為全廠總用水量，m3/h;W為全廠發(fā)電機(jī)組額定功率，GW;k1為電廠用水指標(biāo)。

上述計(jì)算數(shù)據(jù)是滿足電廠正常生產(chǎn)時(shí)，用水量的最大值，也是電廠給水站的供應(yīng)水量值。電廠取水量還應(yīng)包括電廠的給水凈化站自用水量，一般可采用供水量的5%～10%。即:

表1 不同機(jī)組的電廠用水指標(biāo)

2.2 循環(huán)水系統(tǒng)水量計(jì)算

(1)循環(huán)水量計(jì)算

循環(huán)水量按表2取值。

表2 冷卻用水量

(2)蒸發(fā)水量計(jì)算

式中:Qν為蒸發(fā)水量，m3/h;Qr為循環(huán)水量，m3/h; Pz為蒸發(fā)損失率，%;K為系數(shù)，(1/℃);△T為循環(huán)水涼水塔進(jìn)出口溫差(℃，設(shè)計(jì)參數(shù)，給定值)。

(3)飛濺損失計(jì)算

根據(jù)循環(huán)水量計(jì)算系統(tǒng)飛濺損失:

式中:k2為飛濺損失水率。飛濺損失中率k2的取值范圍見表3。

表3 飛濺損失水率k2%

(4)補(bǔ)充水量計(jì)算

根據(jù)要求濃縮倍率、飛濺損失水量、排污水量，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)充水量:

式中:Qm為補(bǔ)充水量，m3/h;N為濃縮倍率(給定); Qb為飛濺損失水量，m3/h;Qw為排污水量，m3/h。

(5)排污水水量計(jì)算

根據(jù)給定的濃縮倍率控制值，以及系統(tǒng)蒸發(fā)水量、飛濺損失水量等，計(jì)算系統(tǒng)的排污水量:

這里的計(jì)算實(shí)際過程是(5)式和(6)式組成的方程組求解。

2.3 脫硫系統(tǒng)水量計(jì)算

根據(jù)給定的機(jī)組機(jī)型、以及脫硫的方式，按照表4的規(guī)定計(jì)算脫硫系統(tǒng)合理的總用水量。

表4 脫硫系統(tǒng)用水量

2.4 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)水量計(jì)算

鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)用水量如表5，表中數(shù)據(jù)均為按2臺(tái)機(jī)組的耗水總量考慮。

表5 鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)用水量

3 電廠水平衡管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)［5－8］

3.1 電廠水平衡管理系統(tǒng)軟件中的規(guī)定

電廠水平衡管理系統(tǒng)軟件功能見表6。燃煤電廠給排水系統(tǒng)的子系統(tǒng)的劃分采用梯級(jí)利用的原則，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)為第一級(jí);鍋爐用水系統(tǒng)、機(jī)組用水系統(tǒng)、沖灰渣水系統(tǒng)、煙氣脫硫用水系統(tǒng)、運(yùn)煤系統(tǒng)、其他用水系統(tǒng)為第二級(jí);污水集中及深度處理系統(tǒng)為第三級(jí)(見圖1)。

表6 軟件功能的規(guī)定

圖1 燃煤電廠用水子系統(tǒng)梯級(jí)關(guān)系

3.2 軟件的結(jié)構(gòu)

整個(gè)軟件采用圖形化界面，操作選項(xiàng)采用下拉式菜單，操作簡便。主要包括登錄界面設(shè)計(jì)、人機(jī)對(duì)話設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)等部分:

設(shè)計(jì)時(shí)，考慮軟件系統(tǒng)對(duì)不同機(jī)組的適應(yīng)性，對(duì)一些額定參數(shù)設(shè)計(jì)了可設(shè)置界面。數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)時(shí)在系統(tǒng)中留有電廠監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，可接收配套監(jiān)測控制及數(shù)據(jù)傳輸部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)生成水平衡圖的功能，可實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)水平衡圖，為生產(chǎn)管理提供直觀的圖表數(shù)據(jù)。

3.3 軟件運(yùn)行調(diào)試結(jié)果

通過測試，系統(tǒng)各功能運(yùn)行正常，滿足預(yù)期的功能要求，整體測試結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)各子系統(tǒng)用水量及總用水量數(shù)據(jù)，匯總數(shù)據(jù)信息，生成用水量指導(dǎo)報(bào)告。

4 結(jié)語

水平衡管理軟件是電廠水務(wù)管理的需要，它能解決目前水務(wù)管理中存在的靈活性差，數(shù)據(jù)不全，無法科學(xué)統(tǒng)計(jì)、分析的問題，軟件簡化了復(fù)雜的計(jì)算和煩瑣的統(tǒng)計(jì)工作，便于火電廠各部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)全廠的水務(wù)工作中存在的問題，并及時(shí)解決問題，可大大提高了電廠的節(jié)水效率。

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Software design of thermal power plantwater balancemanagement

According to the water management of thermal power plant，the water balance software of thermal power p lant is proposed from the view o f scientific managem ent.The data o f water system in therm al power plant is calculated through operation center，the calculation results and the dynam ic water balance diagram can generate in a short time.It provides a programmed，systematic management platform for the watermanagement of thermal power plant，and a reliable guarantee for water saving，em ission reduction.

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X703.1

:B

:1674－8069(2015)02－049－03

2014-10-20;

:2014-12-24

唐勇(1973-)，男，重慶人，工程師，主要從事電力行業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)。E－mail:449594311@qq.com

中國電力投資集團(tuán)公司科技項(xiàng)目(2012－100－CQD－KJ－X)