火电厂综合节水降耗技术改造实践

2013-07-25任华玉刘兴民

设备管理与维修 2013年4期

张振张林郭林任华玉刘兴民

某电厂一期为2×200MW机组（后改造扩容为220MW），二期为2×300MW机组，装机容量1040MW，2006年全年水耗量曾达到2400万m3。为了减少水耗，降低发电成本，进行了生产区域水平衡测试，摸清全厂取水、用水和耗水情况及各类用水之间的关系。根据测试结果及用水现状，开展了节水技术研究和探索实践。通过一系列技术改造，发电水耗由2007年的3.59kg/kW·h下降到2011年的2.62kg/（kW·h），降本增效显著。

一、电厂耗水状况

1.循环冷却水系统耗水

汽机凝结器循环冷却水系统采用闭式循环冷却系统，通过自然通风冷却塔来冷却水温，其耗水由排污、蒸发及风吹损失三个部分组成，其中蒸发损失最大，是第一大耗水点。

（1）蒸发损失。这部分水损失主要由大气环境温度决定，气温越高水发损失越大，据统计一期两台220MW机组仅夏季蒸发损失就达700m3/h。

（2）排污损失。闭式循环冷却水系统的水损失主要是在排污损失上，而排污损失则主要与循环冷却水的浓缩倍率有关。

（3）风吹损失。自然通风冷却塔的风吹损失与是否安装除水器有关，安装后可降至0.1%以内，当冷却水量变大时，风吹损失水量相应加大，风损量约为50m3/h。

2.工业用水系统耗水

（1）电厂各类表面式冷却器的用水为循环水，回水返回冷却塔，该项用水虽然对水质要求不高，但用量较大。

（2）引风机、送风机、排粉机、磨煤机、一次风机和各种泵等转动机械轴承冷却用水和其他用水由循环水系统供水，回水至综合水池（用于锅炉冲渣）。这部分水量较小，要求水中碳酸盐硬度小于 5mol/l，pH=6.5～9.6,悬浮物小于 50～100mg/l。

（3）汽轮机主汽门、主给水泵机械密封等处的冷却用水量较小，用凝结水，回水至凝结器。

3.锅炉补充水（除盐水）

正常水汽循环损失为全厂锅炉蒸发量的2%,其中排污为1%,加上澡堂洗浴及冬季热网用汽（水）等，全年全厂机组补水率在3%左右。

4.锅炉除渣排灰用水

冲渣、除灰系统用水与除尘方式及灰渣量等因素有关，该厂原设计采用电除尘器、低浓度水力冲渣除灰系统，其灰水比往往超过1∶18，年耗水量达700万m3，是该厂第二大耗水点。

5.锅炉脱硫系统用水

脱硫系统为2009年建成投运，脱硫系统用水主要是补充制浆用水和管道系统冲洗用水。按照设计要求，整个脱硫系统的耗水量主要是烟气带走的水量，其次为石膏含水，大约230m3/h。投产初期，设备运行不正常，耗水量达到490m3/h，2010年前5个月与2009年同比耗水量和水费支出都有较大上升（表1）。

表1 2007—2011年水耗有关指标统计

二、节水改造实践

1.建灰渣预沉淀池减少冲渣用水量

2×200MW机组原设计为水力冲渣，即锅炉排渣在冲渣泵高压水的冲动下沿渣沟进入渣浆池，通过渣浆泵打至储灰场，该生产工艺灰水比低，用水量大，如果减少水量，就会造成泵和排渣管堵塞。为减少冲渣水量，在原灰渣池前增建了沉渣池，锅炉的冲渣水经沉渣池沉淀后再进入灰渣池，由排渣泵打至储灰场。沉淀后的炉渣用捞渣机捞出外卖综合利用，每年炉渣外卖量约7000～8000t，可节约冲渣水量300万m3，同时减轻了对除灰设备及管道的磨损，延长了设备使用寿命，减少了维修费用。

2.电除尘器由水力冲灰改为气力排灰

2×200MW机组除灰系统原设计为水力除灰，主要工作流程是将除尘器收集下的粉煤灰按一定比例与水混合后形成浆液，浆液流至一期渣浆池，通过灰浆泵输送至灰场。水力除灰不仅耗水量大、综合电耗高，而且灰渣回收利用用途小，价值低。随着国家对土烧砖的禁止和粉煤灰综合利用技术的不断开发，粉煤灰做为多种新型建筑材料主要原料和其他材料，其用途和需求量越来越大，市场供不应求，为此，2010年底对2×220MW机组由原设计的水力除灰方式改为气力干排灰，干灰送至附近的建材厂，制作水泥、空心砖、汽块砖等。改造后，按照历年运行6500h计算，每年节约用水量为208万m3，不仅可减少向灰场的污水排放量，延长灰场的使用年限，而且减少了原水泵、提升水泵、渣浆泵等各级泵电耗，提高了粉煤灰利用价值和范围，企业经济效益、环保效益和社会效益显著。

3.冷却水塔淋水区优化配水布置

2×200MW机组扩容改造为220MW后，每台每年发电量增加1.5亿kW·h,排入凝结器的蒸汽量增加28万m3（机组冷却循环水量增加1000万m3），真空降低，要保持原来的真空度，就需提高循环水泵的出力，通过增大循环水流量带走这部分增加的热量，但改造投资很大。鉴于机组循环冷却水塔由于淋水不均而造成的冬季结冰、夏季换热不充分、换热效率低的问题，在对冷却塔空气动力场监测实验和分析论证基础上，提出了通过对冷却塔优化配水布置，提高换热效率来保持凝结器真空的技术方案：将配水系统母管（选用Φ315mm和Φ200mm两种规格）加以延伸（原塔内母管部分），延伸部分主要用于塔壁外区，配水区分为内、中、外三个区（循环冷却水塔原设计配水为内外围二个区）。增加外围淋水量，充分利用塔壁外区的冷却面积。内围喷溅装置数量不变，喷嘴口径从原来Φ30mm减小为Φ28mm，淋水密度降至5.5t/m2。中围配水增加224套，喷溅装置喷嘴口径不变，仍采用Φ30mm，中围配水淋水密度达到6.3t/m2。外围配水增加喷溅装置244套，喷溅装置喷嘴口径采用Φ32mm，外围配水淋水密度达到达到7.1t/m2。这样就使内围配水流向中、外围，均衡了冷却塔内气水比例，冷却塔的冷却能力得到充分发挥。水塔喷淋装置优化后，降低冷却循环水温1.5℃，相当于每年增加5000万m3循环水流量，在满足机组增容后真空需要的同时，年节水20万m3。

4.循环水系统冬季运行由“一机一塔”方式改为“一塔带两机”

2×300MW机组循环水系统采用单机单循环泵单元制运行方式，机组在180MW、210MW、240MW三个工况下，真空分别为-95.1kPa、-95.1kPa、-94.6kPa，4 号汽轮机凝结器循环水的平均温升分别为5.5℃、6.4℃、7.2℃，循环泵的容量有部分富余，在环境温度低的冬季，机组真空达到-98kPa以上，根据制造厂家提供的真空修正曲线，机组真空达到-96kPa时热耗变化率最小，超过这个数值汽轮机余速损失增加。另外冬季运行水塔结冰严重，同时鉴于循环泵电机功率高、耗电量多等不利于机组经济运行原因，经计算分析，在满足循环水安全经济运行和冬季供暖工况的基础上，对循环水系统实施了两机一塔一泵运行方式改造。改造实施后实现冬季节水、节电双节目标。单塔运行，可减少循环水蒸发50m3/h，按冬季运行120天计，总计节水14.4m3，同时节约循环水泵电费210万元。

5.回收排放废水按质梯次利用

（1）生活污水、工业废水及锅炉冲渣水分别经污水泵、灰渣泵排到电厂灰场，经过自然沉淀、澄清和灰场内大量芦苇的生化处理，其中的有机物得到净化，到达排水口处已基本达到锅炉冲渣水质的要求。为此，在灰场排水末端安装了回收水泵，每天回收约8000m3用于锅炉渣井水封和冲渣。

（2）化学车间有两套制水设备，平均每两天再生一次，每次产生的正洗废水原来是通过地沟排至综合水池，后化验正洗废水的含盐量小于原水含盐量，因此对各离子交换器的正洗排水门进行改造，通过在排水门前将正洗排水管串连导入反洗水箱，从反洗水箱出口用管道联至反洗水泵，反洗泵将其送入过滤器，替代部分原水制取除盐水，此项改造每年回收正洗水3.6万m3。