电厂水务一体化模式在热电厂设计中的应用

闫淑梅

(吉林省电力勘测设计院，吉林长春130022)

电厂水务一体化模式在热电厂设计中的应用

闫淑梅

(吉林省电力勘测设计院，吉林长春130022)

通过对白城热电厂电厂化学优化设计方案进行经济技术比较，分析了电厂水务一体化设计模式在电厂设计中的优势，并对优化方案中北方寒冷地区热电厂设计中的生水加热器的选择问题进行了一些探讨。

电厂设计;水务一体化;生水加热器

0 引言

众所周知，在火电厂中，水是必不可少的工业原料或能量传播媒介，起着非常重要的作用，包括生活水、消防水、化学水、循环冷却水等各个用水环节。在传统的火电厂的设计中，根据不同的用水环节进行分块设计，主要由给水排水和电厂化学两个专业负责。由于分工不同，在设计中往往因为只考虑到局部而没有全局观念造成不必要的重复。随着科技的发展，电厂越来越重视整体设计效果，设计中采用电厂水务一体化模式进行优化，以节省投资，方便运行，节约能源。

国电吉林龙华白城热电厂扩建工程建设规模为2×210MW国产超高压高温凝汽供热式汽轮发电机组，将新建化学水处理系统及设施以满足本期2× 680t/h超高压煤粉锅炉所需水补给水量，在这一工程的优化设计过程中，我们就用到了电厂水务一体化的设计模式，并取得了很好的效果。

1 水源水质及化学水处理系统

工程主要水源采用“引嫩入白”的嫩江地表水，设计初期由于水质全分析资料不全，按照仅有的水质分析资料，化学锅炉补给水处理系统选择为离子交换二级除盐系统。具体流程如下:生水经加热(主厂房表面式生水加热器)→机械搅拌加速澄清池→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→双室阳浮床→组合式除二氧化碳器→中间水泵→双室阴浮床→阴阳混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→送主厂房。

后期通过业主收集完整的嫩江水质全分析报告，我们发现水源中的铁锰含量超标，不能满足工业用水标准，为了防止结垢、锈蚀，必须建立预处理水池对全厂工业用水进行预处理，使铁锰、悬浮物等指标达到工业用水标准。这就与锅炉补给水处理中的机械搅拌加速澄清池、清水箱等设备的预处理作用重复，为了避免重复设计、节省投资成本，必须打破传统的分块设计理念，建立水务一体化模式，统筹考虑已达到设计最优化。

2 加热器选择的必要性

2.1 加热器的选择

生水加热器在电厂、热电厂水处理系统中，是一个被人忽视的关键设备。电厂、热电厂对生水处理，现在绝大多数都采用了超滤、反渗透、EDI等膜法处理系统或离子交换除盐的方式对来水进行处理，作为锅炉补水水源。无论选择哪种处理方法，水温对于处理效果都是重要的影响因素，尤其在北方寒冷地区，冬春二季水温度可低达0～5℃，对于膜法来说，水温主要对膜通量产生影响。水温较低使反渗透膜滤孔变小，膜的通水量随之减小，废水排放量增加，同时反渗透膜滤孔变小，造成设备压力上升，对反渗透膜起到压实作用，影响反渗透的使用寿命;对于离子交换除盐方法，温度主要影响交换速度。

交换速度受扩散速度的控制。提高温度能提高离子的热运动速度和降低水的粘度，同时加快膜扩散速度和颗粒扩散速度，因此提高水温对提高离子交换速度是有利的［1］。研究表明，离子交换系统的最佳运行水温在30℃～40℃之间，可根据不同树脂及运行工况确定最佳温度。国电吉林龙华白城热电厂扩建工程所在地白城属于北方寒冷地区，冬春二季水温度可低达0～5℃，所以必需安装生水加热器来提高设备进水温度，确保设备安全、经济运行。

2.2 生水加热器的比较

目前，火电厂生水加热器系统中的热交换器按照传热方式不同分为混合式和表面式两种。表面式加热器结构复杂，热交换效率低、易结垢、清洗维护工作量大及循环水泵耗电量多。另外，采用表面式加热器需要疏水泵、疏水罐等附属设备，连接点多，容易造成漏水，加大了维护工作量。表面式加热器体积庞大、占地面积大，为了避免蒸汽输送过程中热效率降低，加热效果不稳定，表面式加热器常设在主厂房内。

混合式加热器也叫喷射式加热器，由壳体、喷咀(单或多孔)、混合管等零部件组成［2］。喷射式加热器蒸汽与液体瞬间混合均匀，加热迅速，热效率高达100%，节能;不受蒸汽压力必须高于液体压力0.05～0.1Mpa的限制。

混合式生水加热器结构简单，不易结垢，方便维护，不需要疏水罐等附属设备;加热温度既可以手动调节，也可以通过加热器出口温度变送器来控制蒸汽入口调节阀的开度来实现自动调节，运行方便;体积小、价格廉、投资少，占地面积省，可以布置在化学水处理区域，方便管理。弥补了常规的表面式加热器的不足，其优势非常显著。

3 优化设计前后的经济性比较

优化设计中，以水务一体化设计为原则，将全厂预处理水池紧挨化学水处理区域布置，方便运行管理，将原来的表面式生水加热器改为混合式生水加热器，布置在化学水处理车间。

化学处理车间生水需用量(夏季平均值约为213t/h;冬季平均值为340t/h)直接从预处理水池供给，可以取消原初步设计中的清水箱、机械搅拌加速澄清池，还可以节省去主厂房绕行的生水管道，主厂房可以取消表面式生水加热器、疏水罐、疏水泵等设备，同时可以大大节省占地面积，而只需增加混合式生水加热器及主厂房至化学区域的加热蒸汽管道，化学水处理系统改为:全厂预处理水池→生水泵→混合式生水加热器→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→双室阳浮床→组合式除二氧化碳器→中间水泵→双室阴浮床→阴阳混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→送主厂房。

不考虑节省占地的因素，仅从设备增、减角度对优化前后的方案进行比较。取消设备包括:表面式生水加热器、生水泵、生加疏水泵、生水加热器疏水罐、生水加热器疏水管道、生水箱、水工送至主厂房生水管、主厂房至化学生水箱管道。

增加设备包括:混合式生水加热器、生水加热蒸汽管道、水工送至主厂房生水管。经计算，取消设备的投资177万元，增加设备的投资50万元，仅设备投资就可节省127万元，可见水务一体化设计模式的优势非常明显。

4 结语

水务一体化设计模式是解决电厂设计处理各种与水有关的问题、避免重复设计、节约能源的一种有效方式。全厂用水统筹考虑，水处理设备集中布置，既可以节省投资又可以节约能源、方便管理。国电吉林龙华白城热电厂扩建工程场址处于北方寒冷地区，生水加热器的选择非常必要，混合式生水加热器作为一种新兴的加热设备要比传统的表面式生水加热器具有非常明显的优势，大胆选用技术先进、节能节水的新设备来替代传统的老设备以达到节省投资、优化设计成果的目的，也是今后电厂设计的必然要求。

［1］闫淑梅，王鑫.温度对电厂锅炉补給水处理工艺影响的研究［J］.吉林电力，2013，41(6):26－28.

［2］沈继军，支华，李德荣.浅谈生水加热器运行方式［J］.东北电力技术，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

闫淑梅(1982-)，女，工程师，主要从事电厂化学设计。E－mail:yantou633@126.com