某电厂全厂水平衡测试方案浅析

2019-02-16张娅

山东化工 2019年15期

张娅

(山西漳山发电有限责任公司，山西长治 046000)

西部某公司共装有四台汽轮发电机组，其中一期为2×300 MW燃煤直接空冷机组，锅炉为武汉锅炉股份有限公司生产的WGZ1045/17.5-1自然循环汽包炉，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的NZK300-16.7/537/537空冷机组，发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-300-2型机组；二期为2×600 MW燃煤直接空冷机组，锅炉为上海锅炉股份有限公司生产的SG2093/17.5-M919亚临界一次中间再热强制循环汽包炉，汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的N600-16.67/538/538亚临界、单轴、三缸四排汽、中间再热直接空冷凝汽式汽轮机，发电机为上海汽轮发电机有限公司三相两极同步发电机。从节约水资源，保持可持续发展的角度出发，采用直接空冷机组，其中一期300 MW机组是全国第一台采用直接空冷的300 MW机组。

全厂辅机冷却用水分别采用两台机力通风塔冷却。另外，一期在2011年为了保证夏季机组背压不超限、减少全年不满发全厂小时数，与空冷系统并联了一台尖峰冷却器作为夏季使用；二期出于同样的目的，在2013年与#4机空冷系统并联了28台蒸发式冷却器作为夏季使用。全厂用水取水采用以某污水厂来水为主、另一电厂贯流用水的回水为辅、加以某自来水厂作为补充的方式维持电厂的冷却、蒸发和排污。锅炉除灰系统采用干除灰。为了提高水资源的利用率，全厂还设有废水调节池和处理站作为回收废水之用。出于环保要求，在2012年将一期半干法脱硫改为湿法脱硫，在2013年对二期脱硫进行增容改造。综上所述，全厂用水情况与建厂初期已经有了很大的改变。因此，对现有的全厂一、二期主要用水情况进行水平衡测试摸底，给全厂的节水工作、下一步制定有效、合理的节水措施具有重大意义。

1 某电厂A水平衡测试方案实例[1-2]

某电厂A的水平衡测试方案是依据《火力发电厂水平衡导则》进行的，测点规划和布置是通过全面分析考虑及各子系统及全厂的水平衡需要进行计算的。

该厂的水平衡测试目的主要有6点：(1)依据该厂的现场测试情况，对全厂各用水系统制定切实可行的合理用水量；(2)理顺该厂的用水现状，定量的确定各用水系统之间水量的相互关系；(3)充分考证全厂水系统合理用水的程度，深挖节约潜力，为今后出台节水省水管理措施和提出改造节水项目方案提供事实依据；(4)合理汇总全厂水系统统计方案，实现全厂用水有档案可查；(5)通过改进手段不断缩减全厂用水排放总量、溢流水量和损耗水量，进一步提高各类水的重复利用率比例；(6)使电厂的可用水资源得到充分合理的使用和精细化的科学管理，对可用水资源进行优化管理，最终实现废水零排放的目标。

各类用水的测量方法：管道流量的测量方案是超声波法，明渠流量的测量方案是三角形薄壁堰法。

通过对该厂的实际取、用水和排放情况的分析，共明确了水平衡测试测点的总数目为118个点。通过全厂的水平衡测试试验和主要分系统的水平衡核算以及不平衡水量产生的成因分析，共得出以下3点结论：(1)全厂合计浪费水量为473.41 m3/h，从灰库溢流的总量有365.26 m3/h，从工业及消防水池溢流的总量有95.90 m3/h，从输煤冲洗水池溢流的总量有12.25 m3/h，这些部分共占源水泵取水总量(1148.75 m3/h)的41.21%。这些用水去向不但污染环境(电厂2号路上灰场溢流和含煤废水排放口对周围环境影响大)，浪费水，又耗电，增加了电厂的维护运行费用。以目前电厂从水库买水的水价(单价0.15 元/ m3)计算，仅用水费用年增加费用为62.21万元。(2)目前电厂公共用水部分(水力冲灰、冲渣、工业水、输煤冲洗等系统)用水总量与电厂总负荷水平之间没有线性关系；现状为电厂机组满负荷运行时的耗水量与机组仅带80%负荷时，甚至更低负荷水平总的耗水量接近。在进行水平衡测试时，一般要求机组运行稳定负荷满足水平衡测试条件，但受各方面影响因素的限制，考核期内所测试到的机组运行指标没有达到《火力发电厂水平衡导则》的要求负荷水平(平均负荷量仅为70.19 %)，因此实际测试到的全厂发电耗水率指标(1.364 kg/(kW·h)普遍偏高(以满负荷数据运行计算的全厂发电耗水率指标为0.957 %)。(3)当2号机组单独运行时与1、2号机组同时运行情况相比，全厂的耗水情况几乎没有任何变化。仅从循环水总流量来分析，1、2号机组凝汽器与1、2号冷却塔换热效果之间存在明显差异[3-4]。

2 本厂试验测试方案及目的

根据公司经济性分析，对全厂所有的用水系统进行了详细分解和细化，确定了全厂水平衡试验范围和具体的测试方案。试验的主要测量范围及测试点包括：市污水厂来水、一期尖峰冷却塔补水及回水、某电厂回水、某自来水厂来水、中水处理站出口、中水处理站至一、二期水处理设备、中水处理站至#4机蒸发冷却器补水及排污、中水处理站至二期机力通风塔补水、中水处理站至二期脱硫用水等。测量仪器采用多台美国康创1011超声波流量计分别对电厂以上系统进行测量，并对关口流量进行了表计比对校核，同时分别对全厂取、用水量表计进行了统计，从而为全厂制定合理的节水措施提供了可靠的依据。

本次试验的目的是：(1)通过对电厂各种取、用、排、耗水的测定，查清电厂用水状况，为电厂找出节水潜力，制定切实可行的节水技术措施和规划，使火力发电厂的用水达到合理使用和科学管理提供科学依据。(2)通过水平衡测试，正确地评价电厂的用水水平。(3)绘制全厂水量分布图，得出当前季节的全厂的实际用水量状况，为电厂提供真实可靠的实际取用水量。

3 试验项目及内容

全厂主要测量项目包括：市污水来水东侧、市污水来水西侧、#1绿化泵出口、#1至二期脱硫泵泥浆、清水泵出口、中水供二期机力塔、中水供一期尖峰、空压机至二期脱硫、中水至一期制浆工艺水箱补水、某电厂回水至一期机力塔补水、某电厂回水北侧、某电厂回水南侧、马厂自来水、#4机3、4区循环水池补水、#4机1、2区循环水池补水、污水站#3供水泵出口(至灰场)、污水站#1供水泵出口(清水池出口至脱硫)、#1生活废水进过滤器、#2生活废水进过滤器、废水调节池#3废水提升(#2管工业废水)、废水调节池#3废水提升(#1管工业废水)、化学反渗透至二期脱硫(回收水泵出口)、二期水处理母管#1管、二期水处理母管#2管、一期水处理母管、一期水处理#1、一期水处理#2、雨水回收水泵出口、复回水池出口(A泵)、二期废水清水箱清水泵入口。通过测量可知，全厂新鲜取用水来源共有：市污水来水东侧、市污水来水西侧、某电厂回水北侧、某电厂回水南侧、某自来水厂五个部分。总消耗水量为1248.36 m3/h。

其中，现场未安装运行表计的有：中水供一期脱硫工艺水、中水供一期脱硫制浆水、中水供二期辅机循环水、中水供#4机蒸发冷却器供水母管、一期混床出口母管至二期二级除盐水箱、一二期二级除盐水箱至一、二期除盐水各个用户、化学中和水池供灰场、化学回收水池供二期脱硫工艺水箱、化学回收水池供多介质反洗水箱、一期精处理中和水池供灰场、一期辅机水至一期工业废水池、#4蒸发冷却器排污至二期脱硫工艺水箱、复用水供灰场水、复用水供输煤水、二期精处理排污水至二期废水池、机组排水槽水至二期废水池、输煤雨水泵供煤厂、输煤雨水泵供二期废水池。

4 试验数据分析及讨论

全厂水平衡试验期间，全厂4台机组运行，负荷率为81.6%，达到水平衡试验要求的80%。全厂水平衡试验按照分系统、分专业系统进行测量，水平衡试验测试数据整理层次按小系统到大系进行逐级整理计算与平衡。长期以来，全厂各用水点，特别是一些主要用水点缺少计量装置，导致与供水点的用水量无法平衡，两者相差较大。所以，在实际测量过程中，对装有表计的各个主要用水点都进行了校核比对，并在全厂水平衡的三天用水统计中加以修正全厂。其中，没有计量表计的用水有：中水供一期脱硫工艺水、中水供一期脱硫制浆水、中水供二期辅机循环水、中水供#4机蒸发冷却器供水母管、一期混床出口母管至二期二级除盐水箱、一二期二级除盐水箱至一、二期除盐水各个用户、化学中和水池供灰场、化学回收水池供二期脱硫工艺水箱、化学回收水池供多介质反洗水箱、一期精处理中和水池供灰场、一期辅机水至一期工业废水池、#4蒸发冷却器排污至二期脱硫工艺水箱、复用水供灰场水、复用水供输煤水、二期精处理排污水至二期废水池、机组排水槽水至二期废水池、输煤雨水泵供煤厂、输煤雨水泵供二期废水池等。从以上的现象分析，认为运行表计与实测流量存在较大差距，是供水侧与各用水点水量不平衡的重要原因之一。自从电厂投产以来，由于经济、环保的要求，全厂设备进行过大量的技术改造，如：增加一期尖峰冷却器、#4机尖峰冷却器、一期脱硫由半干法改为湿法脱硫、二期湿法脱硫系统增容改造、全厂雨水回收等措施，经济、环保效益显著。以上情况同时也带来了全厂用水量、用水点较设计期间有了较大的变化。为了进一步搞好全厂的水平衡工作，需要进一步完善计量表计，尤其是缺少水量计量的用水点，如：中水供一期脱硫工艺水、中水供一期脱硫制浆水、中水供二期辅机循环水、中水供#4机蒸发冷却器供水母管、一期混床出口母管至二期二级除盐水箱、一二期二级除盐水箱至一、二期除盐水各个用户；这些表计安装工作对搞好全厂用水量的统计工作有着重要的作用。水平衡试验期间进行了全厂用水量的统计，由试验结果得出了全厂新鲜水取用水量为：1248 m3/h；全厂发电水耗为0.24 m3/s GW。全厂发电水耗的增加，其主要原因是增加了环保要求的脱硫、脱销设备，以及采用了尖峰系统设备、全年负荷率不高等因素造成的。因采用了干式除灰、干式除渣等大量的节水措施，使得目前全厂水耗略有增加。