淺談火力發(fā)電廠密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)

周　嵐（南京汽輪電力工程設(shè)計(jì)院,南京　210039）

淺談火力發(fā)電廠密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)

周嵐
（南京汽輪電力工程設(shè)計(jì)院,南京210039）

摘要：對(duì)比闡述了密閉式水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相較其他冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，舉例分析了密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用場(chǎng)合和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：冷卻水系統(tǒng);火力發(fā)電廠;密閉式循環(huán)冷卻

冷卻水系統(tǒng)主要分為直流冷卻水系統(tǒng)。顧名思義，直流冷卻水系統(tǒng)即冷卻水經(jīng)過換熱后直流排出，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則是對(duì)冷卻水進(jìn)行循環(huán)利用[1]。直流冷卻水系統(tǒng)由于其設(shè)備投入較少，管路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在過去相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，火力發(fā)電廠的冷卻水系統(tǒng)以直流冷卻水系統(tǒng)為主。然而，該系統(tǒng)的使用局限性在于：火力發(fā)電廠的冷卻水耗用量巨大，換熱過后排出的大量冷卻水會(huì)對(duì)天然水體造成熱污染，同時(shí)，在水資源不夠豐富的地區(qū)，也很難供應(yīng)足夠水量的滿足水溫要求的水源作為冷卻水。因此，在火力發(fā)電廠中，除海濱電廠使用海水直流冷卻外，早期建設(shè)的一些使用直流冷卻水系統(tǒng)的機(jī)組大都已經(jīng)得到了改造實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)利用。

在冷卻水的循環(huán)利用系統(tǒng)中，又分為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)即換熱后的冷卻水通過冷卻塔或冷卻水池等直接與大氣接觸實(shí)現(xiàn)降溫。密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是冷卻水被封閉于冷卻設(shè)備和冷卻水管路之中，通過冷卻設(shè)備間接與冷卻介質(zhì)接觸實(shí)現(xiàn)降溫[2]。敞開式循環(huán)冷卻水較密閉式循環(huán)冷卻水而言有較大的冷卻水量處理能力，目前大多數(shù)火力發(fā)電廠的冷卻系統(tǒng)采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。但是，隨著不同地域?qū)τ诨鹆Πl(fā)電廠建設(shè)需求的出現(xiàn)，為了打破水資源或者是淡水資源嚴(yán)重缺乏地區(qū)建設(shè)火力發(fā)電廠的局限性，密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用不可小覷。

目前密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火電廠主要有兩種應(yīng)用場(chǎng)合：一是嚴(yán)重缺水地區(qū)采用空冷系統(tǒng)冷卻汽輪機(jī)的凝氣，或者是淡水資源嚴(yán)重缺乏地區(qū)采用海水直流冷卻汽輪機(jī)的凝氣，其余輔機(jī)、設(shè)備軸承等冷卻水采用密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。二是為了防止敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中冷卻水水質(zhì)變差而影響一部分被冷卻設(shè)備的使用壽命，單獨(dú)將這些設(shè)備組成一個(gè)冷卻水水質(zhì)更為有保障的的密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

下面，以印尼某2x60MW全凝熱電廠的設(shè)計(jì)為例，系統(tǒng)介紹火力發(fā)電廠中密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在淡水資源嚴(yán)重缺乏地區(qū)的應(yīng)用。

該電廠所在區(qū)域淡水嚴(yán)重缺乏，海水經(jīng)過預(yù)處理后，采用兩級(jí)反滲透+混床除鹽系統(tǒng)。廠區(qū)所需生活用水來自兩級(jí)反滲透出水。電廠凝汽器設(shè)計(jì)冷卻水量為25480m3/h，采用海水直流冷卻系統(tǒng)。空冷器、冷油器冷卻水量為1000m3/h，其余各種輔助機(jī)械設(shè)備工業(yè)用水量為70m3/h，采用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。密閉式循環(huán)冷卻水補(bǔ)水取自電廠除鹽水，補(bǔ)水量以冷卻水量的0.5%計(jì)算，約為6m/h。

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由高位回收水箱，密閉式循環(huán)冷卻水泵、水-水換熱器和系統(tǒng)供回水管路組成。系統(tǒng)采用母管制，由密閉式循環(huán)冷卻水泵經(jīng)由循環(huán)冷卻水供回水母管將密閉式循環(huán)冷卻水送至各冷卻水用水點(diǎn)系統(tǒng)。經(jīng)過各被冷卻設(shè)備升溫后的冷卻水再經(jīng)由密閉式循環(huán)冷卻水回水母管進(jìn)入水-水換熱器被冷卻后進(jìn)入高位回收水箱。循環(huán)供回水管道流速取2m/s，設(shè)計(jì)管徑為DN450。水-水換熱器的冷卻采用海水直流冷卻。

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1　密閉式循環(huán)冷卻水泵的選型及備用

系統(tǒng)處理水量為1070m3/h，共有兩套發(fā)電機(jī)組，故密閉式循環(huán)冷卻水泵不應(yīng)少于兩臺(tái)，綜合經(jīng)濟(jì)性并考慮一定裕量，選用單臺(tái)流量為600m3/h的水泵共三臺(tái)，兩用一備。水泵揚(yáng)程根據(jù)最不利供水點(diǎn)所需要的揚(yáng)程確定。

2　冷卻設(shè)備的選型及備用

冷卻設(shè)備應(yīng)選用密密閉式，選用兩臺(tái)容量100%的管程水-水換熱器，循環(huán)冷卻水走殼程，直流海水走管程，管程應(yīng)采用耐海水腐蝕的材質(zhì)，如雙相不銹鋼、鈦鋼合金等。

3　高位回收水箱的選型及備用

系統(tǒng)設(shè)置高位回收水箱,用于容納系統(tǒng)補(bǔ)水、接受系統(tǒng)回水、為循環(huán)水泵吸水創(chuàng)造條件。水箱的容積按照系統(tǒng)處理水量的10%確定，水箱的清洗檢修可在電廠機(jī)組檢修期間進(jìn)行，不設(shè)備用。箱體設(shè)化學(xué)藥劑加入口。采用充入氮?dú)獾姆椒▉肀３炙鋬?nèi)外壓力的平衡，并且達(dá)到隔絕空氣的效果。

4　管道材質(zhì)與防腐

系統(tǒng)管道材質(zhì)可采用低碳鋼材質(zhì)，事先預(yù)膜處理，并在運(yùn)行時(shí)通過投加阻垢劑、緩蝕劑等防止管道腐蝕結(jié)垢。

5　設(shè)備布置

由于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的供水和用水點(diǎn)均來自于主廠房，系統(tǒng)設(shè)備布置于主廠房?jī)?nèi)或者主廠房附近，可大大縮短管道布置長(zhǎng)度，節(jié)約管道用量，減少管道阻力損失。

6　系統(tǒng)控制

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的控制點(diǎn)主要有水-水換熱器進(jìn)出水口的流量、壓力和溫度控制，高位回收水箱的液位控制、系統(tǒng)補(bǔ)水流量控制。高位回收水箱的液位與補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥連鎖，根據(jù)液位高低控制補(bǔ)水和氮?dú)獬淙肓俊?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]朱月海.循環(huán)冷卻水[M]．中國(guó)建筑工業(yè)出版社，北京：朱月海，2008:10-100．

[2]汪光寧.密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用[J]水泥技術(shù)，2010(01):34-35．

作者簡(jiǎn)介:周嵐(1987-)，女，瑤族，湖南永州人，本科，助理工程師，主要從事：火力發(fā)電廠給排水的設(shè)計(jì)工作。