淺談多機組空冷發電廠除鹽水儲存及輸送的設計

董正帥（國核電力規劃設計研究院,北京　100095）

淺談多機組空冷發電廠除鹽水儲存及輸送的設計

董正帥
（國核電力規劃設計研究院,北京100095）

摘要：針對新疆某電廠4×660MW超臨界直接空冷燃煤發電機組同時在建的情況，通過對廠內各個除鹽水用水點及用水量分析，提出相應的除鹽水儲存及輸送系統設計方案，以保證機組的安全穩定運行。

關鍵詞：多機組；空冷；除鹽水；儲存及輸送；設計

1　引言

火力發電廠是利用燃料在鍋爐中燃燒加熱除鹽水生成蒸汽，利用蒸汽壓力推動汽輪機旋轉從而帶動發電機旋轉進行發電，因此除鹽水在整個電廠生產過程中占有舉足輕重的作用。

我國水資源時空分布非常不均勻，在中西部煤炭資源豐富而水資源緊缺的地區，發電廠多采用空冷機組，以達到節水的目的。新疆某電廠建設規模為4×660MW超臨界直接空冷燃煤發電機組，鍋爐型式：超臨界參數變壓直流爐、全懸吊結構塔式爐。鍋爐最大蒸發量為2236t/h,單臺機組啟動鍋爐最大上水量為700t/h。全廠四臺機組同時建設，且后期廠內機組補水為長期連續運行工況，故設計合理的除鹽水儲存及輸送系統，將對電廠的安全穩定運行產生極大的影響。

2　除鹽水儲存系統

除鹽水儲存系統主要為滿足單臺機組啟動及事故狀態最大除鹽水用量。針對直流爐機組常規設計除鹽水儲存系統容積為：宜按機組啟動沖洗水流量及沖洗時間確定或為最大1臺鍋爐3h的最大連續蒸發量。按照常規設計該廠除鹽水儲存系統容積為6708m3,但考慮該廠為直接空冷機組，機組啟動階段，除去鍋爐沖洗用水量，空冷島沖洗除鹽水用量約為2000-2300m3，且后期正常運行階段，夏季高溫天氣期間，空冷島每天需采取3-4h除鹽水沖洗降溫措施，此時若某臺機組啟動，廠內除鹽水很難合理分配，除鹽水儲存系統容積宜充分考慮該運行工況下實際需求，故該廠除鹽水儲存系統選擇容積為：9000m3。

實踐證明，機組啟動調試階段，因鍋爐為塔式爐，水容積較大，且缺少相關調試經驗，單臺機組啟動用水量為8000m3左右，配合水處理系統制水，滿足了空冷島沖洗用水量需求，縮短了機組啟動時間，保證了機組按時投產。

后期運行亦證明，由于廠址所處新疆戈壁沙漠深處，管線長距離輸水故障期間，延長了檢修時間，極大的保證了廠內機組補水的穩定性。

3　除鹽水輸送系統設計方案的選擇

根據《火力發電廠化學設計技術規程》中規定：“水處理室至主廠房的除鹽水管道，應能同時輸送最大一臺機組的啟動補給水量或鍋爐化學清洗用水量及其余機組的正常補給水量。選用不銹鋼管材時，可只設一條管道”。

機組的正常補水量按照最大蒸發量的1.5%考慮，則設計一條不銹鋼除鹽水輸送管道，其輸送能力最大應為830t/h，最小為一臺機組正常運行補水量為0-33t/h，配置一臺鍋爐上水泵，用于啟動階段補水，配置五臺（四用一備）運行用除鹽水泵用于啟動補水及每臺機組正常運行補水，為保證對機組的補水量進行實時監控，除鹽水輸送系統設有在線的流量監測裝置，同時需設置相應的流量調節閥門及檢修旁路。常規除鹽水輸送系統示意圖見圖1。

圖1　常規除鹽水輸送系統示意圖

對于四臺機組同步建設，常規設計的除鹽水輸送系統，其流量監測裝置因測量最大值與最小值的差值較大，測量范圍及測量精度不易選擇，且正常運行階段無法保證流量值測量的準確性。

單臺機組的補水量為不確定值，且存在單臺機組及多臺機組同時補水的工況，同時需滿足廠內其他用戶的補水需求，此時除鹽水泵需頻繁的啟停，易導致除鹽水泵損壞，影響機組補水。

根據存在的問題，考慮設計一條不銹鋼除鹽水輸送管道，其輸送能力最大為830t/h，同時增加一條正常運行用小旁路，設置相應的流量監測裝置以監測機組正常運行補水量。配置一臺鍋爐上水泵，用于啟動階段補水，配置三臺（兩用一備）運行用除鹽水泵用于啟動補水及機組正常運行補水，其流量選擇為每兩臺機組的最大補水量及廠內其它除鹽水用戶50%的補水量，管路三的選擇為與正常運行除鹽水泵出力匹配，設置相應的流量自動調節閥與管路設置的壓力變送器進行聯鎖，當管路壓力值低于某一數值時，管路三調節門關小，向用水點補水，當管路壓力值高于某一數值時，管路三調節門開大，補水返回除鹽水儲存系統。機組正常穩定運行階段，機組補水量較小，可運行一臺除鹽水泵向機組補水，其它水泵備用。

該系統設計雖然能耗有所增加，但保證了全廠多臺機組除鹽水補水的安全穩定運行，且避免了除鹽水泵的頻繁啟停，便于維護管理。其流程示意圖見圖2。

圖2　多機組除鹽水輸送系統示意圖

4　結論

（1）空冷機組除鹽水儲存系統容積較常規設計相比宜適量加大，額外考慮空冷島沖洗用除鹽水量需求。

（2）針對多臺機組同時在建的情況，其除鹽水輸送系統，應考慮其流量監測的需求，并綜合考慮滿足單臺機組啟動及單臺機組運行或多臺機組運行等各種工況，方便運行管理。

作者簡介：董正帥（1982-），男，山東即墨人，碩士研究生，工程師，研究方向：水電廠處理。