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    火力發(fā)電廠節(jié)水設(shè)計(jì)

    2020-11-20 23:57:34孟洪金
    裝備維修技術(shù) 2020年11期
    關(guān)鍵詞:火力發(fā)電廠優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)水

    孟洪金

    摘要:本文介紹了內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱“托克托發(fā)電公司”)五期擴(kuò)建工程節(jié)水設(shè)計(jì)和節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì),對五期擴(kuò)建工程的節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析,從水量平衡設(shè)計(jì)和新型節(jié)水設(shè)計(jì)方面對火力發(fā)電廠節(jié)水的設(shè)計(jì)和改造提出了建議。

    關(guān)鍵詞:火力發(fā)電廠;節(jié)水;優(yōu)化設(shè)計(jì)

    0引言

    我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重匱乏的國家,而且水資源分布極不平衡,尤其是我國黃河流域及以北地區(qū)水資源及其匱乏。而我國70%以上的煤炭資源基本上分布在黃河流域及以北地區(qū),比如我國的山西、內(nèi)蒙古、陜西及其新疆等地。這些地區(qū)富煤缺水,建設(shè)大型火力發(fā)電廠時(shí)節(jié)水設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

    托克托發(fā)電公司位于呼和浩特市南約70km的托克托縣境內(nèi)。一至四期工程總裝機(jī)容量8×600MW,其中一二期工程建設(shè)4×600MW亞臨界濕冷機(jī)組,三四期工程建設(shè)4×600MW亞臨界直接空冷機(jī)組。五期擴(kuò)建2×660MW超超臨界直接空冷機(jī)組,水源為黃河水和一二期工程的循環(huán)水排污水。

    五期擴(kuò)建工程把節(jié)約用水作為一項(xiàng)重要的技術(shù)原則,通過機(jī)組選型、優(yōu)化機(jī)組冷卻方式,采用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和成熟的節(jié)水工藝,努力降低各系統(tǒng)的用水量。工程建設(shè)中經(jīng)過多次優(yōu)化設(shè)計(jì),降低了黃河水的取水量,減少了全廠的外排廢水量。

    內(nèi)蒙古錫林浩特地區(qū)的大唐國際錫林浩特電廠、京能五間房電廠成功應(yīng)用了煙氣提水技術(shù),為后續(xù)在水資源極度匱乏的地區(qū)建設(shè)大型火力發(fā)電廠帶來了希望,提供了技術(shù)支持。

    1五期擴(kuò)建工程的節(jié)水設(shè)計(jì)

    五期擴(kuò)建2×660MW機(jī)組采用超超臨界直接空冷技術(shù),采用汽動(dòng)給水泵排汽濕冷、濕法脫硫、干除灰、干除渣、輔機(jī)冷卻水濕冷等方案。采取的主要節(jié)水措施如下:

    (1)采用空冷機(jī)組是最重要的節(jié)水措施?;鹆Πl(fā)電廠中耗水量最大的是汽輪機(jī)排汽冷卻系統(tǒng)用水,采用空冷技術(shù)能夠最有效的降低用水量,與同等容量的濕冷機(jī)組相比,節(jié)水效率可達(dá)70%以上。

    (2)利用處理后的一二期工程循環(huán)水排污水作為鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的制水水源,年用水量約86.8萬立方米,減少了黃河水取水量,有利于水資源可持續(xù)利用。

    (3)工程采用氣力除灰、干式除渣系統(tǒng),節(jié)水效果可觀。

    (4)電廠輔機(jī)和小汽輪機(jī)冷卻水系統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔內(nèi)安裝高效除水器,有效減少冷卻塔的風(fēng)吹損失。

    (5)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,在脫硫吸收塔前設(shè)置煙氣余熱利用裝置,降低脫硫系統(tǒng)入口煙溫,有效減少脫硫耗水量,煙氣余熱裝置的利用將脫硫系統(tǒng)的耗水量降至150t/h。

    (6)輸煤系統(tǒng)沖洗廢水收集至含煤廢水處理站,處理后重復(fù)利用于輸煤系統(tǒng)的沖洗、噴霧抑塵及煤場噴灑,含煤廢水不外排。

    (7)將冷卻塔排污水回用于灰渣調(diào)濕和脫硫系統(tǒng)用水,工業(yè)廢水經(jīng)處理后回用于脫硫和輸煤系統(tǒng),體現(xiàn)了"串聯(lián)用水、一水多用、重復(fù)利用"的節(jié)水原則。

    (8)將生活污水經(jīng)過生活污水處理站處理后,用于廠區(qū)綠化和循環(huán)水補(bǔ)水。

    經(jīng)過上述節(jié)水措施,五期擴(kuò)建工程實(shí)現(xiàn)了廢水“零排放”,設(shè)計(jì)耗水指標(biāo)為0.119m3/(s·GW),年取水總量為390.5萬立方米,其中年取黃河原水303.7萬立方米,年取托克托發(fā)電公司一二期工程循環(huán)水排污水86.8萬立方米,符合《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50660-2011)中相關(guān)要求。五期擴(kuò)建工程投運(yùn)后無外排廢水,同時(shí)還減少托克托發(fā)電公司全廠廢水排放量,有利于改善黃河下游水質(zhì)狀況。

    2五期擴(kuò)建工程節(jié)水優(yōu)化設(shè)計(jì)

    從節(jié)約用水、保護(hù)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行等角度出發(fā),五期擴(kuò)建工程在初步階段、施工圖設(shè)計(jì)階段按照“清污分流”、“一水多用”、“優(yōu)先利用工業(yè)廢水”的原則進(jìn)一步優(yōu)化水量平衡圖,減少了黃河水的取水量和全廠的廢水排放量。主要的優(yōu)化設(shè)計(jì)如下:

    (1)全廠統(tǒng)籌考慮,將四期供熱改造配套的水處理、工業(yè)廢水處理項(xiàng)目與五期擴(kuò)建工程的水處理、工業(yè)廢水處理合并設(shè)置,在工業(yè)廢水處理站設(shè)置3×200t/h的工業(yè)廢水回用水泵。采用合并建設(shè)的方案降低工程造價(jià)2300萬元,同時(shí)有利于托克托發(fā)電公司全廠的水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

    (2)對五期擴(kuò)建工程循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)機(jī)械加速澄清池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),將原設(shè)計(jì)的2×150t/h的機(jī)械加速澄清池變?yōu)?×300t/h的機(jī)械加速澄清池(廠內(nèi)多套水處理設(shè)備作為備用),設(shè)置4臺φ3000多介質(zhì)過濾器,正常出力可達(dá)200t/h,最大出力可達(dá)300t/h。該項(xiàng)優(yōu)化在不增加工程造價(jià)的情況下,提高了循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)的出力,不僅滿足了五期擴(kuò)建工程用水的需求,還可為前期工程制備除鹽水,同時(shí)更多的處理循環(huán)水排污水,減少全廠廢水排放量。

    (3)循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)置回用水池,回收利用多介質(zhì)過濾器反洗水等,有效的降低了循環(huán)水排污水預(yù)處理系統(tǒng)的自用水率。

    (4)鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透+一級除鹽+混床的技術(shù),整個(gè)除鹽系統(tǒng)的再生廢水產(chǎn)生量大大降低。反滲透設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的濃水直接輸送至工業(yè)廢水回用水池,然后輸送至脫硫工藝水箱,作為脫硫的工藝用水。

    (5)根據(jù)前四期工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),取消從機(jī)力通風(fēng)塔取水的中壓服務(wù)水泵,中壓服務(wù)水泵由工業(yè)廢水回用水泵代替,這樣可以提高機(jī)力通風(fēng)塔的濃縮倍率,有利于節(jié)水,同時(shí)降低工程造價(jià)約300萬元。該項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少了五期擴(kuò)建工程黃河水的用水量約135t/h,年少取黃河水約95萬立方米,同時(shí)每年減少外排廢水95萬立方米,相當(dāng)于五期擴(kuò)建工程利用了前期工程廢水約181.8萬立方米。

    (6)五期擴(kuò)建工程輸煤系統(tǒng)、灰渣冷卻、地面沖洗、脫硫系統(tǒng)等均采用經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水,多余的工業(yè)廢水回用至四期脫硫系統(tǒng)。

    (7)回用水汽取樣系統(tǒng)的水樣排水,將水樣排水回收至凝汽器,減少了鍋爐補(bǔ)水率。

    (8)加強(qiáng)水務(wù)管理,設(shè)置獨(dú)立的用、排水量監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)各個(gè)系統(tǒng)取水口和廢水口的水量和水質(zhì)監(jiān)控。布置合理的監(jiān)控點(diǎn),在工程取黃河水和一二期循環(huán)水排污水進(jìn)水干管上分別安裝水量計(jì)量裝置,嚴(yán)格控制用水指標(biāo);在各主要用水支管上(如冷卻塔進(jìn)排水干管、鍋爐補(bǔ)給水處理站、脫硫供水管道)安裝水量計(jì)量裝置,確定嚴(yán)格實(shí)用的監(jiān)控內(nèi)容和監(jiān)控規(guī)程,及時(shí)掌握工程用、排水量和水質(zhì)變化動(dòng)態(tài),根據(jù)相關(guān)的水量和水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),合理地進(jìn)行供用水調(diào)度,嚴(yán)格控制用水量。

    3其它新型節(jié)水設(shè)計(jì)

    在水資源極度匱乏的地區(qū),可以考慮煙氣提水技術(shù),主要原理是針對脫硫后的飽和濕煙氣,對煙氣進(jìn)行冷卻,隨著煙氣溫度降低,對煙氣析出冷凝水進(jìn)行回收利用。煙氣提水系統(tǒng)主要由煙氣換熱器系統(tǒng)、循環(huán)水管路系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、冷凝水回收系統(tǒng)組成。從煙氣中提取的水可用于脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水和化學(xué)制水,從而大幅降低機(jī)組的耗水指標(biāo)。

    4結(jié)語

    采用節(jié)水設(shè)計(jì)的電廠有利于在北方富煤缺水的地方發(fā)展,水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理決定了火力發(fā)電廠是否節(jié)水,因此在各個(gè)設(shè)計(jì)階段一定要想盡一切辦法對水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,確保新建電廠耗水指標(biāo)處于領(lǐng)先水平。

    另外,從目前我國火電廠用水現(xiàn)狀來看,仍然存在部分火電廠浪費(fèi)水資源和用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象,通過對水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造,可以有效地降低廢水排放量和新鮮水取用量,經(jīng)濟(jì)和社會效益十分明顯。

    參考文獻(xiàn)

    [1]周仲康、楊浩、喬德暉、劉前進(jìn) 從節(jié)水角度談火電廠化學(xué)專業(yè)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的優(yōu)化 [會議論文] 2011。

    [2]郭錦龍 從節(jié)水角度談火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)思路 [會議論文] 2006。

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