燃機(jī)電廠機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)
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【摘要】本文以臨港燃機(jī)電廠為例，對燃機(jī)電廠中排水冷卻回收技術(shù)的應(yīng)用展開論述。闡述燃機(jī)電廠中機(jī)組排水冷卻回收的現(xiàn)狀，并分析燃機(jī)電廠的機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)中存在的問題，提出相應(yīng)的解決措施，最后對改良后的機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)進(jìn)行效果檢驗并總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】燃機(jī)電廠；機(jī)組排水；冷卻回收技術(shù)的應(yīng)用
引言
根據(jù)國家環(huán)保部門下達(dá)的相關(guān)政策文件要求，臨港燃機(jī)電廠需要大力推進(jìn)減少水資源的浪費，進(jìn)一步提高水資源的綜合利用率。在工程的建設(shè)施工階段，隨著1、2號機(jī)組逐步投入商業(yè)化運行，企業(yè)相關(guān)工作人員對機(jī)組的運行情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以探索提高水資源利用率的途徑。臨港燃機(jī)電廠機(jī)組定排及連排用冷卻水主要有三個來源：鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)排水、機(jī)組排水及市政自來水。其中回收后的機(jī)組排水溫度較高，因此就需要一段時間的冷卻或者將大量的市政自來水與其混合達(dá)到降溫目的，而只有確保循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的溫度能夠維持在合適的范圍內(nèi)，才能進(jìn)行再次回收利用，作為機(jī)組冷卻水或者其他雜用水進(jìn)行循環(huán)使用。所以如何更好地降低機(jī)組排水溫度，有效提高機(jī)組排水的循環(huán)利用率，減少水資源的浪費，成為臨港燃機(jī)電廠迫在眉睫的節(jié)水難題。
1我國燃機(jī)電廠中機(jī)組排水冷卻回收的現(xiàn)狀
1.1系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)有系統(tǒng)運行中，機(jī)組回收水的往復(fù)循環(huán)使用，余熱鍋爐汽包排污蒸汽類似“加熱器”不斷加循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷卻水，導(dǎo)致雜用水箱出口水溫在夏季最高達(dá)到74℃。因此在夏季可以利用現(xiàn)場基建條件修改設(shè)計將機(jī)組回收水輸送到工業(yè)廢水池，使用工業(yè)廢水系統(tǒng)設(shè)備曝氣冷卻隔夜放置，溫度可降至45℃，于次日再次回收利用，該措施的實施很好地滿足了夏季兩臺機(jī)組的運行，并大量節(jié)約了冷卻用新鮮自來水的消耗，圖1為擴(kuò)大冷卻環(huán)節(jié)后的系統(tǒng)簡圖。
1.2系統(tǒng)設(shè)計修改
盡管目前的冷卻模式可以保證兩臺機(jī)組的正常運轉(zhuǎn)，但不可否認(rèn)的是隨著3號和4號機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)，“加熱器”數(shù)量在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻倍，現(xiàn)有冷卻模式勢必?zé)o法滿足多臺機(jī)組運行工況，唯有依靠大量消耗新鮮自來水方能滿足。在僅僅依靠工業(yè)廢水池曝氣系統(tǒng)冷卻，未增加主動性冷卻裝置的工況下，提供給機(jī)組的雜用水在秋、冬季的平均溫度就已經(jīng)達(dá)到了45℃，隨著氣溫的升高和機(jī)組開機(jī)數(shù)量的增加，提供低溫雜用水不得不以新鮮自來水的補(bǔ)充和直接排放機(jī)組回收高溫水為手段；同時由于水溫高，不得不提高流量來確保機(jī)組冷卻效果，這一工況導(dǎo)致雜用水泵不堪重負(fù)，在4臺機(jī)組全開的工況下，冷卻水溫持續(xù)被加熱，溫升達(dá)到50℃以上，甚至導(dǎo)致水泵超電流而跳閘，經(jīng)濟(jì)性和安全性均無法得到有效保障。現(xiàn)唯有在回收環(huán)節(jié)中安裝冷卻塔，完善現(xiàn)有冷卻水系統(tǒng)，提高機(jī)組回收水再利用率，從而滿足經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保的目的。在此我們需要閉式冷卻塔的工作原理加以論述，并對閉式冷卻塔的工作性能進(jìn)行一定的調(diào)研。閉式冷卻塔工作原理：工作流體（機(jī)組排水）在閉式冷卻塔的盤管內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，工作流體的熱量經(jīng)過盤管散入流過盤管的冷卻水中。同時機(jī)組外四周的空氣從底盤上的進(jìn)風(fēng)隔柵進(jìn)入，與水的流動方向相反，向上流經(jīng)盤管。部分水蒸發(fā)而吸走熱量，熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風(fēng)機(jī)排放到周圍大氣中。其余的水落入底部水盤，由水泵再循環(huán)至水分配系統(tǒng)又回淋到盤管上。我們對閉式冷卻塔的設(shè)計參數(shù)與實際工作性能進(jìn)行了對比分析，結(jié)果如表1所示。由此可見，使用主動性冷卻裝置閉式冷卻塔，雜用水回收冷卻后溫度預(yù)計達(dá)到35℃以下，4臺機(jī)組余熱鍋爐排放疏水可以得到100%利用，采用閉式冷卻塔回收冷卻機(jī)組排水再利用存在很大的節(jié)能空間。
2燃機(jī)電廠的機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)中存在的問題
（1）多臺機(jī)組運行時，冷卻水被循環(huán)加熱，雜用水流量超出設(shè)計范圍。多臺機(jī)組啟、停時，冷卻水被循環(huán)加熱，冷卻水需求量上升，全廠3臺雜用水泵滿出力運行，最高時總流量達(dá)200m3/h，然而雜用水泵的額定流量為60m3/h，易引起水泵超電流而跳閘，經(jīng)濟(jì)性和安全性均無法得到有效保障。（2）回收水曝氣冷卻效果不明顯。系統(tǒng)雖然進(jìn)行簡單改造，隔夜曝氣冷卻的方法不能滿足4臺機(jī)組連續(xù)運行時的冷卻水水溫要求。（3）工作人員的工作能力和綜合素質(zhì)不達(dá)標(biāo)。機(jī)組啟動后，化學(xué)運行人員需對爐水品質(zhì)進(jìn)行化驗，化驗人員的分析素質(zhì)、與值長的溝通速度、對定排連排冷卻水閥門開度的控制都會影響雜用水的消耗。（4）機(jī)組排水溫度高、部分機(jī)組排水回收后無法直接利用?；厥盏臋C(jī)組排水溫度很高，夏季最高溫度可達(dá)74℃，平均溫度為45℃。機(jī)組調(diào)試階段排水、機(jī)組檢修后、冷態(tài)啟機(jī)等排水，因排水濁度過高，不利于回收利用。
3針對機(jī)組排水回收中存在問題的解決措施
（1）提高機(jī)組冷卻水流量。在現(xiàn)有系統(tǒng)中增加一臺流量為60m3/h變頻雜用水泵，從而滿足多臺機(jī)組啟動時，機(jī)組用冷卻水總量大于200m3/h的需求。（2）安裝一套主動性冷卻裝置———閉式冷卻塔。閉式冷卻塔設(shè)計方案討論過程中，我們對機(jī)組排水水質(zhì)、排水量進(jìn)行了統(tǒng)計分析匯總，同時咨詢冷卻塔廠家，并根據(jù)制造廠的設(shè)計計算，我們決定采用以下方案。其中，單套處理水量Q=150m3/h；循環(huán)水質(zhì)中，內(nèi)循環(huán)為生產(chǎn)工藝熱水，外循環(huán)為生產(chǎn)生活水直接補(bǔ)水。在正常供水量不受影響的情況下，整組設(shè)備確保出水溫度不超過40℃；設(shè)備耐壓等級不低于2.0MPa、鋼制結(jié)構(gòu)；換熱盤管采用316L不銹鋼，換熱盤管（蛇形管）的壁厚不小于1.5mm；水盤、箱體等所有板材采用優(yōu)質(zhì)鍍鋅鋼板并表面做去靜電防腐噴涂處理或進(jìn)口鍍鋅鋼板。（3）優(yōu)化回收方式。為了便于回收水質(zhì)合格機(jī)組排水，我們對的機(jī)組排水回收方式進(jìn)行了優(yōu)化，規(guī)定了對熱態(tài)及溫態(tài)機(jī)組排水引入1號廢水池曝氣冷卻回收再利用；機(jī)組調(diào)試排水、冷態(tài)啟機(jī)排水、機(jī)組檢修后排水、停爐保護(hù)排水等的不可二次利用的廢水引入2號廢水池并通過處理后最終納入市政管網(wǎng)。結(jié)合閉式冷卻塔150m3/h的出力條件，對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將2號廢水池一臺廢水泵引入1號廢水池中，以此通過3臺流量為50m3/h的廢水泵，最高效率地進(jìn)行機(jī)組排水回收降溫的工作。
4對改良后的機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)進(jìn)行效果檢驗
（1）降低機(jī)組排水回收冷卻后溫度。自閉式冷卻塔安裝投運后，夏季7月最大進(jìn)水溫度為56℃，進(jìn)水平均溫度為48℃，當(dāng)月最高出水溫度為40℃，出水平均溫度為34℃，低于設(shè)計值35℃。（2）降低雜用水系統(tǒng)自來水補(bǔ)水量。閉式冷卻塔安裝投運后，雜用水自來水每月平均補(bǔ)充量從前6個月的25000m3/月，驟降至355m3/月。（3）經(jīng)濟(jì)效益。閉式冷卻塔采購、安裝、維護(hù)費用包括閉式冷卻塔成本45萬元，安裝費5萬元，共計50萬元。上網(wǎng)電價為0.689元/kWh，閉式冷卻塔用電功率為28kW，全廠按2500h運行時間統(tǒng)計，每年耗電費用為：28kW×0.689元/kWh×2500h=48230元。機(jī)組雜用水系統(tǒng)每年市政自來水可節(jié)省：（25000m3-355m3）×12月=29.6萬m3。自來水單價為5.06元/m3，機(jī)組雜用水系統(tǒng)每年可節(jié)省市政自來水費用為（25000m3-355m3）×5.06元/m3×12月=1496444元。綜上所述，該項目每年共計節(jié)約費用為1496444-48230=1448214元。通過優(yōu)化機(jī)組排水回收冷卻后，每年可節(jié)省市政自來水29.6萬m3，直接經(jīng)濟(jì)收益為144.8萬元。
5結(jié)語
綜上所述，近年來我國的燃機(jī)電廠得到了很大程度的發(fā)展，并且在機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)方面取得了不錯的成績，但不可否認(rèn)的是，目前我國在燃機(jī)電廠機(jī)組冷卻排水回收中仍然存在很多問題和弊端，諸如大量水資源的浪費、造成較大的電能損耗等。因此我國的燃機(jī)電廠為了節(jié)約水資源，減少企業(yè)的成本開支同時為了響應(yīng)國家“節(jié)能減排、科技創(chuàng)新”的號召，紛紛對機(jī)組排水冷卻回收技術(shù)展開了積極的優(yōu)化改良。本文以上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司為例論述了機(jī)組冷卻排水回收的應(yīng)用以及優(yōu)化措施，為我國的燃機(jī)電廠進(jìn)行技術(shù)改革提供了良好的成功典例，對眾多燃機(jī)電廠具有重要的借鑒意義?？偠灾?，為了機(jī)組冷卻排水回收技術(shù)能夠得到更廣泛的應(yīng)用，燃機(jī)電廠應(yīng)該積極探索和嘗試優(yōu)化這項技術(shù)，確保機(jī)組冷卻排水回收技術(shù)能夠發(fā)揮它的應(yīng)用價值，為我國的燃機(jī)電廠做出更大的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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作者：潘浩 單位：上海申能臨港燃機(jī)發(fā)電有限公司