燃機電廠機組排水冷卻回收技術

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【摘要】本文以臨港燃機電廠為例，對燃機電廠中排水冷卻回收技術的應用展開論述。闡述燃機電廠中機組排水冷卻回收的現狀，并分析燃機電廠的機組排水冷卻回收技術中存在的問題，提出相應的解決措施，最后對改良后的機組排水冷卻回收技術進行效果檢驗并總結。

【關鍵詞】燃機電廠；機組排水；冷卻回收技術的應用

引言

根據國家環保部門下達的相關政策文件要求，臨港燃機電廠需要大力推進減少水資源的浪費，進一步提高水資源的綜合利用率。在工程的建設施工階段，隨著1、2號機組逐步投入商業化運行，企業相關工作人員對機組的運行情況進行了詳細的分析，以探索提高水資源利用率的途徑。臨港燃機電廠機組定排及連排用冷卻水主要有三個來源：鍋爐補水系統排水、機組排水及市政自來水。其中回收后的機組排水溫度較高，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到降溫目的，而只有確保循環系統內的溫度能夠維持在合適的范圍內，才能進行再次回收利用，作為機組冷卻水或者其他雜用水進行循環使用。所以如何更好地降低機組排水溫度，有效提高機組排水的循環利用率，減少水資源的浪費，成為臨港燃機電廠迫在眉睫的節水難題。

1我國燃機電廠中機組排水冷卻回收的現狀

1.1系統設計應用現狀

現有系統運行中，機組回收水的往復循環使用，余熱鍋爐汽包排污蒸汽類似“加熱器”不斷加循環系統內的冷卻水，導致雜用水箱出口水溫在夏季最高達到74℃。因此在夏季可以利用現場基建條件修改設計將機組回收水輸送到工業廢水池，使用工業廢水系統設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組的運行，并大量節約了冷卻用新鮮自來水的消耗，圖1為擴大冷卻環節后的系統簡圖。

1.2系統設計修改

盡管目前的冷卻模式可以保證兩臺機組的正常運轉，但不可否認的是隨著3號和4號機組的陸續投產，“加熱器”數量在現有基礎上翻倍，現有冷卻模式勢必無法滿足多臺機組運行工況，唯有依靠大量消耗新鮮自來水方能滿足。在僅僅依靠工業廢水池曝氣系統冷卻，未增加主動性冷卻裝置的工況下，提供給機組的雜用水在秋、冬季的平均溫度就已經達到了45℃，隨著氣溫的升高和機組開機數量的增加，提供低溫雜用水不得不以新鮮自來水的補充和直接排放機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組冷卻效果，這一工況導致雜用水泵不堪重負，在4臺機組全開的工況下，冷卻水溫持續被加熱，溫升達到50℃以上，甚至導致水泵超電流而跳閘，經濟性和安全性均無法得到有效保障。現唯有在回收環節中安裝冷卻塔，完善現有冷卻水系統，提高機組回收水再利用率，從而滿足經濟效益和環保的目的。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行一定的調研。閉式冷卻塔工作原理：工作流體（機組排水）在閉式冷卻塔的盤管內進行循環，工作流體的熱量經過盤管散入流過盤管的冷卻水中。同時機組外四周的空氣從底盤上的進風隔柵進入，與水的流動方向相反，向上流經盤管。部分水蒸發而吸走熱量，熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風機排放到周圍大氣中。其余的水落入底部水盤，由水泵再循環至水分配系統又回淋到盤管上。我們對閉式冷卻塔的設計參數與實際工作性能進行了對比分析，結果如表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計達到35℃以下，4臺機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組排水再利用存在很大的節能空間。

2燃機電廠的機組排水冷卻回收技術中存在的問題

（1）多臺機組運行時，冷卻水被循環加熱，雜用水流量超出設計范圍。多臺機組啟、停時，冷卻水被循環加熱，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，經濟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。系統雖然進行簡單改造，隔夜曝氣冷卻的方法不能滿足4臺機組連續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不達標。機組啟動后，化學運行人員需對爐水品質進行化驗，化驗人員的分析素質、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）機組排水溫度高、部分機組排水回收后無法直接利用。回收的機組排水溫度很高，夏季最高溫度可達74℃，平均溫度為45℃。機組調試階段排水、機組檢修后、冷態啟機等排水，因排水濁度過高，不利于回收利用。

3針對機組排水回收中存在問題的解決措施

（1）提高機組冷卻水流量。在現有系統中增加一臺流量為60m3/h變頻雜用水泵，從而滿足多臺機組啟動時，機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。閉式冷卻塔設計方案討論過程中，我們對機組排水水質、排水量進行了統計分析匯總，同時咨詢冷卻塔廠家，并根據制造廠的設計計算，我們決定采用以下方案。其中，單套處理水量Q=150m3/h；循環水質中，內循環為生產工藝熱水，外循環為生產生活水直接補水。在正常供水量不受影響的情況下，整組設備確保出水溫度不超過40℃；設備耐壓等級不低于2.0MPa、鋼制結構；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質鍍鋅鋼板并表面做去靜電防腐噴涂處理或進口鍍鋅鋼板。（3）優化回收方式。為了便于回收水質合格機組排水，我們對的機組排水回收方式進行了優化，規定了對熱態及溫態機組排水引入1號廢水池曝氣冷卻回收再利用；機組調試排水、冷態啟機排水、機組檢修后排水、停爐保護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。結合閉式冷卻塔150m3/h的出力條件，對現有系統進行了改造，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，最高效率地進行機組排水回收降溫的工作。

4對改良后的機組排水冷卻回收技術進行效果檢驗

（1）降低機組排水回收冷卻后溫度。自閉式冷卻塔安裝投運后，夏季7月最大進水溫度為56℃，進水平均溫度為48℃，當月最高出水溫度為40℃，出水平均溫度為34℃，低于設計值35℃。（2）降低雜用水系統自來水補水量。閉式冷卻塔安裝投運后，雜用水自來水每月平均補充量從前6個月的25000m3/月，驟降至355m3/月。（3）經濟效益。閉式冷卻塔采購、安裝、維護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運行時間統計，每年耗電費用為：28kW×0.689元/kWh×2500h=48230元。機組雜用水系統每年市政自來水可節省：（25000m3-355m3）×12月=29.6萬m3。自來水單價為5.06元/m3，機組雜用水系統每年可節省市政自來水費用為（25000m3-355m3）×5.06元/m3×12月=1496444元。綜上所述，該項目每年共計節約費用為1496444-48230=1448214元。通過優化機組排水回收冷卻后，每年可節省市政自來水29.6萬m3，直接經濟收益為144.8萬元。

5結語

綜上所述，近年來我國的燃機電廠得到了很大程度的發展，并且在機組排水冷卻回收技術方面取得了不錯的成績，但不可否認的是，目前我國在燃機電廠機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。因此我國的燃機電廠為了節約水資源，減少企業的成本開支同時為了響應國家“節能減排、科技創新”的號召，紛紛對機組排水冷卻回收技術展開了積極的優化改良。本文以上海申能臨港燃機發電有限公司為例論述了機組冷卻排水回收的應用以及優化措施，為我國的燃機電廠進行技術改革提供了良好的成功典例，對眾多燃機電廠具有重要的借鑒意義。總而言之，為了機組冷卻排水回收技術能夠得到更廣泛的應用，燃機電廠應該積極探索和嘗試優化這項技術，確保機組冷卻排水回收技術能夠發揮它的應用價值，為我國的燃機電廠做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]梁慶林.燃氣輪機進氣冷卻技術及其應用[J].山東工業技術，2014（17）：16-17.

[2]夏立峰，肖冰，賀亞妮.熱電廠循環冷卻水余熱回收技術應用[J].節能，2015（5）：37-39.

作者：潘浩 單位：上海申能臨港燃機發電有限公司