300MW火电机组循环水系统最优运行方式的研究

300MW火电机组循环水系统最优运行方式的研究

黄卫

国家电投集团贵州金元公司发电二部

摘要：合理选择循环水系统运行方式对提高电厂经济效益具有重要意义。但是，电厂循环水系统的运行方式缺乏运行理论依据，循环水水量的调整较为粗糙，具有一定的随机性。循环水系统运行远不经济，造成能源的极大浪费。本文探讨300MW火电机组循环水系统最优运行方式，对机组的经济运行有着重要的意义。

关键词：300MW火电机组；循环水系统；最优运行方式

引言

在对循环水系统进行改造时，应以确保主体装置不受影响为前提，充分对比不同技术路线，选取最优方案。常用的回收此处余压能的方法有两种：一种是通过混流式水轮机，将余压能转化为机械能，带动冷却塔风机旋转，该种方案设备简单，但存在风机出力不足、年利用率低、维护多、不便于运行调整等缺点；另一种是通过灯泡状贯流式水轮发电机组将余压能转化为电能，该种方案设备复杂，但不影响风机出力，年利用率高，维护少，可在线调整。

1循环水系统应用优势分析

循环水系统的节水技术可以提高循环冷却水的浓度比，从而达到节水的目的。在传统的淡水系统中，由于一次性使用的性质，进入生产过程的水需要不断补充，而这些补充的水源通常都是高质量的淡水资源。相比之下，循环水系统可以有效地利用回收的废水和循环冷却水，经过相应的净化和处理，达到重新使用的标准。在这个过程中，通过提高冷却塔的回收效率，合理调节水质和温度，以及引入化学品等手段，可以有效地提高冷却水的循环浓缩倍数，实现节水的目的。通过循环水系统节水技术的应用，不仅能够有效地降低企业的用水成本，还可以减少对环境的影响，实现经济效益与环境保护的双重收益。

2  300MW火电机组循环水系统最优运行方式

2.1脱硫用水系统脱硫系统

采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，系统水源包括:循环水排水、过滤水、工业废水处理系统等。作为石灰石制浆、滤布冲洗、脱硫设备冷却水、除雾器冲洗水等，最终进入脱硫吸收系统，随烟气蒸发和石膏带走消耗。

2.2锅炉补给水处理系统改造

为解决锅炉补给水处理系统产生的酸碱废水过多的问题，将全厂循环水污水处理系统产生的淡水引至锅炉补给水系统，作为离子交换器的进水水源。为了保持脱水供水的稳定性，保证产水系统的连续运行，增加两台除盐水箱及除盐水泵；同时，为简化系统流程，对现有不需要高效纤维过滤器、双室双流活性炭过滤器进行拆除，配套拆除相关设备的阀门、仪表、管道及电气热控电缆等附属设施，对现有老化设备进行拆除换新或修缮改造。将锅炉补给水系统排水管道进行高低盐分离，分别进入不同的中和水池，并增加中和水池排水、冷却塔的相关管道、阀门、水泵，减少浓盐水的产生量。改造完成后工艺流程如下：主工艺系统流程：循环水排污水处理车间来淡水—双室浮动床阳离子交换器—除碳器—双室浮动床阴离子交换器—混合离子交换器—除盐水箱—机组锅炉补水[2]。

2.3变频调节技术

电厂企业循环水系统变频调节技术是利用变频器调节水泵运行频率以实现节能的技术。其具体措施主要包括以下几个方面。(1)变频调速泵的使用:泵的电机与变频器连接，通过调节变频器的输出频率来改变水泵的转速，实现对水流量的调节，从而降低电能的消耗。通过对比不同转速下水泵的耗电量，可以看出采用变频调速水泵能够显著降低水泵的能耗。（2）对系统进行优化调整：在使用变频器调节水泵运行频率时，需要根据实际情况进行系统参数的优化调整，以保证系统的正常运行。这些参数包括水泵的额定功率、电机的额定转速、系统的水流量、管道的直径、阻力系数等。通过对这些参数的优化调整，可以最大限度地提高水泵的效率，降低能耗。（3）安装节流装置：在循环水系统的管路中，安装一些节流装置，如节流阀、节流板等，来限制水流量，从而达到节能的目的。这些节流装置可以有效地减少水泵的负载，降低能耗，同时还能起到一定的调节水流量的作用。通过上述措施的实施，可以明显地提高电厂企业循环水系统的节能效果。

2.4电化学循环水处理系统

2.4.1阳极

阳极是电化学反应的主要组成部分之一，因此理想的电化学除垢防污阳极应具有良好的导电性、强度和韧性。常用的电化学除垢防垢阳极材料有石墨、贵金属、钛基金属氧化物和硼掺杂金刚石。其中，钛基阳极电极因具有加工方便、性能显著及价格适中等优点受到了研究者的重点关注。虽然PbO2和Sb-SnO2电极在价格和电催化性能上都有很大的优点，但它们不适合循环冷却水的高氯水质条件。综合考虑制造技术、成本和电极的稳定性，目前市场上应用最广泛的除垢防垢阳极是钛基材料涂覆IrO2和RuO2电极。此外，电极的性能还受制备条件和表面氧化层厚度的直接影响。由于阳极材料占设备总投资的比重较大，故实际应用中应做好性能与价格的平衡。

2.4.2阴极

阴极是电化学反应的另一个主要组成部分。由于阴极是结垢的沉积部位，阴极材料的种类、状态和尺寸对结垢的去除和预防效率有很大的影响。理论上，各种导电材料都可以作为阴极，但综合考虑材料的可获得性、除垢速率和加工生产成本。目前，市场上应用最为广泛的阴极材料是不锈钢和碳钢材料。电化学除垢效率与阴极材料物性和外形高度相关，材料性质决定成垢离子沉淀成核和生长过程。这主要与电极表面的氧化物有关，氧化物可以在不同程度上减缓氧气的还原来阻止水垢的沉淀。KAROUIH等研究认为，不同于金基和碳素钢基阴极，不锈钢基阴极可以通过提高温度和增加阴极电位来提高阴极-溶液界面的pH值来促进成垢离子（钙、镁离子）的沉淀。为了进一探讨不同材料形态对除垢速率和能耗的影响，采用3种表面光洁度不同的不锈钢阴极进行了实验。结果表明，光洁度越高的不锈钢阴极除垢速率越高，这是因为光滑的不锈钢表面降低了水垢的附着力，导致表面水垢可以自动脱落，从而通过延长阴极失活周期来提高除垢效率。由此可见，采用合适的材料制作表面光滑的阴极，可以有效提升除垢防垢效率、降低能耗。

2.5水轮机改造

将原有基地风机改造效永磁直驱变频调速电机,电机更换为永磁,提高了电机效率,电机和散热风扇同轴设计,大大减少了机械效率损失。循环水泵改造后,扬程降低,流量增加,在满足装置用水的同水量下,循环水泵可以少启动1台,降低了电耗。水轮机效率提高,原来的水轮机需要全部经过叶轮进入填料,升级后的水轮机只需要部分水经过叶轮,其余部分可以直接进入填料,春秋冬季单独依靠水轮机的运行就能保证装置正产生产,夏季高温时,启动水轮机辅助电机实现双驱,无需再启动循环水泵增加流量,相比电耗降低。永磁电机风机实现30~158r/min自由调速,根据水温的需求,可以选择性启停,通过变频控制转速,实现精准调节,有效控制水温,降低蒸发量。通过以上改造,循环水进出水温差增加,能保证装置的正常生产,水、电等各种能源使用量大幅降低,节能效果明显。

结束语

火电厂企业的循环水系统在生产过程中扮演着重要角色，但同时也会对环境造成一定影响，例如浪费水资源、排放废水、能源浪费等。为了改善这些问题，对循环水系统进行节水节能技术改造已成为火电厂企业进行可持续发展的必要手段。在实践中，采用多种节水节能技术，包括循环水系统中的电化学循环水处理系统、变频调节技术等，实现了循环水系统的高效运行，在降低火电厂企业生产成本、提升经济效益的同时，降低了对环境的负面影响，促进了火电厂企业的可持续发展。

参考文献：

[1]王中新,凌学会,王建国等.关于核电厂循环水系统热水回流的分析[J].内蒙古科技与经济,2019(05):93-94.

[2]佟连尧.600MW火电机组循环水系统的经济化运行[J].科学技术创新,2018(30):164-165.

[3]李世波,蒋昇,杨振宇等.火电机组循环水系统泵门联锁逻辑优化[J].电子测试,2018(12):110-113.