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基于高效节水手艺的煤电机组耗水方针研讨

宣布时候:2021/4/9 来历:电力勘察设想 作者:郑经纬 等

择要:对煤电机组现有较为成熟的节水手艺停止阐发,研讨最新节水手艺的耗水量,评估新节水手艺的可行性和合用性,对差别容量机组接纳惯例节水计划和深度节水计划停止耗水指....
择要:对煤电机组现有较为成熟的节水手艺停止阐发,研讨最新节水手艺的耗水量,评估新节水手艺的可行性和合用性,对差别容量机组接纳惯例节水计划和深度节水计划停止耗水方针和耗水量的研讨与阐发,给出差别容量机组的耗水量及耗水方针,为拟定电力行业节水政策、保障电力财产与水资本调和成长供给决议计划按照和手艺支持。

关头词:煤电机组;节水手艺;耗水方针;

0 弁言

水资本作为根本性的天然资本和计谋性的经济资本,在保障社会可延续成长、维系生态平衡与协调情况方面阐扬侧首要感化。2019年,国度成长鼎新委、水利部结合印发了《国度节水步履计划》(发改环资规〔2019〕695号),提出“节水优先、空间平衡、体系办理、两手发力”的新时代治水方针,并明白提出近远期无机跟尾的整体节制方针。电力财产作为公民经济根本财产和首要动力行业,同时也是财产用水大户,水资本节俭与综合操纵是电力财产可延续成长的一项首要而紧急的使命。我国煤电基地遍及位于水资本紧缺地域,水资本本底前提较差,水资本前提对地域社会经济成长的束缚较为明显,对电厂用水量和耗水方针请求愈发严酷。是以,水资本节俭与综合操纵是我国煤电基地可延续成长的一项必不可少且紧急的计谋性使命,在煤电基地接纳高效节水手艺,到达国际进步前辈耗水定额规范势在必行。

1 煤电机组节水近况

1.1 2×660 MW轮回冷却湿冷机组用水量阐发

以2×660 MW轮回冷却湿冷机组接纳惯例设想为例对燃煤电厂各体系的耗水量停止统计阐发,此中主机体系接纳轮回冷却体系,脱硫体系接纳湿法脱硫手艺,除灰体系接纳干式除灰手艺,除渣体系接纳湿除渣手艺。湿冷机组各体系耗水量统计见图1。


从图1能够看出,在轮回冷却湿冷机组中耗水量大的体系为轮回水体系、脱硫体系、除灰渣体系,别离占到总耗水量的84%、6%和3%。

1.2 2×660MW空冷机组用水量阐发

汽轮机排汽空冷手艺是指接纳翅片管式的空冷凝汽器或散热器,操纵情况氛围来冷却、固结汽轮机乏汽的冷却手艺。汽轮机排汽空冷手艺是火力发电厂严重节水手艺,节水结果明显。以2×660 MW空冷机组接纳惯例设想为例对燃煤电厂各体系的耗水量停止统计阐发,此中辅机冷却水体系接纳湿冷体系,脱硫体系接纳湿法脱硫手艺和烟气余热操纵手艺,除灰体系接纳干式除灰手艺,除渣体系接纳干式除渣手艺。空冷机组各体系耗水量统计见图2。


从图2能够看出,在空冷机组中耗水量大的体系为脱硫体系、化学体系、除灰渣体系、辅机湿冷体系,别离占到总耗水量的39%、16%、15%和12%。

空冷机组不轮回冷却体系中冷却塔的蒸发、风吹和排污丧失,耗水量从湿冷机组的2480 m3/h降落到空冷机组的380 m3/h,降落了约85%。因而可知,汽轮机排汽空冷手艺是最有用的节水手艺。

1.3 其余惯例节水手艺

除汽轮机排汽空冷手艺之外,另有污废水回用手艺、干式除灰手艺、干式除渣手艺、烟气余热操纵手艺等节水手艺。名目在计划设想阶段须要迷信操纵节水手艺,经由进程增强水务办理,理顺梯级用水流程,完成节水减排。

2 深度节水计划

2.1 辅机冷却水空冷体系

辅机冷却水空冷体系是指冷却水在闭式体系中经由进程辅机轮回水将水送到辅机装备,颠末热互换的热水进入空冷散热器中,间接操纵情况氛围冷却降温后再回到辅机轮回水泵,经由进程辅机轮回水泵停止轮回操纵。

辅机冷却体系接纳空冷体例,按扶植2×660 MW空冷机组测算用水量(景象形象前提:夏日频次10%,气温30 ℃),比辅机冷却水接纳湿冷体系节水45 m3/h,约占全厂总耗水量的12%。

辅机冷却水空冷体系已被遍及接纳,且有多年运转经历。特别在水资本供需抵触凸起地域,辅机冷却水空冷体系能够进一步节俭用水,降落耗水方针。

2.2 烟气提水手艺

烟气提水手艺是指在脱硫接收塔后增设烟气冷凝塔,脱硫接收塔排挤的饱和净烟气经由进程冷凝塔降温、固结并收受接管烟气中的局部水份,收受接管水用于脱硫体系补水,完成节水方针。该体系工艺可行、装备成熟、运转靠得住,国际首台火电机组烟气提水体系于2019年在内蒙古某电厂胜利操纵,运转情况杰出。

实行烟气提水手艺可降落机组耗水量,合适国度财产政策,有较好的社会效益和情况效益。该手艺岂但能够在新建名目上接纳,还能够操纵在机组脱硫革新名目上。

2.3 活性焦干法烟气脱硫手艺

活性焦干法脱硫工艺是以活性焦为接收剂,操纵活性焦外部丰硕的孔隙和外表的官能团、极性氧化物、具备缺点的C原子,在物理吸拥护化学吸附的两重感化下将SO2、Hg、As等浩繁净化物牢固在活性焦内到达净化烟气的方针。活性焦干法脱硫进程中不耗损水,可一次性去除多种净化物。

按照测算,2×660 MW空冷机组接纳活性焦干法烟气脱硫手艺后,耗水量仅为3~7 m3/h,比无烟气换热器的湿法脱硫削减95%的水量,是节流水量较为明显的脱硫工艺。

接纳活性焦干法脱硫手艺投资较高,经济性较差,虽不增添电厂自身用水量,但高低游财产的总用水量会增添,是以该手艺适合操纵在有配套高低游财产的地域。

2.4 褐煤枯燥乏气水收受接管手艺

褐煤枯燥乏气水收受接管手艺是在以高水份褐煤为燃料的火电厂,接纳褐煤枯燥提质及收受接管手艺收受接管乏气水,经常操纵的包含炉烟枯燥及水收受接管电扇磨仓储式制粉体系的褐煤提水手艺、蒸汽滚筒枯燥机集合预枯燥及水收受接管的褐煤提水手艺、蒸汽管反转展转式枯燥机磨前预枯燥及水收受接管的褐煤提水手艺等。

该手艺体系设想计划集成了各项成熟的工艺,接纳各个装备的单品均已成熟且有工程事迹,与惯例褐煤机组比拟,可明显进步汽锅效力,降落发电标煤耗和厂用电率,削减了电厂外用水资本的耗损。但褐煤枯燥收受接管水量受机组负荷、元煤含水率、煤量、气温等身分影响,须要对褐煤乏气水收受接管手艺的宁静性和靠得住性进一步论证。

3 耗水方针和耗水量测算与阐发

3.1 节水计划肯定

本文针对煤电机组接纳惯例节水计划和深度节水计划,别离研讨测算了耗水量、耗水方针。深度节水计划首要用于水资本供需抵触凸起地域,按照缺水水平递进地分为三个层次,顺次操纵加倍高效的节水手艺,计划对照见表1。


此中,对脱硫体系三项节水手艺,活性焦干法烟气脱硫手艺本钱太高,现阶段不适合大范围推行;褐煤乏气水收受接管手艺虽有投财产绩,但体系存在宁静隐患;烟气提水手艺绝对以上两项手艺更经济、更宁静、更靠得住。是以,在深度节水手艺计划的第二层次和第三层次,脱硫体系斟酌接纳“湿法脱硫+烟气提水手艺”,提水量暂按脱硫体系内“零补水”停止斟酌。干除灰干除渣(调湿)即灰渣调湿后运至灰场或综合操纵用户;干除灰干除渣(不调湿)即灰渣保送至全封锁灰渣库贮存,灰渣全数综合操纵,比方接纳全封锁干灰库储灰手艺。辅机空冷体系在夏日低温时段的喷水量不计入总耗水量。

3.2 空冷机组耗水方针和耗水量测算

电厂位于温带地域,夏日频次10%的气温为30 ℃;年出产用水量按7000 h计,年糊口用水量按8760 h计;电厂不废水外排;若辅机接纳湿冷体系,辅机体系轮回水温升为5 ℃。按纯凝工况对2×660 MW机组的惯例节水计划和深度节水计划停止耗水方针及耗水量的研讨测算,详见表2。2×350 MW、2×660 MW、2×1000 MW年总耗水量见图3。

对惯例节水计划,脱硫体系耗水量约占全厂耗水量的32%~42%,所占比例最高;其次是化学体系耗水量,约占全厂耗水量的16%。对深度节水计划第一个层次,脱硫体系耗水量约占全厂耗水量的39%~47%,所占比例最高;其次是除灰渣体系耗水量,约占全厂耗水量的17%~20%。对深度节水计划第二个层次,因为进一步接纳烟气提水手艺,完成脱硫体系内“零补水”,大大降落了全厂的耗水量,耗水方针(综合外用水方针)也响应降落。对深度节水计划第三个层次,因为进一步接纳灰渣综合操纵计划,此时除灰渣体系耗水量为0,全厂耗水量进一步降落,耗水方针(综合外用水方针)最低。



3.3 保举的节水手艺及进步前辈定额方针

经由进程接纳进步前辈节水手艺,火力发电厂设想耗水方针不时降落。2004年,南方缺水地域空冷机组设想耗水方针按不逾越0.18 m3/(s·GW)节制;2011年,按照GB 50660—2011《大中型火力发电厂设想规范》,300 MW及以上空冷机组设想耗水方针按不逾越0.12 m3/(s·GW)节制;2014年,国度动力局印发了《国度动力局对鞭策大型煤电外送基地迷信开辟的指点定见》(国能电力〔2014〕243号),文件请求空冷机组的设想耗水方针按不逾越0.1 m3/(s·GW)节制。

经测算,对燃煤凝汽式机组,当主汽轮机排汽接纳空冷、石灰石—石膏湿法脱硫、干除灰干除渣(调湿)、电动给水泵或汽动给水泵排汽空冷、辅机冷却水湿冷体系计划时,300 MW品级空冷机组设想耗水方针按不逾越0.10 m3/(s·GW)节制,单元装机量打水量定额方针按不逾越0.11 m3/(s·GW)节制;600 MW及以上空冷机组设想耗水方针按不逾越0.09 m3/(s·GW)节制,单元装机量打水量定额方针按不逾越0.1 m3/(s·GW)节制。详见表3。

对水资本供需抵触凸起地域,当进一步接纳辅机冷却水空冷手艺后,设想耗水方针和单元装机量打水量定额方针可进一步降落。300 MW品级空冷机组进一步接纳空冷辅机冷却水体系后,设想耗水方针可由不逾越0.10 m3/(s·GW)降落到不逾越0.08 m3/(s·GW),单元装机量打水量定额方针可由不逾越0.11 m3/(s·GW)降落到不逾越0.09 m3/(s·GW)。600 MW及以上空冷机组进一步接纳空冷辅机冷却水体系后,设想耗水方针可由不逾越0.09 m3/(s·GW)降落到不逾越0.07m3/(s·GW),单元装机量打水量定额方针可由不逾越0.1 m3/(s·GW)降落到不逾越0.08 m3/(s·GW)。详见表4。

对水资本供需抵触极其凸起地域,当脱硫体系进一步接纳烟气提水手艺(仅斟酌脱硫体系“零补水”)后,设想耗水方针(综合外用水方针)和单元装机量打水量定额方针可进一步降落。300 MW品级空冷机组脱硫体系进一步接纳烟气提水手艺后,设想耗水方针可由不逾越0.08 m3/(s·GW)降落到不逾越0.05 m3/(s·GW),单元装机量打水量定额方针可由不逾越0.09 m3/(s·GW)降落到不逾越0.055 m3/(s·GW)。600 MW及以上空冷机组脱硫体系进一步接纳烟气提水手艺后,设想耗水方针可由不逾越0.07 m3/(s·GW)降落到不逾越0.04 m3/(s·GW),单元装机量打水量定额方针可由不逾越0.08 m3/(s·GW)降落到不逾越0.045 m3/(s·GW)。详见表5。



4 论断

1)接纳主机空冷手艺是最有用、最经济的节水办法,与湿冷机组比拟能够节俭85%的耗水量。

2)在接纳主机空冷手艺根本上,持续接纳辅机空冷、烟气提水、干灰渣综合操纵等深度手艺节水,能够进一步节水约70%。

3)对水资本供需抵触凸起地域,300 MW品级、600 MW及以上空冷机组进一步接纳空冷辅机冷却水体系后,设想耗水方针可别离降落到0.08 m3/(s·GW)和0.07 m3/(s·GW)以下;对水资本供需抵触极其凸起地域,300 MW品级、600 MW及以上空冷机组脱硫体系进一步接纳烟气提水手艺后,设想耗水方针可别离降落到0.05 m3/(s·GW)和0.04 m3/(s·GW)以下。

4)此后可经由进程深切研讨全封锁干灰库储灰手艺、烟气轮回流化床(半)干法脱硫除尘一体化手艺、苦淡水开辟操纵手艺等深度节水手艺,进一步降落煤电机组的耗水方针。

作者简介: 郑经纬(1987-),男,博士,高等工程师,首要处置电力行业给排水体系和消防体系研讨。

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