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火電廠水工系統(tǒng)節(jié)能分析

文檔作者：陳承憲孟令國何慶龍文檔來源： 1．中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司 2．通遼霍林河坑口發(fā)電有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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2016年8月
第44卷 第4期(總第245期)
A ug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．No．245)
火電廠水工系統(tǒng)節(jié)能分析
Analysis of Hydraulic System Energy Saving in Power Plant
陳承憲 ，孟令國 ，何慶龍
(1．中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春 130021；
2．通遼霍林河坑口發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 霍林郭勒029200)
摘 要：按照火力發(fā)電廠水工系統(tǒng)節(jié)能減排的要求，在介紹水工系統(tǒng)主要組成、水工設施主要節(jié)能環(huán)節(jié)的基礎上，
對輸水節(jié)能、通風節(jié)能、棄能回收、提高汽輪機真空收益等水工系統(tǒng)節(jié)能措施進行了論證，多角度分析了水工系統(tǒng)
提高節(jié)能效果的可能性。
關鍵詞：火力發(fā)電廠；水工系統(tǒng)；節(jié)能
中圖分類號：TK018 文獻標志碼：B 文章編號：1009—5306(2016)04—0044—02
隨著社會經(jīng)濟和建設的發(fā)展，節(jié)能減排已經(jīng)成
為時代發(fā)展主題，火力發(fā)電廠作為用水大戶，在水工
系統(tǒng)內(nèi)挖掘節(jié)能潛力是設計人員重要工作內(nèi)容之
一
。以下對電廠水工系統(tǒng)主要組成、水工設施主要節(jié)
能環(huán)節(jié)、水工系統(tǒng)主要節(jié)能措施進行介紹，從不同角
度分析水工系統(tǒng)提高節(jié)能效果的可能性。
1 火電廠水工系統(tǒng)主要組成及節(jié)能環(huán)節(jié)
火電廠水工系統(tǒng)基本組成見圖1，其主要節(jié)能
環(huán)節(jié)包括輸水節(jié)能、通風節(jié)能、棄能回收、提高汽輪
機真空效益等方面。
火
電
廠
水
～ E
系
統(tǒng)
主機冷卻系統(tǒng)
輔機冷卻系統(tǒng)
2 火電廠水工系統(tǒng)主要節(jié)能措施
2．1 輸水節(jié)能
2．1．1 超大型冷卻塔采用高位收水冷卻塔
高位收水冷卻塔取消了常規(guī)塔底部的集水池，
經(jīng)過冷卻后的循環(huán)水在淋水填料底部被收水裝置截
留收集，降低了跌水高度，而配水系統(tǒng)和淋水填料與
常規(guī)塔相似。常規(guī)大型冷卻塔循環(huán)供水系統(tǒng)中，冷卻
塔雨區(qū)跌水高度一般可達系統(tǒng)總水阻3O 以上，冷
卻塔越大，這部分水力損失占比越大，采用高位收水
冷卻塔可以大幅降低這部分跌水損失。以某1 000
直接空冷系統(tǒng)
空冷系統(tǒng) —一間接空冷系統(tǒng)
濕冷系統(tǒng)
空冷系統(tǒng)
濕冷系統(tǒng)
冷卻塔循環(huán)供水系統(tǒng)
直流供水系統(tǒng)
自然通風間接空冷系統(tǒng)
機械通風間接空冷系統(tǒng)
上業(yè)及補給水系統(tǒng)I l原水凈化系統(tǒng)l I廢水處理系統(tǒng)l l外部水力除慶系統(tǒng)l l 貯灰場系統(tǒng)
圖1 火電廠水工系統(tǒng)基本組成
收稿日期：2016-05—27
作者簡介：陳承憲(1973)，男，高級工程師，從事電廠水工工藝系統(tǒng)設計及研究。
· 44·
2016年8月
第44卷 第4期(總第245期)
Aug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．NO．245)
Mw 濕冷機組為例，高位收水冷卻塔相比常規(guī)冷卻
塔每臺機組循環(huán)水泵電機功率減少3 400 kW ，降低
噪聲8～10 dB。
2．1．2 凝汽器在直流供水系統(tǒng)中低位布置
直流供水系統(tǒng)中，如果廠址地勢較高導致汽機
房零米高度較高，凝汽器應低位布置，以降低凝汽器
下游虹吸井的跌水高度，當凝汽器頂標高降到一定
程度時，理論上可杜絕下游虹吸井跌水。國內(nèi)某核電
機組凝汽器低位布置，每臺機組配4×25 循環(huán)水
泵，水泵采用立式軸流泵，流量12．3 m。／s，揚程
12．5 m，軸功率1 900 kW ，效率不小于86 。由于
凝汽器低位布置，循環(huán)水泵的揚程遠遠低于一般同
類機組的循環(huán)水泵揚程。
2．1．3 降低過流部件局部阻力
電廠供水系統(tǒng)中局部阻力占較大份額，一般可
達沿程阻力的2～3倍，如果局部過流部件采用較小
阻力的過流部件或明渠過渡段平穩(wěn)過渡，可收到良
好的節(jié)能效果。
a．采用較小阻力的過流部件，盡可能采用斜三
通；條件許可的前提下，彎頭采用較大的轉彎半徑；
異徑管采用足夠的過渡段；彎頭、三通和異徑管盡可
能合并設置，減少阻力件數(shù)量。
b．控制明渠流速，除非有消能要求，有條件的
前提下，明渠最大流速應遠低于臨界流速。大型流道
流速控制在1 m／s以下時，一般運行均比較平穩(wěn)，水
面降幅較小，明渠流道過渡段滿足DL／T 5339—
2006(火力發(fā)電廠水工設計規(guī)范》要求。
C．高位收水冷卻塔、寬頂堰虹吸井都具有這種
節(jié)能效果。
2．1．4 優(yōu)化減少過流部件，采用高效輸水泵組
a．大口徑循環(huán)水管在總平面布置上盡可能取捷
徑，減少彎頭阻力件；減少閥門設置，有條件時可采
用無閥式供水系統(tǒng)。目前，國內(nèi)多個濱海電廠均采用
無閥式供水系統(tǒng)，實際運行反饋良好。
b．采購高效輸水泵組，國內(nèi)大容量機組循環(huán)水
泵均采用大型混流泵或軸流泵，水泵本體運行高效
區(qū)效率均達到88 以上。
2．1．5 流量調(diào)節(jié)
目前，流量調(diào)節(jié)手段主要有改變水泵投運數(shù)量、
配雙速電機、配變頻電機、液力耦合調(diào)速、永磁調(diào)速、
水泵葉輪動葉可調(diào)等幾種方式。其中改變水泵投運
數(shù)量的調(diào)節(jié)方式是傳統(tǒng)典型設計方案，采用雙速電
機的循環(huán)水泵則在供熱電廠中應用較為普遍。近年
來，某些負荷波動較大的老機組嘗試循環(huán)水泵變頻
調(diào)速改造，取得了一定的節(jié)能效果；對于水溫季節(jié)性
變動較大的直流供水系統(tǒng)，采用變頻調(diào)速泵均有一
定的經(jīng)濟性優(yōu)勢。
2．1．6 利用供水系統(tǒng)重力勢能輸水
充分利用供水勢能，不僅能簡化能動系統(tǒng)，而且
可實現(xiàn)節(jié)能。許多電廠的廠外補給水系統(tǒng)充分利用
了水庫與電廠之間的高差，取消了泵房或減少了輸
水泵組的容量。此外，廠區(qū)工業(yè)水系統(tǒng)上下游用戶之
間可以按梯級重力輸水的形式規(guī)劃，也能夠達到簡
化系統(tǒng)和節(jié)能的雙重效果。
2．2 通風節(jié)能
a．采用自然通風冷卻塔代替機械通風冷卻塔。
除了小機組或高溫高濕地區(qū)，采用風筒式自然通風
冷卻塔均能帶來良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。
b．采用調(diào)速風機。國內(nèi)直接空冷機組空冷島基
本上都采用變頻調(diào)速或雙速風機，其相對定速風機
節(jié)能效果明顯。
C．機械通風冷卻塔部分運行。對于季節(jié)性溫差
或負荷波動較大的地區(qū)，在冷季或低負荷時段，機械
通風冷卻塔部分風機運行或風機全停運行，可收到
良好的節(jié)能效果。
d．優(yōu)化通風導流措施提高通風量。內(nèi)蒙古某發(fā)
電廠600 MW 直接空冷機組空冷系統(tǒng)加裝了空氣
導流裝置，取得良好的經(jīng)濟效益。某些濕冷機組則對
自然通風冷卻塔進風口加裝了導流設施，以改變均
勻配風效果，經(jīng)過改造的冷卻塔在運行中循環(huán)水溫
度降低l C左右，效果比較明顯，且抗大風能力提
高。
2．3 棄能回收
a．利用循環(huán)水系統(tǒng)廢熱?；鹆Πl(fā)電廠最大的廢
熱排放點就是汽輪機冷端系統(tǒng)，可有效利用這部分
廢熱大幅提高電廠熱效率。經(jīng)測算，循環(huán)水余熱回收
利用如果可行，2×300 Mw 機組運行熱效率可達
70％ ～8O％ 。
b．海勒式間接空冷系統(tǒng)水輪機與循環(huán)水泵同
軸布置?；痣姀S棄能回收的典型案例就是海勒式間
接空冷系統(tǒng)，進入混合式凝汽器的循環(huán)水通過水輪
機調(diào)節(jié)水量和水壓，回收的能量同軸驅動循環(huán)水泵。
目前，海勒式問接空冷系統(tǒng)大多均采用了這種能量
回收方式。
C．直流供水系統(tǒng)末端設置排水電站。某些直流
供水系統(tǒng)的電廠凝汽器位置較高，設置了排水電站，
用于回收循環(huán)水系統(tǒng)剩余能量。
(下轉第48頁)
· 45 ·
2016年8月
第44卷 第4期(總第245期)
Aug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．No．245)
圖2 洮北供電區(qū)防孤島系統(tǒng)
線路，解列光伏電站，同時具備低頻低壓、過頻過壓
解列光伏電站功能。
鎮(zhèn)賚供電區(qū)防孤島系統(tǒng)見圖3。
3 結論
圖3 鎮(zhèn)賚供電區(qū)防孤島系統(tǒng)
白城地區(qū)位于吉林省西北部，太陽能資源較為
豐富，是全國、全省太陽能資源豐富的地區(qū)之一，具
有大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)太陽能資源的有利條件。隨著
國家對新能源發(fā)電項目的扶持政策，越來越多的分
、 、％ 礦 、e
(上接第45頁)
d．循環(huán)水系統(tǒng)剩余能量通過水輪機驅動冷卻塔
風機。
2．4 提高汽輪機真空收益
a．濕式冷卻塔采用高效淋水填料。
b．優(yōu)先推薦多背壓凝汽器。條件適當?shù)那闆r
下，雙壓凝汽器相對比于單壓凝汽器一般可降低汽
輪機排汽溫度1 C左右，降低背壓0．2～O．5 kPa。
C．采用混合式凝汽器。間接空冷系統(tǒng)可采用表
面式凝汽器，當循環(huán)水系統(tǒng)水質與汽水系統(tǒng)水質兼
容時也可采用混合式凝汽器。表面式凝汽器優(yōu)化后
的設計傳熱終端差一般在3．0～3．5℃ ，而混合式凝
汽器傳熱終端差一般在0．5～1．0℃左右，不僅節(jié)約
凝汽器投資，而且降低傳熱端差2．5 C以上，真空收
益顯著。
·48 ·
布式光伏電站接人電網(wǎng)，對電網(wǎng)的結構與安全穩(wěn)定
性提出了更高的要求。
在白城地區(qū)以分區(qū)分層原則配置防孤島安穩(wěn)系
統(tǒng)，其核心內(nèi)容為防止形成局部孤島，所以其執(zhí)行目
標為切除電網(wǎng)并網(wǎng)線路。對于存在大量新能源接入
的地區(qū)，配置防孤島安穩(wěn)系統(tǒng)是該區(qū)域電力系統(tǒng)一
個有效的選擇，對輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)均能起到明顯的保
護作用。
參考文獻
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能源，2016，37(1)：7-8．
E2] 張穎璐，諸葛萱，石浩，等．防止分布式光伏1o kv 并網(wǎng)
點倒送電安措技術研究[J]．江蘇電機工程，2015，34
(4)：32-35．
[3] 鄭志杰，李磊，王葵．大規(guī)模光伏并網(wǎng)電站接入系統(tǒng)若
干問題的探討_J]．電網(wǎng)與清潔能源，2010，26(2)：15—
17．
[4] 曹銳，曹曼．光伏電站低電壓穿越和防孤島保護共存的
研究[J]．山西科技，201 6，31(1)：8-9．
[5] 馮煒，林海濤，張羽．配電網(wǎng)低壓反孤島裝置設計原理
及參數(shù)計算_J]．電力系統(tǒng)自動化，2014，38(2)：85—90．
E6] 李飛．計及分布式電源出力和負荷不確定性的配電網(wǎng)
孤島劃分l-J]．電力系統(tǒng)自動化，2015，39(14)：11-15．
(編輯韓桂春)
、 e
d．提高汽輪機冷端真空系統(tǒng)密閉性水平。采用
直接空冷的機組真空密閉性水平對機組真空效益有
較大影響。
3 結論
電廠水工設施的節(jié)能設計應該綜合統(tǒng)籌考慮，
盡可能降低能耗同時兼顧對汽輪機真空效益的影
響，從系統(tǒng)的角度總體優(yōu)化設計。從輸水節(jié)能、通風
節(jié)能、棄能回收和提高汽輪機真空效益等方面采取
措施，提高水工系統(tǒng)的節(jié)能效果。
(編輯韓桂春)

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