周　嵐（南京汽輪電力工程設計院,南京　210039）

淺談火力發(fā)電廠密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應用和設計

周嵐
（南京汽輪電力工程設計院,南京210039）

摘要：對比闡述了密閉式水循環(huán)冷卻系統(tǒng)相較其他冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)缺點，舉例分析了密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應用場合和設計要點。

關鍵詞：冷卻水系統(tǒng);火力發(fā)電廠;密閉式循環(huán)冷卻

冷卻水系統(tǒng)主要分為直流冷卻水系統(tǒng)。顧名思義，直流冷卻水系統(tǒng)即冷卻水經(jīng)過換熱后直流排出，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則是對冷卻水進行循環(huán)利用[1]。直流冷卻水系統(tǒng)由于其設備投入較少，管路設計簡單，在過去相當一段時間內，火力發(fā)電廠的冷卻水系統(tǒng)以直流冷卻水系統(tǒng)為主。然而，該系統(tǒng)的使用局限性在于：火力發(fā)電廠的冷卻水耗用量巨大，換熱過后排出的大量冷卻水會對天然水體造成熱污染，同時，在水資源不夠豐富的地區(qū)，也很難供應足夠水量的滿足水溫要求的水源作為冷卻水。因此，在火力發(fā)電廠中，除海濱電廠使用海水直流冷卻外，早期建設的一些使用直流冷卻水系統(tǒng)的機組大都已經(jīng)得到了改造實現(xiàn)冷卻水的循環(huán)利用。

在冷卻水的循環(huán)利用系統(tǒng)中，又分為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)即換熱后的冷卻水通過冷卻塔或冷卻水池等直接與大氣接觸實現(xiàn)降溫。密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是冷卻水被封閉于冷卻設備和冷卻水管路之中，通過冷卻設備間接與冷卻介質接觸實現(xiàn)降溫[2]。敞開式循環(huán)冷卻水較密閉式循環(huán)冷卻水而言有較大的冷卻水量處理能力，目前大多數(shù)火力發(fā)電廠的冷卻系統(tǒng)采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。但是，隨著不同地域對于火力發(fā)電廠建設需求的出現(xiàn)，為了打破水資源或者是淡水資源嚴重缺乏地區(qū)建設火力發(fā)電廠的局限性，密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應用不可小覷。

目前密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在火電廠主要有兩種應用場合：一是嚴重缺水地區(qū)采用空冷系統(tǒng)冷卻汽輪機的凝氣，或者是淡水資源嚴重缺乏地區(qū)采用海水直流冷卻汽輪機的凝氣，其余輔機、設備軸承等冷卻水采用密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。二是為了防止敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中冷卻水水質變差而影響一部分被冷卻設備的使用壽命，單獨將這些設備組成一個冷卻水水質更為有保障的的密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

下面，以印尼某2x60MW全凝熱電廠的設計為例，系統(tǒng)介紹火力發(fā)電廠中密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在淡水資源嚴重缺乏地區(qū)的應用。

該電廠所在區(qū)域淡水嚴重缺乏，海水經(jīng)過預處理后，采用兩級反滲透+混床除鹽系統(tǒng)。廠區(qū)所需生活用水來自兩級反滲透出水。電廠凝汽器設計冷卻水量為25480m3/h，采用海水直流冷卻系統(tǒng)?？绽淦?、冷油器冷卻水量為1000m3/h，其余各種輔助機械設備工業(yè)用水量為70m3/h，采用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。密閉式循環(huán)冷卻水補水取自電廠除鹽水，補水量以冷卻水量的0.5%計算，約為6m/h。

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由高位回收水箱，密閉式循環(huán)冷卻水泵、水-水換熱器和系統(tǒng)供回水管路組成。系統(tǒng)采用母管制，由密閉式循環(huán)冷卻水泵經(jīng)由循環(huán)冷卻水供回水母管將密閉式循環(huán)冷卻水送至各冷卻水用水點系統(tǒng)。經(jīng)過各被冷卻設備升溫后的冷卻水再經(jīng)由密閉式循環(huán)冷卻水回水母管進入水-水換熱器被冷卻后進入高位回收水箱。循環(huán)供回水管道流速取2m/s，設計管徑為DN450。水-水換熱器的冷卻采用海水直流冷卻。

該系統(tǒng)的設計要點如下：

1　密閉式循環(huán)冷卻水泵的選型及備用

系統(tǒng)處理水量為1070m3/h，共有兩套發(fā)電機組，故密閉式循環(huán)冷卻水泵不應少于兩臺，綜合經(jīng)濟性并考慮一定裕量，選用單臺流量為600m3/h的水泵共三臺，兩用一備。水泵揚程根據(jù)最不利供水點所需要的揚程確定。

2　冷卻設備的選型及備用

冷卻設備應選用密密閉式，選用兩臺容量100%的管程水-水換熱器，循環(huán)冷卻水走殼程，直流海水走管程，管程應采用耐海水腐蝕的材質，如雙相不銹鋼、鈦鋼合金等。

3　高位回收水箱的選型及備用

系統(tǒng)設置高位回收水箱,用于容納系統(tǒng)補水、接受系統(tǒng)回水、為循環(huán)水泵吸水創(chuàng)造條件。水箱的容積按照系統(tǒng)處理水量的10%確定，水箱的清洗檢修可在電廠機組檢修期間進行，不設備用。箱體設化學藥劑加入口。采用充入氮氣的方法來保持水箱內外壓力的平衡，并且達到隔絕空氣的效果。

4　管道材質與防腐

系統(tǒng)管道材質可采用低碳鋼材質，事先預膜處理，并在運行時通過投加阻垢劑、緩蝕劑等防止管道腐蝕結垢。

5　設備布置

由于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的供水和用水點均來自于主廠房，系統(tǒng)設備布置于主廠房內或者主廠房附近，可大大縮短管道布置長度，節(jié)約管道用量，減少管道阻力損失。

6　系統(tǒng)控制

密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的控制點主要有水-水換熱器進出水口的流量、壓力和溫度控制，高位回收水箱的液位控制、系統(tǒng)補水流量控制。高位回收水箱的液位與補水調節(jié)閥連鎖，根據(jù)液位高低控制補水和氮氣充入量。

參考文獻：

[1]朱月海.循環(huán)冷卻水[M]．中國建筑工業(yè)出版社，北京：朱月海，2008:10-100．

[2]汪光寧.密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應用[J]水泥技術，2010(01):34-35．

作者簡介:周嵐(1987-)，女，瑤族，湖南永州人，本科，助理工程師，主要從事：火力發(fā)電廠給排水的設計工作。