王 威，陳承憲

（中國電力工程顧問集團東北電力設計院有限公司，長春 130021）

煤中取水技術可以減少電廠取用外來水源的水量，對于節(jié)約能源以及在缺水區(qū)域建設燃褐煤電廠而言，具有重要意義。如何判斷煤中取水量是否滿足電廠需求，若不滿足尚需多少外來水量，即如何保證電廠水源的可靠性也變得尤為重要。分析電廠水源的可靠性，需從電廠機組運行可能工況以及電廠所有系統(tǒng)耗水規(guī)律進行分析與計算。本文以某660 MW 褐煤電廠為依托，結合機組運行工況，對取水、耗水逐時分析，對煤中取水電廠水源保證進行探討，給出了可行的計算方法。

1 煤中取水分析

隨著國家能源政策的進一步完善和電力工業(yè)體制的進一步改革，褐煤作為國家主要的一次性能源之一，無論是從國家的大環(huán)境還是從企業(yè)經濟效益的角度看，“基于爐煙干燥及水回收風扇磨倉儲式制粉系統(tǒng)的高效褐煤發(fā)電技術”（簡稱“煤中取水”高效褐煤發(fā)電技術）的研究與推廣是非常重要的。褐煤的顯著特點是水分高，同時水分也是煤中不可燃成分，作為鍋爐燃料，褐煤中大量的水分使爐內燃燒溫度下降，從而影響煤粉的著火及燃盡，水分蒸發(fā)需要消耗大量的燃料放熱，同時也使煙氣容積增加，排煙損失增大，導致鍋爐效率降低。采用“煤中取水”高效褐煤發(fā)電技術，可提高褐煤的能量密度和鍋爐效率，并提取煤中水分，作為電廠補給水，達到提高褐煤機組整體效率、減少污染物排放的目的。

煤中取水量雖然與氣溫有一定關系，但主要與燃煤量相關，即與機組負荷相關。負荷大，取水量大；負荷小，取水量小。如果機組連續(xù)低負荷運行，取水量將一直處于偏少的狀態(tài)，因此，應該選擇機組連續(xù)低負荷運行年度的運行工況參與計算。若擴建機組，宜在原有機組多年運行工況中選擇連續(xù)低負荷運行一年的運行工況；若新建機組，宜在附近已運行機組多年運行工況中選擇連續(xù)低負荷運行的一年運行工況作為計算參數(shù)。

2 電廠耗水分析

為配合煤中取水，機組設計中應盡可能減少耗水量，宜采用節(jié)水的工藝系統(tǒng)，如主機采用空冷、輔機和煤中取水系統(tǒng)也建議采用空冷。若煤中出水需要降溫，由于蒸發(fā)及風吹損失水量較小，可以采用濕式冷卻塔冷卻。

經對多個電廠調研分析，化學除鹽水系統(tǒng)的補水量與機組負荷相關，但不十分顯著。理論計算和調研結果都表明，脫硫脫硝系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)與機組負荷直接相關，基本屬于線性關系。其他耗水量包括未預見水量，基本與負荷沒有關系，按恒定處理較為合理?；谏鲜龇治?，電廠年耗水量應從兩個方面得出，與負荷相關的耗水，包括脫硫系統(tǒng)耗水、脫硝系統(tǒng)耗水和除灰渣系統(tǒng)耗水等，應按年利用時間計算；與機組負荷沒有顯著關系的耗水，包含未預見水量，即除去脫硫、脫硝、除灰渣系統(tǒng)的其他系統(tǒng)耗水外的所有耗水等，應按年運行時間計算。

3 電廠水源的可靠性計算

以某660 MW 超超臨界燃褐煤擴建電廠3 號機組為例，參考原有機組以往多年運行記錄，2號機組2013年出現(xiàn)多次連續(xù)低負荷運行工況，選取此機組2013年運行記錄作為計算煤中取水量的運行工況（見表1）。2013年平均氣溫為1.76 ℃，2號機組平均運行時間為7 201.42h，年平均利用時間為4 776.93h；3號機組平均出水量59.43m3/h，平均耗水量58.45m3/h，煤中出水耗水差值平均值0.98 m3/h。煤中取水按機組滿負荷工況計算，每臺機組出水量約105～111m3/h，每臺機組耗水量在95.35～95.60m3/h。

首先假定一個較小的緩沖水池容積，結合氣溫和發(fā)電出力計算每天的取水和耗水量，算出1年內最小需要的緩沖水量，以年末緩沖水量為基礎，再算第2年的每天取水和耗水量，若第2年不能自給自足，調整緩沖水池容積，重新開始計算，直到滿足要求。此時可計算出新建機組最小需要的緩沖水池容積以及第一年運行需要在啟動前預存的水量。

若計算得出需要的緩沖水池容積大到本項目不能接受的程度，則說明，煤中取水水量不能做到自給自足，需外接水源來補充，根據(jù)工程實際情況，將緩沖水池容積調整到可接受程度，則可推出需外接水源的水量。

以某660 MW 超超臨界燃褐煤擴建電廠為例，結合機組運行工況，對電廠取水及耗水計算見表1、表2，在表2中K2min與K2max分別為2號機組出力系數(shù)的最小值與最大值；Q31min與Q31max分別為3號機組第1年緩沖水量最小值與最大值；Q32min與Q32max分別為3號機組第2 年緩沖水量的最小值與最大值。

表1 電廠運行與取水耗水關聯(lián)表（1臺機組）

表2 運行第1年與第2年取水耗水關聯(lián)表（1臺機組）

4 結論

按某660 MW 超超臨界燃褐煤擴建電廠3 號機組為例計算，需最小設置有效容積6 006m3的緩沖水池，并在電廠第1年運行前，從外部水源在緩沖水池中注入1 098 m3的緩沖水。若其他電廠計算出的最小有效緩沖水池容積超過了項目認可的容積，可結合外部水源情況，確定合理的緩沖水池容積，并計算出需從外界引接的補充水量。

煤中取水系統(tǒng)一般采用雙列布置，這種布置可增加取水的可靠性，按前述某660 MW 超超臨界燃褐煤擴建電廠為例計算，即使故障發(fā)生在滿負荷運行時段，煤中取水減產的水量也不會超過6 000m3，況且，煤中取水系統(tǒng)故障情況下，產水能力也能達到正常工況下的50%～60%，此時可以認為煤中取水水量對電廠運行是有保證的。