李　麟，陸　杰，黃建錢，焦世榮

(1. 上海電力建設啟動調整試驗所，上?！?00031；2. 神華神東電力重慶萬州港電有限公司，重慶　404027；3. 神華福能發(fā)電有限責任公司，福建 泉州　362000)

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海濱火電機組與內陸火電機組冷卻水系統對比與分析

李麟1，陸杰1，黃建錢2，焦世榮3

(1. 上海電力建設啟動調整試驗所，上海200031；2. 神華神東電力重慶萬州港電有限公司，重慶404027；3. 神華福能發(fā)電有限責任公司，福建 泉州362000)

摘要：循環(huán)冷卻水系統在火力發(fā)電廠中起著維持凝汽器真空度、保證輔機部件安全運轉的重要作用。以新建的2×1 000 MW神福鴻山電廠和神東萬州電廠為原型對海濱火電機組與內陸火電機組的冷卻水系統進行細致的對比，討論了以海水為循環(huán)水源的海濱電廠和以淡水為循環(huán)水源的內陸電廠在循環(huán)水系統、開式水系統、閉式水系統以及相關設備方面的差異，并結合這些差異分析了各自的優(yōu)勢。

關鍵詞：1 000 MW機組；冷卻水系統；內陸電廠；海濱電廠

循環(huán)冷卻水系統在火電工程中有著十分重要的地位[1]。近年來，隨著大型燃煤機組能耗的不斷降低、新型脫硫脫硝技術的成熟運用，大規(guī)模燃煤機組獲得了快速的發(fā)展。燃煤機組根據冷卻水的不同，主要可以分為以淡水為冷卻水源的內陸機組以及以海水作為冷卻水源的海濱機組。

內陸機組與海濱機組在設計、建設、安裝以及調試過程中有著很多的不同。其中最大的差異在于冷卻水系統的不同，在這方面，有諸多工程師進行了論述[2-5]。本文選取采用海水作為循環(huán)冷卻水源的神福鴻山電廠以及采用淡水為冷卻水源的神東萬州電廠為例，對大功率的海濱電廠以及內陸電廠在冷卻水系統的差異進行對比分析，旨在為后續(xù)的研究提供參考。

1電廠冷卻水系統

電廠的冷卻水系統主要分為循環(huán)水系統、開式水系統以及閉式水系統。循環(huán)水系統作為電廠向外界散熱的介質以完成電廠與環(huán)境間的熱量交換，開式水為循環(huán)水經進一步過濾得到，閉式水通常為經過化學處理后的除鹽水[6]。

出于設備保護的考慮，電廠通常采用品質更好的閉式水作為重要輔機的冷卻用水。但由于開式水溫度更低，在其品質足夠好的前提下，對于設備換熱來說，開式水有著更好的冷卻效果[2-4]。因此，在電廠冷卻水系統的設計中，常根據廠址情況與循環(huán)水水質條件對冷卻水系統進行差異性設計，以提高電站系統的性能效率。

2冷卻系統設計方案及對比

神福鴻山電廠和神東萬州電廠均為2×1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，其分別由與華北電力設計院與西南電力設計院設計。神福鴻山電廠水源為臺灣海峽海水，神東萬州電廠冷卻水為三峽庫區(qū)地表淡水。兩者的水源雖有著不同的特性，但是通過過濾與加藥等的處理，水質均達到技術規(guī)程的要求[7]。圖1、圖2分別為神福鴻山電廠與神東萬州電廠的冷卻水系統示意圖。

圖1　神福鴻山電廠冷卻水系統示意圖

圖2　神東萬州電廠冷卻水系統示意圖

由圖1和圖2可以看出，兩者在冷卻水系統設計、輔機設備的選擇這方面有著明顯的不同，以下就循環(huán)水系統、開式水系統、閉式水系統等三個方面進行對比分析。

2.1循環(huán)水系統

鴻山電廠循環(huán)水系統采用單元制直流供水系統，如圖3所示。海水由閘門前池進入循泵吸水池，經過濾、加藥處理后進入循環(huán)水系統對主機以及引風機小機凝汽器進行冷卻，此外支路經開式水過濾器后向進入開式水系統冷卻開式水用戶，最終匯入循環(huán)水回水母管經由虹吸井排入大海。

圖3　神福鴻山電廠循環(huán)水吸水口實景

神東萬州電廠循環(huán)水系統為帶逆流式自然通風冷卻塔的擴大單元制供水系統。神東萬州循環(huán)水源泵船實景如圖4所示。淡水最初經泵船進入循環(huán)水系統，循環(huán)水一部分對主機以及給水泵小機凝汽器進行冷卻，另一部分經過電動濾水器進入開式水系統，最終匯入循環(huán)水回水母管，進入高位集水冷卻塔冷卻后進入循泵吸水池進行再循環(huán)。

圖4　神東萬州循環(huán)水源泵船實景

兩者在循環(huán)水系統的設計上有著諸多的不同，其主要體現在如表1所示。

表1　鴻山電廠與萬州電廠循泵設置參數對比

鴻山與萬州電廠循泵均為立式混流泵：鴻山循環(huán)水為海水，設計溫度為20～33℃；萬州循環(huán)水為淡水，設計水溫為5～35℃。鴻山循環(huán)水通過循泵前旋轉濾網、凝汽器前二次濾網進行過濾。萬州循環(huán)水則通過泵船吸口處進行水質過濾。

在循環(huán)水用戶方面，鴻山電廠主要有配備了二次濾網和膠球清洗裝置的主機凝汽器及引風機小機凝汽器、小機真空泵熱交換器；萬州電廠主要有配備了配置膠球清洗裝置的主機凝汽器及給水泵汽輪機凝汽器。

2.2開式水系統

由于鴻山電廠循環(huán)水為具有一定腐蝕性的海水，其在開式水系統的設計上盡量減少了開式水用戶[2，3，7]。萬州電廠的開式水水質較好，其開式水系統設計得更加復雜，如表2所示。

表2　鴻山電廠與萬州電廠開式水系統對比

鴻山電廠開式水水質由開式水濾網保證，主要用戶只有閉式水換熱器以及主機真空泵換熱器。萬州電廠開式水清潔度由電動濾水器保證，主要用戶有閉式水熱交換器、大機、小機冷油器，大機、小機真空泵換熱器，電泵油冷器，氫冷器，凝泵電機以及定冷水冷卻器。

2.3閉式水系統

鴻山電廠和萬州電廠的閉式水系統水源均為經過化學處理的除鹽水，兩者對比如表3所示。

表3　鴻山電廠與萬州電廠開式水系統對比

鴻山電廠閉式水系統水質由閉式泵入口濾網保證，主要用戶有密封油真空泵、氫氣干燥裝置冷卻器，氫冷器，主機油冷器，磨煤機及各類風機油冷器，煙氣換熱器最小流量泵密封冷卻用水，空預器軸承以及爐水循環(huán)泵。

萬州電廠閉式水系統的清潔度由閉式水泵前濾網保證。其用戶主要有凝泵軸承、氫氣干燥器、密封油真空泵，低加疏水泵，電泵前置泵機械密封，電泵，汽泵前置泵密封，磨煤機及各類風機油站、空預器油站、空預器火災探頭、密封風機軸承箱，軸承油站。

3冷卻水方案分析

(1)在電廠熱力性能方面，鴻山電廠由于采取溫度隨環(huán)境影響較小的海水作為冷卻水，在高溫天氣下有著更好的穩(wěn)定性，相對于萬州電廠有著更為穩(wěn)定的冷卻水源。萬州電廠循環(huán)水系統雖然可適時地進行循環(huán)水換水，但在高溫天氣下，其循環(huán)水溫度容易隨著循環(huán)的進行而溫度升高。相對來說，鴻山電廠冷卻水系統在夏季更有利于凝汽器部分形成穩(wěn)定的真空度，有助于機組穩(wěn)定運行。

(2)在環(huán)境友好性方面，萬州采用淡水循環(huán)的方式，對外部環(huán)境影響相對較??；而鴻山電廠采用海水循環(huán)水的冷卻方式，由于其是開放式循環(huán)水系統，循環(huán)水回水經沉淀等處理后排往大海，對環(huán)境有著一定的影響。

(3)在冷卻水系統設計方面，鴻山電廠的循環(huán)水系統設計更為復雜，管道有防腐涂層，凝汽器管束以及閉式水換熱器管束采用鈦管，相關設備部件也采用了如316L類的防腐蝕材料。但在輔機設備的配置方面，鴻山電廠由于開式水用戶少、采用管式換熱器等原因未設置開式泵等設備，因此減少了工程成本并且節(jié)約了能耗。

表4為兩電廠閉式水熱交換器對比表格，可以看出，兩者在閉式水換熱器方面有著很大的差異：鴻山電廠采用的是壓降更小的管式換熱器，通過采用耐腐蝕材料，換熱器管側通海水、殼側通閉式水的改進設計來降低海水對換熱器的腐蝕。萬州電廠由于開式水水質更好、不易結垢，其采用了換熱效率更高的板式換熱器，但是由于板式換熱器壓降較大、需要開式水泵為開式水增壓以滿足換熱效果，這也增加了工程成本。

表4　鴻山電廠與萬州電廠閉式水換熱器對比

最后在啟動調試與維護方面，萬州電廠冷卻水系統的調試與維護過程中操作自由性更大?？紤]在海水對管道的腐蝕性，鴻山電廠在啟動調試與檢修維護階段，在查漏以及相關管道維護等方面需要更多的考慮。

4結語

采用海水直排的神福鴻山電廠與采用高位冷卻塔結構的神東萬州電廠的冷卻水系統各有優(yōu)勢。鴻山電廠在冷卻水系統輔機裝備方面有著一定的經濟性，另外由于海水溫度有著較好的穩(wěn)定性，其冷卻水系統溫度相對有著更好的穩(wěn)定性，有利于凝汽器取得更穩(wěn)定的冷凝效果。而萬州電廠在環(huán)境友好性方面有著更為優(yōu)秀的表現，由于循環(huán)水系統為淡水水源，其在輔機設備及管道設計方面更加簡潔，并且在啟動調試與日常維護中操作更加方便。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家發(fā)展與改革委員會.火力發(fā)電工程建設預算編制[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]周銀芳. 火電廠冷卻水系統設計與優(yōu)化[J]. 中國電力教育, 2011(24)：108-110，121.

[3]趙丹. 淺析電廠冷卻水設置方案的優(yōu)化[J]. 中國城市經濟, 2012(2)：226.

[4]馬新紅，劉斌. 淺析主輔機設備冷卻水設置方案的比選[J]. 城市建設理論研究(電子版), 2014(8)：78-80.

[5]馬俊杰，周萍. 熱電廠輔助冷卻水系統方案比較[J]. 新疆電力技術, 2010(2):82-83.

[6]葉濤.熱力發(fā)電廠[M] .北京：中國電力出版社，2009.

[7]中國電力建設工程咨詢公司，DL5000-2000，火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2001.

(本文編輯：嚴加)

Comparative Analysis of the Cooling Water System in Seaside Power Plant and Inland Power Plant

LI Lin1, LU Jie1, HUANG Jian-qian2，JIAO Shi-rong3

(1. Shanghai Power Construction Startup & Testing Institute，Shanghai 200031，China;2. Shenhua Shendong Power Chongqing Wanzhou Power Co., Ltd., Chongqing 104027, China;3. Shenhua Funeng Power generation Co., Ltd., Quanzhou 362000, China)

Abstract:Power plant cooling water system plays an important role in maintaining condenser vacuum and securing auxiliary components operation. Based on the newly-built 2×1000MW Shenfu Hongshan power plant and Shendong Wanzhou power plant, this paper gives a detailed comparative analysis of the cooling water system in seaside power plant with seawater as circulating water and inland power plant with fresh water. It studies the differences and advantages in the closed and opened water system, and their related equipments.

Key words:1000MW units; cooling water system; inland plant; coastal plant

DOI：10.11973/dlyny201602018

作者簡介：李麟(1988)，男，碩士，工程師，從事電站性能及節(jié)能技術。

中圖分類號：TM621.8

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1256(2016)02-0234-04

收稿日期：2016-02-13