吳小惠

(湖南華電長沙發(fā)電有限公司，長沙 410203)

600 MW超臨界機組節(jié)水降耗改造實踐

吳小惠

(湖南華電長沙發(fā)電有限公司，長沙 410203)

湖南華電長沙發(fā)電有限公司超臨界機組在節(jié)能創(chuàng)效中針對自身設(shè)備的情況，提出了一系列凈水、除鹽、精處理系統(tǒng)的節(jié)水降耗改造方案。對改造方案實施流程進行了介紹，對實施效果及相應(yīng)經(jīng)濟效益進行了分析。認為方案實施后，效果較好，該改造方案可為同類型電廠相應(yīng)改造提供參考。

超臨界機組；節(jié)水降耗；改造；經(jīng)濟效益；沉淀池

1 問題的提出

火力發(fā)電企業(yè)耗水量大，排水量也大，水資源過度利用造成的短缺和水污染問題日益嚴重，水成為火力發(fā)電企業(yè)發(fā)展的重要制約因素。由此可見，火力發(fā)電廠要做到節(jié)能降耗必須將控制用水和回水利用當作重點治理項目之一。隨著國內(nèi)節(jié)能降耗形勢的發(fā)展，火力發(fā)電企業(yè)在鍋爐煙氣余熱利用、循環(huán)水回收利用、節(jié)水節(jié)能等方面都提出新的舉措。但對于已建成的電廠來說，受場地等條件限制，一些大型技術(shù)改造項目實施起來有較高難度。本文結(jié)合湖南華電長沙發(fā)電有限公司(以下簡稱長沙發(fā)電公司)在凈水、除鹽、精處理等系統(tǒng)的節(jié)水降耗改造實踐，對改造中出現(xiàn)的問題進行細致地分析和梳理，對比改造前后的經(jīng)濟效益，為其他同類型電廠進行同類項目改造提供借鑒和參考。

2 改造背景

長沙發(fā)電公司是華電集團在湖南的大型火力發(fā)電企業(yè)，現(xiàn)有2臺容量為600 MW的燃煤超臨界機組，機組配套有凈化站設(shè)備、2列除鹽補給水制水設(shè)備和2套中壓凝結(jié)水精處理設(shè)備。凈化站設(shè)備、除鹽制水設(shè)備由湖南華迪電力環(huán)保工程有限公司成套提供，凝結(jié)水精處理設(shè)備由華電水處理技術(shù)工程有限公司成套提供。

凈水設(shè)備流程：源水升壓泵→反應(yīng)沉淀池配水井→反應(yīng)沉淀池→無閥濾池配水井→工業(yè)消防水池→無閥濾池→生活水池/化學水池。

除鹽制水設(shè)備流程：化學水池→化學水泵→3層過濾器→逆流再生陽離子交換器 →除碳器→中間水箱→中間水泵→逆流再生陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房凝結(jié)水補水箱。

凝結(jié)水精處理設(shè)備在水汽系統(tǒng)中流程：凝結(jié)水泵→前置過濾器→高速混床→軸封加熱器。

上述系統(tǒng)流程中：(1)凈水設(shè)備中有3臺型號為ISG 250-250、出力為650 t/h的源水升壓泵工頻運行；(2)反應(yīng)沉淀池采用混合絮凝沉淀水處理工藝，聚合氯化鋁為凝聚劑，每8 h用藥100～125 kg且淺層排泥；(3)容積為2×1 500 m3工業(yè)消防水池、400 m3化學水池、200 m3生活水池長期高液位溢流；(4)除鹽補給水制水設(shè)備自2007年投產(chǎn)以來未進行床體內(nèi)部檢查維修；(5)#1，#2機組鍋爐定排坑水送入精處理廢水池再由廢水泵送入工業(yè)廢水池處理排放。

3 改造實踐流程

3.1 源水升壓泵變頻改造

凈化站設(shè)備源水升壓泵供水至#1，#2工業(yè)消防水池、化學水池、生活水池，在改造前水池長期處于高液位溢流狀態(tài)?？紤]工業(yè)消防水池用水量和溢流浪費水量較大，將變頻聯(lián)鎖于工業(yè)消防水池的液位。長沙發(fā)電公司#1，#2工業(yè)消防水池均分為大小池，4個池子分別安裝有液位計，在進行源水升壓泵變頻聯(lián)鎖依據(jù)取液位值存在分歧，后經(jīng)調(diào)查研究：長沙電廠#1，#2工業(yè)消防大池供水至小池，其液位較為穩(wěn)定，變頻聯(lián)鎖不夠及時，#1工業(yè)消防小池主供機組工業(yè)用水，#2工業(yè)消防小池主供廠區(qū)消防用水，工業(yè)用水量較大，水位波動頻繁，同時#1小池液位計的靈敏性和準確性較其他液位計高，故將源水升壓泵變頻聯(lián)鎖#1工業(yè)小池液位。改造前為確保工業(yè)消防水池供水充足，3臺源水升壓泵長期滿負荷高電流運轉(zhuǎn)。改造后對#1源水升壓泵加裝變頻器(#2源水泵變頻待后續(xù)加裝，確保設(shè)備可定期輪換)，頻率與工業(yè)小池液位計聯(lián)鎖，聯(lián)鎖液位可自行設(shè)置但要保證水池液位不偏低、不溢流。

3.2 反應(yīng)沉淀池相關(guān)技術(shù)操作改變[1-2]

3.2.1 反應(yīng)沉淀池相關(guān)技術(shù)操作改變原理

長沙發(fā)電公司反應(yīng)沉淀池采用混合絮凝沉淀水處理工藝，采用斜板斜管沉淀池，池子分為進水區(qū)、斜板斜管沉淀區(qū)、出水區(qū)和排泥區(qū)，在反應(yīng)區(qū)中：

式中 ：vs為水平流速，m/s ；h0為沉淀池的水深，m；qV為處理水量，m3/s；b為沉淀池斷面寬度，m。

由上述式子可以看出，在處理水量qV相同的情況下，沉淀池的斷面寬度b是固定的，沉淀池積泥越多意味著水深h0越小，則vs水平流速越大，水中的懸浮顆粒沉降時間越短，不足夠與水分離而同水一起溢流，導致出水濁度增大。故長沙發(fā)電公司在排泥方式上選擇深層排泥，確保反應(yīng)沉淀池水深深度。

反應(yīng)沉淀池反應(yīng)區(qū)混凝劑的劑量是影響混凝效果的重要因素[4]。圖1所示為混凝劑劑量與出水剩余濁度之間的關(guān)系。曲線分成3個區(qū)域：第1區(qū)，因劑量不足，尚未起到脫穩(wěn)作用，剩余濁度較高；第2區(qū)，因劑量適當，產(chǎn)生快速凝聚，出水剩余濁度急劇下降；在第3區(qū)，劑量繼續(xù)增加，出水剩余濁度不再明顯降低。在相關(guān)技術(shù)操作改變前，長沙發(fā)電公司在反應(yīng)沉淀池出水濁度增加時，采用的是單一增加混凝劑聚合氯化鋁的質(zhì)量，而通過圖1可以看出，增加劑量到第3區(qū)后，出水剩余濁度不再明顯的降低，而混凝劑聚合氯化鋁的過量加入還會導致沉淀池自身出水含鹽量增大，從而增加后續(xù)除鹽系統(tǒng)的工作量。長沙發(fā)電公司在深度排泥的基礎(chǔ)上，依據(jù)季節(jié)和源水水質(zhì)分析結(jié)果減小加藥量，確?？刂苹炷齽┘铀幜颗c出水濁度在曲線圖m點這個最佳混凝劑計量處。

圖1 凝劑劑量與出水剩余濁度關(guān)系曲線

3.2.2 反應(yīng)沉淀池相關(guān)技術(shù)改變操作

源水→(加藥)列管式混合器混合→翼片隔板絮凝→接觸絮凝沉淀→工業(yè)消防水池、無閥濾池，該源水凈化沉淀處理能力為2×650 t/h，出水濁度<10 FTU。對其進行技術(shù)操作方面的改造：(1)2015年#1機組小修期間，對#1，#2反應(yīng)沉淀池斜板沖洗和大排泥操作，為后期技術(shù)改造提供良好設(shè)備運行基礎(chǔ)；(2)#1，#2反應(yīng)沉淀池每8 h淺層排泥改為前、后夜深度排泥，每個沉淀池7個排泥閥分區(qū)排放；反應(yīng)區(qū)3個排泥閥擇其一，沉淀區(qū)4個排泥閥逐一排放；排泥時間由原來每個閥門開啟1 min延長至10 min；(3)反應(yīng)沉淀池絮凝劑聚合氯化鋁每班(8 h)加藥量由100～125 kg初期減少為50 kg，冬天依據(jù)湘江水質(zhì)改變?yōu)?5 kg。

3.3 凈化站系統(tǒng)節(jié)水改造

3.3.1 凈化站節(jié)水改造方案和回水水質(zhì)分析

凈化站節(jié)水改造需要考慮到定排坑來水分離處理和水質(zhì)分析，同時對循環(huán)水濃縮倍率進行分析。長沙電廠將雙機磨煤機軸瓦冷卻水、減速機冷卻水、潤滑油站冷卻水、儀用空氣壓縮機冷卻水等潔凈水直排雨排水系統(tǒng)改為收集到定排坑系統(tǒng)，而對污水進行分離改造，引至電除塵排污坑，以免對定排坑收集的潔凈水造成二次污染。2014年4月定排坑潔凈水和凈化站工業(yè)消防水水質(zhì)分析對比見表1。

表1 定排坑潔凈水與凈化站工業(yè)消防水水質(zhì)分析對比

由表1中數(shù)據(jù)可以得出，回收至定排坑的潔凈水水質(zhì)較干凈，濁度低，達到凈化站出水水質(zhì)要求，pH值也較正常情況略偏高，非酸性，不會對管道造成大面積腐蝕，但因含氨水，有一定毒性不可回收至反應(yīng)沉淀池系統(tǒng)污染后續(xù)生活水，而是回收至工業(yè)消防水池和化學水池，而進入化學水池在水溫上有所提高，在冬季一定程度上提高了補給水設(shè)備周期制水量。凈化站節(jié)水改造中溢流墻拆降和無閥濾池加旁路都在一定程度上降低了機組運行工業(yè)用水供應(yīng)不足的生產(chǎn)風險。

3.3.2 凈化站節(jié)水改造

長沙發(fā)電公司凈化站系統(tǒng)改造流程如下：(1)從#1機組定排坑排水泵出口接管道至凈化站化學水池和#1工業(yè)消防水池。管道進化學水池前加裝調(diào)節(jié)閥，進#1工業(yè)消防水池前加裝手動門，過馬路段對管道架空，其余管道地埋。(2)對現(xiàn)有的化學、生活水池進水管道分別加裝電動調(diào)節(jié)閥和浮球閥。(3)無閥濾池增加旁路管道。(4)#2工業(yè)小池至#1工業(yè)小池溢流墻降低2 m。改造如圖2所示。

圖2 凈化站系統(tǒng)節(jié)水改造

3.4 除鹽、精處理系統(tǒng)內(nèi)部檢修及樹脂補加[2]

長沙發(fā)電公司除鹽系統(tǒng)自2007年投運以來，未曾對該系統(tǒng)床體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行全面的檢修工作，在2015年#1機組小修期間對#1，#2系列除鹽系統(tǒng)內(nèi)部元件加固，同時更換已變形、易造成樹脂跑漏的中間排水裝置，對陰陽床樹脂補加。針對精處理高速混床檢修內(nèi)部水帽布水裝置，補加樹脂。在補加樹脂時需要對樹脂進行預處理，樹脂補加量應(yīng)達到相應(yīng)設(shè)備的規(guī)定脂位，降低樹脂再生酸、堿耗[5]。

4 實施效果和經(jīng)濟效益

長沙發(fā)電公司2015年5月小修結(jié)束，相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備改造完成，實施效果與2014年6—12月份進行同期對比見表2。

由表2中數(shù)據(jù)可知，經(jīng)節(jié)水改造后長沙電廠2015年發(fā)電水耗6—12月同比2014年普遍降低，化學耗電率2015年同比也有所下降(其中9，10，11月同比2014年偏高是因為期間#1，#2機組啟、停較為頻繁)見表3。

由表3中數(shù)據(jù)可得出，2014年6—12月聚合氯化鋁總用量73.540 t，2015年為32.488 t，同比減少41.052 t，7個月降低大宗藥品成本87 440.76元。同時對照月份中可以看出，雖源水用量明顯下降，但2015年每噸源水每月聚合氯化鋁均消耗量為14.22 g，明顯小于2014年的23.94 g。以上可觀的經(jīng)濟效益是在確保反應(yīng)沉淀池出水水質(zhì)明顯提高的前提下取得的，現(xiàn)反應(yīng)沉淀池出水濁度為0.5～2.5 FTU，相比較之前4～5 FTU水質(zhì)得到明顯改善。

表2 源水升壓泵變頻改造水電耗對比

表3 凈化站反應(yīng)沉淀池排泥方式技改成效對比

續(xù)表

5 結(jié)束語

長沙發(fā)電公司針對凈化站、水處理、精處理系統(tǒng)一系列節(jié)水降耗取得顯著成效，尤其是經(jīng)濟效益更是值得同類型火力發(fā)電企業(yè)借鑒。電廠化學專業(yè)在節(jié)水降耗上主要依靠合格回水補充工業(yè)和消防用水、降低凈化站預處理凝聚劑用量、降低水處理和精處理樹脂再生酸堿耗來實現(xiàn)，故與長沙發(fā)電公司同類型火力發(fā)電企業(yè)可依據(jù)以上內(nèi)容結(jié)合自身設(shè)備條件進行相應(yīng)的技術(shù)改造，以期在節(jié)水降耗方面取得較好的經(jīng)濟效益。

[1]陳志和.電廠化學設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]王勇.離子交換樹脂污染及復蘇處理[J].冶金動力, 2010(3):75-78.

[3]李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]周柏青，李培元，陳志和.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M]. 北京：中國電力出版，2008.

[5]詹約章，余建飛.離子交換樹脂再生時酸堿耗高的原因分析及解決對策[J].工業(yè)水處理，2010，30(5):81-83.

(本文責編：齊琳)

2016-12-29；

2017-02-01

TM 621.8

B

1674-1951(2017)04-0060-03

吳小惠(1987—)，女，福建漳平人，助理工程師，從事電廠發(fā)電運行部化學運行方面的工作(E-mail:350646547@qq.com)。