惠志平，王映奇，李佳昕

（1.山西世紀中試電力科學技術有限公司，山西太原 030001；2.國網山西省電力公司電力科學研究院，山西太原 030001）

0 引言

北方地區(qū)火電機組受水源較少的影響，為了達到節(jié)水、降耗的目的，輔機冷卻水系統(tǒng)大部分采用閉式循環(huán)，對冷卻水水質要求很高[1]。對于基建期間的火電廠，管道施工過程中會落入各種雜質（如砂、礫石、電焊渣、氧化皮），這些雜質會附著在管道內壁，嚴重影響冷卻水水質。因此，系統(tǒng)在投運前必須將管道內的雜質沖洗干凈。山西靈石啟光2×350 MW低熱值煤發(fā)電項目采用增壓式重力沖洗與強制循環(huán)沖洗相結合的方式，實現(xiàn)了減少沖洗耗水量、減少閉式水泵入口濾網堵塞、縮短沖洗周期的目標。

1 系統(tǒng)介紹

山西靈石啟光2×350 MW低熱值煤發(fā)電項目閉式冷卻水系統(tǒng)為汽機側、鍋爐側輔助設備提供冷卻水，每臺機組冷卻水設計量2 400 m3/h，供、回水壓力設計值1.0 MPa，工作壓力設計值0.6 MPa，水質為除鹽水，同時配置2臺100%容量的閉式循環(huán)水泵，水泵揚程40 m，配置6 kV高壓電機。每臺機組在運行層25 m處配置1個10 m3膨脹水箱來穩(wěn)定閉式循環(huán)水泵入口壓力。閉式冷卻水采用干、濕聯(lián)合空冷塔方式冷卻。

2 常規(guī)閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗方案

2.1 沖洗方法

閉式冷卻水系統(tǒng)常規(guī)的沖洗方案采用強制閉式循環(huán)沖洗方式，鍋爐側、汽機側所有的閉式水用戶，閉式水冷卻散熱裝置，鍋爐側、汽機側閉式水進、回水母管等，進行管路短接。在整個閉式冷卻水系統(tǒng)中，最低點安裝臨時排水管路，系統(tǒng)注滿水后啟動閉式循環(huán)水泵，進行強制循環(huán)沖洗。整個沖洗過程分為3個階段。

第一階段，沖洗閉式水所有短接管路。為防止閉式循環(huán)水泵超負荷運行，先將主機潤滑油冷卻器進、回水管路節(jié)流，發(fā)電機空氣冷卻器進、回水管路節(jié)流。閉式冷卻水系統(tǒng)注水完成后，啟動閉式循環(huán)水泵，檢查閉式循環(huán)水泵出口壓力、電流不超額定值。排水則通過臨時排水管路進行排放。

第二階段，沖洗閉式水所有的冷卻器。待第一階段沖洗水質清澈、無雜質、閉式水泵入口濾網差壓小于60 kPa時，恢復閉式水系統(tǒng)的所有用戶管路（干、濕聯(lián)合空冷塔除外），沖洗所有閉式水用戶。排水采用臨時排水管路排放。

第三階段，沖洗干、濕聯(lián)合空冷塔。待第二階段沖洗水質滿足干、濕聯(lián)合空冷塔的水質要求時，投運閉式水散熱裝置，進行設備沖洗。

2.2 閉式冷卻水常規(guī)沖洗方法存在的問題

2.2.1 閉式循環(huán)水泵入口濾網堵塞嚴重

閉式冷卻水系統(tǒng)地埋管路會殘存一些雜質，這些雜質在沖洗時會全部過濾至濾網處，致使入口濾網堵塞。一般閉式冷卻水沖洗時水泵持續(xù)運行10 s就會出現(xiàn)入口濾網堵塞情況，而且堵塞頻繁，需要耗費大量的人力、物力去清理入口濾網。

2.2.2 閉式循環(huán)水泵入口濾網存在撕裂風險

由于閉式循環(huán)水泵入口濾網堵塞的頻率很高，濾網堵塞后若不能及時清理或停泵，就會造成濾網前后差壓過高，導致濾網撕裂。這不僅影響閉式循環(huán)泵的安全運行，同時也將管路中的雜質沖散至閉式循環(huán)水管路的各個角落，堵塞管徑較細的放水、排空管路。

2.2.3 沖洗周期長

在沖洗過程中，閉式循環(huán)水泵會將溶解于水的雜質沖散至各用戶分支管路中。由于閉式冷卻水對于水質要求特別高，所以在后期除鹽水置換時需耗費大量的時間來改善水質，導致沖洗周期長。

2.2.4 具有一定的局限性

閉式循環(huán)水泵屬于6 kV高壓設備，采用閉式循環(huán)水泵沖洗時，意味著火電機組必須有高壓臨時電源或正式電源來支持其運行。但目前很多火力發(fā)電廠屬于緩建機組，使閉式循環(huán)水泵不能及時受電，這就會出現(xiàn)臨時沖洗系統(tǒng)全部安裝完成但受到電源的制約而不能開展工作的情況。

3 優(yōu)化后的閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗方案

3.1 優(yōu)化后的閉式冷卻水工作流程

優(yōu)化后的閉式冷卻水工作流程如圖1所示。

圖1 閉式冷卻水沖洗臨時系統(tǒng)示意圖

圖1中，閉式冷卻水用戶為汽機側、鍋爐側所有冷卻水用戶的統(tǒng)稱，包括汽輪機潤滑油冷卻器、汽動給水泵潤滑油冷卻器、發(fā)電機冷卻器、汽動引風機小機潤滑油冷卻器、空壓機冷卻器等用戶；1—8號閥門分別為干冷塔、濕冷塔對應的進回水閥門；閉式水泵入口濾網均為Y型濾網，有排污管路；圖中虛線9表示汽機側、鍋爐側閉式冷卻水供、回水母管末端短接；虛線10表示沖洗時所需供水臨時管路，該管路與除氧器充水泵管路相連接；虛線11表示沖洗時臨時排放管路，該管路主要作用是在沖洗過程中將地埋管路中的雜質排出系統(tǒng)。

3.2 優(yōu)化后的閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗方法

優(yōu)化后的閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗是按照增壓式重力沖洗+強制循環(huán)沖洗方式進行，沖洗原理是利用水在管路內流動的動力和紊流的漩渦及水對雜質的浮力，迫使管內雜質在流體中懸浮、移動，從而使雜質由流體帶出管外。

強制循環(huán)沖洗臨時系統(tǒng)與常規(guī)沖洗基本一致，都是將鍋爐側、汽機側閉式水供、回水母管末端進行短接，汽機側、鍋爐側所有的閉式冷卻水用戶進、回水管路進行短接，短接位置均為用戶進、回水手動閥之后。對于管徑小于50 mm的冷卻器，沖洗時先在其進口管接臨時管進行直接排放式沖洗，合格后再恢復管路正式沖洗[2]。

優(yōu)化后的沖洗方案與常規(guī)沖洗方案的不同點是：增加了增壓式重力沖洗管路系統(tǒng)，將閉式水泵入口濾網拆除加堵，增加閉式循環(huán)水泵入口補水臨時管路，在閉式水泵出口閥之后增加臨時補水管路，同時配置一個臨時補水閥，臨時補水管路直徑與正式補水管路直徑一致。除氧器上水泵至除氧器充水管路分別與閉式水泵入口補水、閉式水泵出口補水臨時管路相連接。

3.2.1 增壓式重力沖洗[3]

增壓式重力沖洗方式主要是將系統(tǒng)中閉式冷卻水的位置勢能及壓力勢能轉化為閉式冷卻水的動能，開啟臨時排水管路后將地埋管路中的雜質通過閉式水攜帶排出系統(tǒng)，提高后期強制循環(huán)的沖洗效率。由伯努利方程可知，提高閉式水系統(tǒng)的壓力勢能可以增大閉式水的動能。除氧器上水泵屬于380 V設備，流量360 t/h，揚程65 m，工作壓力0.6 MPa，同時除氧器上水管路距離閉式循環(huán)水泵的位置很近，臨時系統(tǒng)的施工難度很小，所以除氧器上水泵可作為閉式水系統(tǒng)的增壓裝置。

3.2.2 強制循環(huán)沖洗

閉式循環(huán)水系統(tǒng)采用水沖洗時，沖洗流量必須大（流速應大于1.5 m/s）[4]。目前啟光電廠閉式循環(huán)水泵入口管為閉式水系統(tǒng)最大直徑的管道（管徑750 mm），為了滿足沖洗流速1.5 m/s的要求，沖洗流量必須達到2 380 m3/h。由于閉式循環(huán)水泵額定流量為2 400 m3/h，所以需要通過啟動閉式循環(huán)水泵進行強制循環(huán)沖洗。

3.3 沖洗步驟及注意事項[5]

第一階段，采用增壓式重力沖洗方法主要沖洗閉式循環(huán)水泵入口、出口地埋管路。將汽機側、鍋爐側所有閉式冷卻水用戶短接管路全部隔離，干、濕冷卻塔的進、出水閥門全部關閉，開啟干、濕冷塔旁路，開啟閉式水泵入口閥，關閉閉式水泵出口閥，開啟閉式冷卻水母管上所有的排空，啟動除氧器上水泵，開啟閉式水泵入口的注水閥向系統(tǒng)緩慢注水，利用閉式水泵出口母管壓力表進行系統(tǒng)壓力監(jiān)視，待系統(tǒng)水壓達到0.6 MPa時迅速開啟臨時排水閥，待系統(tǒng)壓力下降至0.2 MPa時關閉臨時排水閥。操作時，需要密切關注除氧器上水泵不超電流，在系統(tǒng)注滿水之后及時調整除氧器上水泵再循環(huán)閥，防止出現(xiàn)憋泵情況。通過控制閉式水泵入口、出口的補水閥進行地埋管路沖洗，直至臨時排水管路采樣水質泛白、無明顯顆粒時，恢復臨時排放管路，恢復閉式水泵入口管路。

第二階段，采用強制循環(huán)沖洗法沖洗汽機側、鍋爐側閉式水主管路。隔離汽機側、鍋爐側所有用戶的短接管路，僅沖洗閉式冷卻水母管，防止雜質分散至各用戶管路。考慮到閉式水母管超壓的問題，可投運空壓機冷卻器短接管路或主機潤滑油冷卻器短接管路，啟動閉式水泵進行強制循環(huán)沖洗。沖洗時根據(jù)閉式水母管壓力隨時調整用戶的投入量，沖洗中要嚴密監(jiān)視閉式循環(huán)水泵入口濾網差壓，超過60 kPa時必須清理入口濾網，并開啟入口濾網排污管路。待沖洗水質泛白、無明顯雜質、閉式水泵入口濾網無堵塞現(xiàn)象時，閉式水母管沖洗才能結束，恢復閉式水母管的短接。

第三階段，沖洗各用戶分支短接管路。由于各用戶分支短接管路多，啟動閉式循環(huán)水泵沖洗時可能會出現(xiàn)電機過流現(xiàn)象，因此必須通過節(jié)流部分用戶進行調整，沖洗排水通過閉式循環(huán)水泵入口濾網排污管進行排放。待水質清澈、無雜質時該階段沖洗結束。

第四階段，沖洗汽機側、鍋爐側閉式水用戶。第三階段結束后，在線恢復系統(tǒng)保證連續(xù)性沖洗，沖洗所有閉式冷卻水用戶，采用除鹽水置換的方式，保證水質。直至閉式冷卻水水質滿足干、濕冷卻塔設備廠要求為止。

第五階段，主要工作為投運干、濕冷卻塔和沖洗干、濕冷卻塔散熱器管路，經常性地化驗水質，采用除鹽水置換的方式保證整體的閉式冷卻水水質。

3.4 優(yōu)化方案的沖洗效果

山西靈石啟光項目采用新型的閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗方案后，濾網的清理工作、沖洗周期、耗水量等方面相比于采用常規(guī)沖洗方法的同類型機組有了很大的改善，具體情況如表1所示。

表1 閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗指標統(tǒng)計表

4 結束語

優(yōu)化后的閉式冷卻水系統(tǒng)沖洗方式，在節(jié)能減排、減少人工投入方面有著明顯的優(yōu)勢，同時在臨時系統(tǒng)的安裝方面，充分利用了火電機組現(xiàn)有系統(tǒng)及設備，施工成本不高，具有很好的技術經濟性，可廣泛推廣應用。