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火电厂水工系统节能分析

文档作者：陈承宪孟令国何庆龙文档来源： 1．中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 2．通辽霍林河坑口发电有限责任公司		点击数：	更新时间： 2022年02月25日
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2016年8月
第44卷 第4期(总第245期)
A ug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．No．245)
火电厂水工系统节能分析
Analysis of Hydraulic System Energy Saving in Power Plant
陈承宪 ，孟令国 ，何庆龙
(1．中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春 130021；
2．通辽霍林河坑口发电有限责任公司，内蒙古 霍林郭勒029200)
摘 要：按照火力发电厂水工系统节能减排的要求，在介绍水工系统主要组成、水工设施主要节能环节的基础上，
对输水节能、通风节能、弃能回收、提高汽轮机真空收益等水工系统节能措施进行了论证，多角度分析了水工系统
提高节能效果的可能性。
关键词：火力发电厂；水工系统；节能
中图分类号：TK018 文献标志码：B 文章编号：1009—5306(2016)04—0044—02
随着社会经济和建设的发展，节能减排已经成
为时代发展主题，火力发电厂作为用水大户，在水工
系统内挖掘节能潜力是设计人员重要工作内容之
一
。以下对电厂水工系统主要组成、水工设施主要节
能环节、水工系统主要节能措施进行介绍，从不同角
度分析水工系统提高节能效果的可能性。
1 火电厂水工系统主要组成及节能环节
火电厂水工系统基本组成见图1，其主要节能
环节包括输水节能、通风节能、弃能回收、提高汽轮
机真空效益等方面。
火
电
厂
水
～ E
系
统
主机冷却系统
辅机冷却系统
2 火电厂水工系统主要节能措施
2．1 输水节能
2．1．1 超大型冷却塔采用高位收水冷却塔
高位收水冷却塔取消了常规塔底部的集水池，
经过冷却后的循环水在淋水填料底部被收水装置截
留收集，降低了跌水高度，而配水系统和淋水填料与
常规塔相似。常规大型冷却塔循环供水系统中，冷却
塔雨区跌水高度一般可达系统总水阻3O 以上，冷
却塔越大，这部分水力损失占比越大，采用高位收水
冷却塔可以大幅降低这部分跌水损失。以某1 000
直接空冷系统
空冷系统 —一间接空冷系统
湿冷系统
空冷系统
湿冷系统
冷却塔循环供水系统
直流供水系统
自然通风间接空冷系统
机械通风间接空冷系统
上业及补给水系统I l原水净化系统l I废水处理系统l l外部水力除庆系统l l 贮灰场系统
图1 火电厂水工系统基本组成
收稿日期：2016-05—27
作者简介：陈承宪(1973)，男，高级工程师，从事电厂水工工艺系统设计及研究。
· 44·
2016年8月
第44卷 第4期(总第245期)
Aug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．NO．245)
Mw 湿冷机组为例，高位收水冷却塔相比常规冷却
塔每台机组循环水泵电机功率减少3 400 kW ，降低
噪声8～10 dB。
2．1．2 凝汽器在直流供水系统中低位布置
直流供水系统中，如果厂址地势较高导致汽机
房零米高度较高，凝汽器应低位布置，以降低凝汽器
下游虹吸井的跌水高度，当凝汽器顶标高降到一定
程度时，理论上可杜绝下游虹吸井跌水。国内某核电
机组凝汽器低位布置，每台机组配4×25 循环水
泵，水泵采用立式轴流泵，流量12．3 m。／s，扬程
12．5 m，轴功率1 900 kW ，效率不小于86 。由于
凝汽器低位布置，循环水泵的扬程远远低于一般同
类机组的循环水泵扬程。
2．1．3 降低过流部件局部阻力
电厂供水系统中局部阻力占较大份额，一般可
达沿程阻力的2～3倍，如果局部过流部件采用较小
阻力的过流部件或明渠过渡段平稳过渡，可收到良
好的节能效果。
a．采用较小阻力的过流部件，尽可能采用斜三
通；条件许可的前提下，弯头采用较大的转弯半径；
异径管采用足够的过渡段；弯头、三通和异径管尽可
能合并设置，减少阻力件数量。
b．控制明渠流速，除非有消能要求，有条件的
前提下，明渠最大流速应远低于临界流速。大型流道
流速控制在1 m／s以下时，一般运行均比较平稳，水
面降幅较小，明渠流道过渡段满足DL／T 5339—
2006(火力发电厂水工设计规范》要求。
C．高位收水冷却塔、宽顶堰虹吸井都具有这种
节能效果。
2．1．4 优化减少过流部件，采用高效输水泵组
a．大口径循环水管在总平面布置上尽可能取捷
径，减少弯头阻力件；减少阀门设置，有条件时可采
用无阀式供水系统。目前，国内多个滨海电厂均采用
无阀式供水系统，实际运行反馈良好。
b．采购高效输水泵组，国内大容量机组循环水
泵均采用大型混流泵或轴流泵，水泵本体运行高效
区效率均达到88 以上。
2．1．5 流量调节
目前，流量调节手段主要有改变水泵投运数量、
配双速电机、配变频电机、液力耦合调速、永磁调速、
水泵叶轮动叶可调等几种方式。其中改变水泵投运
数量的调节方式是传统典型设计方案，采用双速电
机的循环水泵则在供热电厂中应用较为普遍。近年
来，某些负荷波动较大的老机组尝试循环水泵变频
调速改造，取得了一定的节能效果；对于水温季节性
变动较大的直流供水系统，采用变频调速泵均有一
定的经济性优势。
2．1．6 利用供水系统重力势能输水
充分利用供水势能，不仅能简化能动系统，而且
可实现节能。许多电厂的厂外补给水系统充分利用
了水库与电厂之间的高差，取消了泵房或减少了输
水泵组的容量。此外，厂区工业水系统上下游用户之
间可以按梯级重力输水的形式规划，也能够达到简
化系统和节能的双重效果。
2．2 通风节能
a．采用自然通风冷却塔代替机械通风冷却塔。
除了小机组或高温高湿地区，采用风筒式自然通风
冷却塔均能带来良好的节能效果和经济效益。
b．采用调速风机。国内直接空冷机组空冷岛基
本上都采用变频调速或双速风机，其相对定速风机
节能效果明显。
C．机械通风冷却塔部分运行。对于季节性温差
或负荷波动较大的地区，在冷季或低负荷时段，机械
通风冷却塔部分风机运行或风机全停运行，可收到
良好的节能效果。
d．优化通风导流措施提高通风量。内蒙古某发
电厂600 MW 直接空冷机组空冷系统加装了空气
导流装置，取得良好的经济效益。某些湿冷机组则对
自然通风冷却塔进风口加装了导流设施，以改变均
匀配风效果，经过改造的冷却塔在运行中循环水温
度降低l C左右，效果比较明显，且抗大风能力提
高。
2．3 弃能回收
a．利用循环水系统废热。火力发电厂最大的废
热排放点就是汽轮机冷端系统，可有效利用这部分
废热大幅提高电厂热效率。经测算，循环水余热回收
利用如果可行，2×300 Mw 机组运行热效率可达
70％ ～8O％ 。
b．海勒式间接空冷系统水轮机与循环水泵同
轴布置。火电厂弃能回收的典型案例就是海勒式间
接空冷系统，进入混合式凝汽器的循环水通过水轮
机调节水量和水压，回收的能量同轴驱动循环水泵。
目前，海勒式问接空冷系统大多均采用了这种能量
回收方式。
C．直流供水系统末端设置排水电站。某些直流
供水系统的电厂凝汽器位置较高，设置了排水电站，
用于回收循环水系统剩余能量。
(下转第48页)
· 45 ·
2016年8月
第44卷 第4期(总第245期)
Aug．2016
Vo1．44 No．4(Ser．No．245)
图2 洮北供电区防孤岛系统
线路，解列光伏电站，同时具备低频低压、过频过压
解列光伏电站功能。
镇赉供电区防孤岛系统见图3。
3 结论
图3 镇赉供电区防孤岛系统
白城地区位于吉林省西北部，太阳能资源较为
丰富，是全国、全省太阳能资源丰富的地区之一，具
有大规模、产业化开发太阳能资源的有利条件。随着
国家对新能源发电项目的扶持政策，越来越多的分
、 、％ 矿 、e
(上接第45页)
d．循环水系统剩余能量通过水轮机驱动冷却塔
风机。
2．4 提高汽轮机真空收益
a．湿式冷却塔采用高效淋水填料。
b．优先推荐多背压凝汽器。条件适当的情况
下，双压凝汽器相对比于单压凝汽器一般可降低汽
轮机排汽温度1 C左右，降低背压0．2～O．5 kPa。
C．采用混合式凝汽器。间接空冷系统可采用表
面式凝汽器，当循环水系统水质与汽水系统水质兼
容时也可采用混合式凝汽器。表面式凝汽器优化后
的设计传热终端差一般在3．0～3．5℃ ，而混合式凝
汽器传热终端差一般在0．5～1．0℃左右，不仅节约
凝汽器投资，而且降低传热端差2．5 C以上，真空收
益显著。
·48 ·
布式光伏电站接人电网，对电网的结构与安全稳定
性提出了更高的要求。
在白城地区以分区分层原则配置防孤岛安稳系
统，其核心内容为防止形成局部孤岛，所以其执行目
标为切除电网并网线路。对于存在大量新能源接入
的地区，配置防孤岛安稳系统是该区域电力系统一
个有效的选择，对输电网、配电网均能起到明显的保
护作用。
参考文献
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(编辑韩桂春)
、 e
d．提高汽轮机冷端真空系统密闭性水平。采用
直接空冷的机组真空密闭性水平对机组真空效益有
较大影响。
3 结论
电厂水工设施的节能设计应该综合统筹考虑，
尽可能降低能耗同时兼顾对汽轮机真空效益的影
响，从系统的角度总体优化设计。从输水节能、通风
节能、弃能回收和提高汽轮机真空效益等方面采取
措施，提高水工系统的节能效果。
(编辑韩桂春)

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