热电厂给水系统设计的节能节水措施

[提要] 本文介绍了热电厂中循环冷却水系统，生产、生活、消防加压供水系统，冲灰除尘水系统等方面给水设计的节能措施，并提出热电厂给水系统设计中节约用水的原则和各系统节水措施。

[关键词]热电厂 给水系统 节能 节水 措施

中图分类号： TE08 文献标识码： A

热电厂给水设施的耗热量占自用量的比例较大，优化给水系统设计，是降低热电厂自用电率的有效途径之一。本文就热电厂给水系统设计的节能节水问题谈一些看法。

一、热电厂给水系统的节能

《小型火力发电厂设计规范》（以下简称《小火规》）将厂内供水系统基本分为工业水系统与生活、消防给水系统。我院在设计实践中，根据热电厂辅助车间多，用水点杂的情况，将全厂供水系统分为：循环冷却水系统，生活、生产及消防给水系统，冲灰除尘水系统。

已设计完成并运行的多座热电厂的实践证明，以上供水系统的划分是可行的，合理的，并且管理也方便。下面就各系统节能方面谈一谈具体措施。

1.循环冷却水系统的节能

冷凝式供热发电机组运行需要大量冷却水，在已完成的项目中的凝汽器等设备的冷却水大部分为循环使用，构成敞开式循环冷却水系统（以下简称循环水系统）。该系统虽仅为凝汽器、冷油器、空冷器三种设备供给冷却水，但系统运行水量约占全厂运行总水量的80～90%，因此循环水系统的节能意义是很大的，节能收效也是明显的。

循环水系统节能的途径主要有两方面：一是保证循环水泵常年在高效区工作；二是保证被冷却设备正常工作前提下尽量减少总的循环水量及扬程，以降低总的功率。

25MW以内热电厂较普通的特点是常年非稳定（季节性）热用户占总热用户比例较大，汽轮机凝汽量一年中是变化的。这类热电厂中采暖的季节性热用户往往是热电厂主要热用户之一。另一特点是常年工业热用户（稳定热用户）的发展是逐步的，且发展速度较慢，计划性较差。根据这一特点，多数电厂留有供热容量，为发展未来热用户提供条件。可见热电厂凝汽量是随热电厂发展，常年稳定热用户增加而变化的。从凝汽工况变化的角度调整冷却水量，保持用尽可能少的循环水量满足冷却效果是节能的另一方面。

由上所述，循环水泵选择应体现水泵机组的流量可灵活调节的特点，保证水泵机组在流量变化下运行工况仍处在高效区工作。因此在水泵选型中一方面应选择大流量水泵，高效率水泵，尽量减少并联台数；另一方面又要选择多台水泵大小搭配，适应流量变化，确保并联工作时每台水泵工况点都在高效区内工作。

这种“两大两小”的水泵配备虽比常规按规划容量设置3～4台同型号同规格水泵在运行管理及维修中增加一些难度，但可取得较好的节能效益。如冬季根据冷却水量变化可能“一大一小”两台泵就可以满足要求。

根据《小火规》循环水泵是不必设备用泵的。同时该规范要求：“1台循环水泵停用时，其余水泵的出水应保证供给不少于65～75%的最大计算用水量。”如按上述选泵方法，“一大一小”两台水泵出水可能达不到65%，因此增加一台“小泵”做备用泵，保证“一大两小”三泵并联出水达到65～75%最大计算用水量。另根据老厂循环水泵运行情况，水泵检修维护频率较高，设有备用泵是必要的，在一些老厂扩建中都按厂方要求设置了循环水备用泵。

2.生产、生活、消防加压供水系统节能

生产、生活、消防加压供水系统是指由加压泵房将水源来水加压供给生产生活和消防各项使用的泵房及管路系统。生产用水是电厂各车间除凝汽器、空冷器、冷油器外的所有设备用水及冲洗用水。一般情况下水源水质能够达到《生活饮用水卫生标准》，所以常将生产生活用水合并供给以减少一套管网。同时为了减少管网投资也将消防供水管网和该管网合并，形成一个管网。为提高供水可靠性这种管网是环状管网。消防供水是按临时高压消防方式供给。在已建成的电厂中按这种加压供水系统工作的运转情况均很正常，能够满足用水对象的水量水压要求，但该系统节能方面尚存一些问题需要解决。

（1）消防水泵的选择问题

生产、生活及消防三合一的供水管网的经济管径应以生产、生活用水量确定，以消防时生产、生活、消防总流量校核，这在理论上是正确的。但由于临时高压消防系统，消防时水压较平时水压高，消防时的消防泵流量应是生产生活消防时的总流量，这种消防泵必定是大流量高扬程（管阻太大）水泵，导致设备费用及配电系统费用都相应增加。由于这个原因，为降低消防泵扬程，以消防时流量选择管网管径，结果往往使正常时管网流速较低，相对浪费了管网投资。

（2）生产、生活水泵的扬程浪费问题

热电厂生产供水最高点一般也是最不利点，该点一般在主厂房24.0m的输煤层平面上，而生产生活用水点集中在主厂房8.0m锅炉及汽机运转层平面以下，显然水泵所产生的扬程对于所输出流量至少有16m水头是浪费的。

（3）供水均匀性问题

热电厂加压供水系统的小时变化系数较大，车间冲洗用水、浴室用水等均是间断性瞬时流量大的的用水点，使得供水不均匀性很突出。设计中为节约投资一般又很少建水塔、高位水箱等调节构筑物，常采用多台水泵并联工作，根据用水量变化调整水泵工作台数来保证供水均匀。但生产、生活用水量变化规律很难准确掌握，使按用水量调整水泵工作台数的运行方式难以实现，多数电厂水泵是按最大供水量的组合方式运行，造成水泵能量浪费。 由于上述三方面原因，生产、生活、消防加压供水系统是可以进行改进的。本人认为热电厂生产、生活、消防加压供水系统以主厂房运转层（8.0m）为分界面，采用“分区串联”供水方式，在实际运行中会收到较好节能效果。

生产、生活、消防加压供水系统节能关键在于给水系统形式的确定，形式合理，不但节能而且可靠性、灵活性均有提高。

3.除灰系统的节能

目前仍有部分电厂采用湿式除尘，并在厂区内设冲灰沟及沉灰池，冲灰用水循环使用。在有冲灰冲渣激流喷嘴的厂内冲灰回水泵房中应采用两组泵两个管路分高低压供水是系统节能的一个重要方面（激流喷嘴为高压水，除尘器为低压水）。

根据以上分析，热电厂给水系统的节能根本措施是系统优化设计的过程，运行管理的节能收益来源于设计中节能措施的应用。

二、给排水系统的节水措施

热电厂运行中需要消耗掉大量的水，节约用水不仅是降低发电供热成本措施之一，也有着保护水资源的重要意义。特别是水资源缺乏地区，水往往制约热电项目的发展规模，因此节水措施是热电厂设计中研究的重要方面。

当然热电厂节水措施首先要考虑提高循环冷却水的浓缩倍数，减少排污损失和补充新水量，但仅限于这一方面是不够的。本人认为热电厂节水的核心措施是使给水系统成为循序给水系统，即按照各车间对水质的要求，将水重复利用。水源水先到某些车间，使用后或直接送到其它车间，或经冷却沉淀等适当处理后，再到其它车间使用，然后排出。也就是充分重复利用水资源，加大循环水量占总运行水量的比例，最终达到减少总给水量与总排水量的目的。

循序给水可分为三部分：一是仅有温升的生产废水的直接使用；二是有温升又有轻度污染的生产废水的处理后再使用；三是输煤系统及其它废水的再利用。下面就这几方面介绍一下具体措施。

1.循环冷却水系统的节水措施

在提高浓缩倍数的前提下，将循环冷却水的新水补充水尽量使用仅有温升的生产废水是有效的节水措施，如锅炉取样冷却器排水就是仅有温升的生产废水。当电厂便于收集的这类废水总量不够新水补充水量时，需要补充的新水也应作为冷油器的冷却水，先冷油器然后再补入循环水系统。

2.除灰系统的节水措施

冲灰除尘系统的用水在多数电厂也是循环使用的，循环损失的补充水完全应由生产废水做水源。《小火规》7.2.3.3条规定：电厂内任何污水，废水以及厂内雨水均不得排入灰渣沟。本人认为这条规定是保证灰渣沟内灰渣浆体流动不受外界因素影响，同时防止管道水力输送灰渣系统接纳排水而降低输送浓度制定的。在厂内设沉灰池的电厂中，将主厂房冲洗地坪水、受轻度污染的轴冷却水等由单独管路引到沉灰池，利用沉灰池沉淀功能使水澄清，使之成为冲灰除尘循环水的补充水是可行的。

3.其它节水措施

输煤系统的冲洗水采用闭式循环，增设煤泥沉淀池，收集输煤系统各处冲洗地面水，经沉淀澄清，补充其它系统排水后循环使用。

将锅炉定排水引入沉灰池回水泵房吸水池等位置从而取消定排冷却水。

以上对电厂节水措施进行了分析，在工程设计实践中灵活运用也是个系统优化的过程。

三、结语

随着经济的发展，我国已有许多城市建有集中供热设施，工业企业自备热电站也很多，热电联产事业发展迅速。保持热电厂数量发展的同时，运营质量同步提高是不容忽视的问题。热电厂给水方面节能和节水水平直接影响热电厂运营效益，因此在设计中优化给水系统形式，强调循序给水，循环用水的原则，坚持给水设备选择多方案比较的制度，一定能获得节能节水效益。