秦明亮

摘 要：辅机冷却水系统是电厂重要的系统之一，关系到电厂的安全和经济运行。本论述针对辅机冷却水系统的运行方式是全年采用机械通风冷却塔湿式冷却方案还是冬季辅机机械通风冷却塔停运辅机冷却系统切换到主机间冷系统（即半干半湿方案）进行优化设计的论证分析。首先通过对主厂房内辅机冷却系统冬季进行切换是采用大闭式还是开式系统进行研究，确定辅机系统按半干半湿方案运行时主厂房内宜采用大闭式系统，在此前提下，通过对辅机冷却水系统采用湿式冷却方案（主厂房内采用开式系统）和半干半湿方案（主厂房内采用大闭式系统）从系统的配置、运行、节水等方面进行优化和比较。

关键词：电厂；性能；循环；负荷；调节方式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.050

1 概述

本电厂建设规模为2×660MW超超临界、间接空冷机组，厂址位于新疆准东煤电煤化工产业带奇台县五彩湾工业园区大井矿区。

厂址区属准噶尔盆地东南缘，古尔班通古特沙漠东缘，暖温带大陆性干旱气候特点显著。其气候特点是冬季寒冷，夏季酷热，冷暖变化剧烈，降水稀少，气候干燥，风沙多，日照强。

2 半干半湿方案切换方式的确定

2.1 辅机冷却水采用开闭式系统的选择要求

《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660-2011）第12.7.3 条，对辅机冷却水系统的设计要求。本工程主要水源采用地表水，根据水质分析，宜采用以开式循环冷却水为主的辅机冷却系统。考虑将来的辅机冷却水水质受环境的影响有变差的可能，对辅机冷却水水质要求较高的设备（例如各种转动设备的机械轴承）采用除盐水冷却，配置一个小闭式循环冷却水系统。

2.2 主厂房辅机冷却水系统运行方式

主机采用的间接冷却塔在冬季运行时，有足够辅机冷却的备用面积，可以考虑冬季停运辅机冷却系统，辅机切换至主机间冷系统来冷却。

采用开式循环和闭式相结合的辅机冷却水系统配置时，开式水采用的机械通风冷却塔为开式冷却塔，且该地区尘土较大，开式冷却水中悬浮物增加再所难免。由于开式冷却水与主机循环水水质不一样，若在运行中切换，存在开式冷却水进入至主机凝汽器和间冷塔散热器的风险，导致凝汽器和间冷塔换热管束的腐蚀。若在寒冷时期停机切换，不仅需要开式冷却水系统排空，而且需要大量的除盐水冲洗开式冷却水系统，即便这样也很难保证开式冷却水系统的设备及管道达到除盐水运行的环境。若为了切换运行，再给辅机机械冷却塔备用一套干冷塔及相关管路，显然得不偿失。因此不能利用间冷塔冷却水作为主厂房开式冷却水的切换制运行方案。若是为了配合辅机冷却水系统切换运行，主厂房内辅机须全部采用闭式水系统，问题迎刃而解。

机组各辅机设备均采用闭式冷却水冷却，在寒冷时期，可将辅机闭式冷却水系统统一切入主机间冷闭式冷却水系统，辅机闭式水和主机间冷循环水均为除盐水，不存在水质污染等方面的问题，不需要排空、冲洗管路，仅进行阀门切换的操作。因此，在寒冷时期，将辅机冷却水系统切入主机间冷系统的运行方式具有可行性。

3 辅机冷却水系统运行方案配置

机组的辅机冷却水系统运行方式按照主厂房内采用开式系统的全年机械通风冷却塔湿式冷却方案（方案一）和主厂房内采用闭式系统的半干半湿方案（方案二）两种冷却方案进行优化和比较。

3.1 方案一：机械通风冷却塔湿式冷却方案

本方案为常規方案，辅机冷却水系统顺水流布置为进水前池→辅机冷却水泵→冷却水压力进水管→主厂房闭式换热器→冷却水压力回水管→机力冷却塔→滤网→前池。

湿式冷却方式时全厂辅机冷却水量为4540m3/h，其中包含本期空压机冷却用水120 m3/h。

3.1.1 主厂房外辅机冷却水系统配置

（1）机械通风湿式冷却塔。

型式：逆流式机械通风冷却塔；进水水温：39℃；出水水温：≤33℃；冷却水量：1850m3/h；淋水面积：144m2；平面尺寸：12.0m×12.0m；水池深度：2m；冷却塔风筒材料：玻璃钢；风机直径：Ф7000mm；电机功率：55kw（变频电机）；轴功率：47KW；数量：3段。

（2）辅机冷却水泵。

型式：单级双吸卧式离心泵；流量：2300m3/h；扬程：40m；电动机功率：400kW；轴功率：340 kW；电压：6000v；数量：3台（两运一备）。

（3）辅机冷却水管道。

辅机冷却系统采用扩大单元制，每台机组各设1根DN800的辅机冷却水供水管及回水管。

3.1.2 主厂房内辅机冷却水系统配置

主厂房内辅机冷却水系统采用大开式、小闭式循环冷却水系统。

开式冷却水设一根冷却水进水母管和一根排水母管，设置一台电动旋转滤网，为主机冷油器、给水泵汽轮机冷油器、机械真空泵冷却器和闭式循环冷却水热交换器提供冷却水，冷却水水源工业水。主厂房内单台机开式辅机冷却水量约2210t/h。

闭式循环冷却水系统，对汽机、锅炉各辅机提供冷却水。闭式循环冷却水系统采用除盐水作为补水水源，设1台10m3闭式水膨胀水箱。 系统共设2台100%容量互为备用的闭式循环冷却水泵，闭式水热交换器采用两台65%板式换热器。闭式循环冷却水系统总水量约为1750 m3/h。

3.2 方案二：主厂房内采用闭式系统的半干半湿方案

如前述，本方案的运行方式：（1）寒冷时期，主机间冷塔出水温度≤33℃，满足辅机冷却水水温要求。湿式机械通风冷却塔及厂区辅机冷却水泵房内的辅机水泵停运，主厂房内辅机设备及除灰空压机冷却水均由主机间冷塔出水提供。（2）除寒冷时期外，主厂房内大闭式循环冷却水系统与机械通风冷却塔的辅机冷却水通过主厂房内的板式换热器进行热交换。主厂房内大闭式系统采用除盐水作为冷却水源。全厂空压机冷却水也由主厂房内大闭式系统除盐水提供。

此方案两台机需主厂房外机力塔或主机间冷系统提供的总冷却水量约4720 m3/h，其中包含全厂空压机所需冷却水量120 m3/h。

3.2.1 辅机冷却水系统配置

3.2.1.1 主厂房外辅机冷却水系统配置

（1）机械通风湿冷塔。

型式：逆流式机械通风冷却塔；进水水温：39℃；出水水温：≤33℃；冷却水量：1900m3/h；淋水面积：156.25m2；平面尺寸：12.5m×12.5m；水池深度：2m；冷却塔风筒材料：玻璃钢；风机直径：Ф7000mm；电机功率：75kw（变频电机）；轴功率：50KW；数量：3段。

（2）辅机冷却水泵。

型式：单级双吸卧式离心泵；流量：2250m3/h；扬程：43m；电动机功率：450kW；轴功率：370kw；电压：6000v；数量：3台（两运一备）。

（3）厂外辅机冷却水管道：同方案一。

3.2.1.2 主厂房内辅机冷却水系统配置

主厂房内辅机冷却水系统采用闭式循环冷却水系统，对汽机、锅炉各辅机提供冷却水。闭式循环冷却水系统采用除盐水作为补水水源。每台机组设1台10m3闭式水膨胀水箱，设2台100%容量互为备用的闭式循环冷却水泵，闭式水热交换器采用两台65%板式换热器。闭式循环冷却水系统总水量初步估算约为2330m3/h 。

4 经济比较

4.1 初投资比较

4.2 运行比较

4.2.1 耗电

4.2.2 耗水

由以上数据可见，方案二全年耗电费用155.52万元；方案一辅机冷却水系统运行全年耗电费用为155.26万元。两个方案的耗电费用相差0.26万元。方案二全年耗水费用75万元/年；方案一辅机冷却水系统运行全年耗水费用为108.6万元/年。方案二较方案一耗水费用节约33.6万元/年。

4.2.3 年运维费用比较

由上表数据可见，方案一与方案二系统相比较，初投资节省25.4万元，年运行费用多33.34万元，年总费用多29.64万元。

5 结论

通过对两种方案经济技术比较，方案二初投资较方案一略高为25.4万元，年耗电费用相当，但是方案二；每年总费用比方案一节约29.64万元，若按照使用寿命20年计算，节约运维成本约592.8万元；方案二比方案一每年节水7.47万吨，节水效果显著；在环境气温较低时，按方案二系统设计对间冷塔防冻工作有帮助。

因此，神华国神准东电厂工程辅机冷却水系统运行方式采用冬季辅机机械通风冷却塔停运辅机冷却系统切换到主机间冷系统即半干半湿方案，无论从经济性，还是节能减排均是可行的。即降低了运营成本，并在节能减排方面效果显著。

参考文献：

[1]王忠平，吴文浩，童家麟.基于单耗理论分析吸收式热泵系统热经济性[J].区域供热，2012（06）.

[2]舒斌，戚永义，孙士恩，周崇波，何晓红.参数变化对LiBr吸收式热泵性能的影响[J].节能，2012（07）.

[3]王红霞.供热计量收费之后的控制调节问题[J].区域供热， 2012（02）.

[4]朱启保.吸收式熱泵技术在电厂冷却水系统中的应用[J].有色冶金节能，2010（05）.

[5]大中型火力发电厂设计规范[S].（GB50660-2011）.