海滨火电机组与内陆火电机组冷却水系统对比与分析

李　麟，陆　杰，黄建钱，焦世荣

(1. 上海电力建设启动调整试验所，上海　200031；2. 神华神东电力重庆万州港电有限公司，重庆　404027；3. 神华福能发电有限责任公司，福建 泉州　362000)



海滨火电机组与内陆火电机组冷却水系统对比与分析

李麟1，陆杰1，黄建钱2，焦世荣3

(1. 上海电力建设启动调整试验所，上海200031；2. 神华神东电力重庆万州港电有限公司，重庆404027；3. 神华福能发电有限责任公司，福建 泉州362000)

摘要：循环冷却水系统在火力发电厂中起着维持凝汽器真空度、保证辅机部件安全运转的重要作用。以新建的2×1 000 MW神福鸿山电厂和神东万州电厂为原型对海滨火电机组与内陆火电机组的冷却水系统进行细致的对比，讨论了以海水为循环水源的海滨电厂和以淡水为循环水源的内陆电厂在循环水系统、开式水系统、闭式水系统以及相关设备方面的差异，并结合这些差异分析了各自的优势。

关键词：1 000 MW机组；冷却水系统；内陆电厂；海滨电厂

循环冷却水系统在火电工程中有着十分重要的地位[1]。近年来，随着大型燃煤机组能耗的不断降低、新型脱硫脱硝技术的成熟运用，大规模燃煤机组获得了快速的发展。燃煤机组根据冷却水的不同，主要可以分为以淡水为冷却水源的内陆机组以及以海水作为冷却水源的海滨机组。

内陆机组与海滨机组在设计、建设、安装以及调试过程中有着很多的不同。其中最大的差异在于冷却水系统的不同，在这方面，有诸多工程师进行了论述[2-5]。本文选取采用海水作为循环冷却水源的神福鸿山电厂以及采用淡水为冷却水源的神东万州电厂为例，对大功率的海滨电厂以及内陆电厂在冷却水系统的差异进行对比分析，旨在为后续的研究提供参考。

1电厂冷却水系统

电厂的冷却水系统主要分为循环水系统、开式水系统以及闭式水系统。循环水系统作为电厂向外界散热的介质以完成电厂与环境间的热量交换，开式水为循环水经进一步过滤得到，闭式水通常为经过化学处理后的除盐水[6]。

出于设备保护的考虑，电厂通常采用品质更好的闭式水作为重要辅机的冷却用水。但由于开式水温度更低，在其品质足够好的前提下，对于设备换热来说，开式水有着更好的冷却效果[2-4]。因此，在电厂冷却水系统的设计中，常根据厂址情况与循环水水质条件对冷却水系统进行差异性设计，以提高电站系统的性能效率。

2冷却系统设计方案及对比

神福鸿山电厂和神东万州电厂均为2×1 000 MW超超临界燃煤发电机组，其分别由与华北电力设计院与西南电力设计院设计。神福鸿山电厂水源为台湾海峡海水，神东万州电厂冷却水为三峡库区地表淡水。两者的水源虽有着不同的特性，但是通过过滤与加药等的处理，水质均达到技术规程的要求[7]。图1、图2分别为神福鸿山电厂与神东万州电厂的冷却水系统示意图。

图1　神福鸿山电厂冷却水系统示意图

图2　神东万州电厂冷却水系统示意图

由图1和图2可以看出，两者在冷却水系统设计、辅机设备的选择这方面有着明显的不同，以下就循环水系统、开式水系统、闭式水系统等三个方面进行对比分析。

2.1循环水系统

鸿山电厂循环水系统采用单元制直流供水系统，如图3所示。海水由闸门前池进入循泵吸水池，经过滤、加药处理后进入循环水系统对主机以及引风机小机凝汽器进行冷却，此外支路经开式水过滤器后向进入开式水系统冷却开式水用户，最终汇入循环水回水母管经由虹吸井排入大海。

图3　神福鸿山电厂循环水吸水口实景

神东万州电厂循环水系统为带逆流式自然通风冷却塔的扩大单元制供水系统。神东万州循环水源泵船实景如图4所示。淡水最初经泵船进入循环水系统，循环水一部分对主机以及给水泵小机凝汽器进行冷却，另一部分经过电动滤水器进入开式水系统，最终汇入循环水回水母管，进入高位集水冷却塔冷却后进入循泵吸水池进行再循环。

图4　神东万州循环水源泵船实景

两者在循环水系统的设计上有着诸多的不同，其主要体现在如表1所示。

表1　鸿山电厂与万州电厂循泵设置参数对比

鸿山与万州电厂循泵均为立式混流泵：鸿山循环水为海水，设计温度为20～33℃；万州循环水为淡水，设计水温为5～35℃。鸿山循环水通过循泵前旋转滤网、凝汽器前二次滤网进行过滤。万州循环水则通过泵船吸口处进行水质过滤。

在循环水用户方面，鸿山电厂主要有配备了二次滤网和胶球清洗装置的主机凝汽器及引风机小机凝汽器、小机真空泵热交换器；万州电厂主要有配备了配置胶球清洗装置的主机凝汽器及给水泵汽轮机凝汽器。

2.2开式水系统

由于鸿山电厂循环水为具有一定腐蚀性的海水，其在开式水系统的设计上尽量减少了开式水用户[2，3，7]。万州电厂的开式水水质较好，其开式水系统设计得更加复杂，如表2所示。

表2　鸿山电厂与万州电厂开式水系统对比

鸿山电厂开式水水质由开式水滤网保证，主要用户只有闭式水换热器以及主机真空泵换热器。万州电厂开式水清洁度由电动滤水器保证，主要用户有闭式水热交换器、大机、小机冷油器，大机、小机真空泵换热器，电泵油冷器，氢冷器，凝泵电机以及定冷水冷却器。

2.3闭式水系统

鸿山电厂和万州电厂的闭式水系统水源均为经过化学处理的除盐水，两者对比如表3所示。

表3　鸿山电厂与万州电厂开式水系统对比

鸿山电厂闭式水系统水质由闭式泵入口滤网保证，主要用户有密封油真空泵、氢气干燥装置冷却器，氢冷器，主机油冷器，磨煤机及各类风机油冷器，烟气换热器最小流量泵密封冷却用水，空预器轴承以及炉水循环泵。

万州电厂闭式水系统的清洁度由闭式水泵前滤网保证。其用户主要有凝泵轴承、氢气干燥器、密封油真空泵，低加疏水泵，电泵前置泵机械密封，电泵，汽泵前置泵密封，磨煤机及各类风机油站、空预器油站、空预器火灾探头、密封风机轴承箱，轴承油站。

3冷却水方案分析

(1)在电厂热力性能方面，鸿山电厂由于采取温度随环境影响较小的海水作为冷却水，在高温天气下有着更好的稳定性，相对于万州电厂有着更为稳定的冷却水源。万州电厂循环水系统虽然可适时地进行循环水换水，但在高温天气下，其循环水温度容易随着循环的进行而温度升高。相对来说，鸿山电厂冷却水系统在夏季更有利于凝汽器部分形成稳定的真空度，有助于机组稳定运行。

(2)在环境友好性方面，万州采用淡水循环的方式，对外部环境影响相对较小；而鸿山电厂采用海水循环水的冷却方式，由于其是开放式循环水系统，循环水回水经沉淀等处理后排往大海，对环境有着一定的影响。

(3)在冷却水系统设计方面，鸿山电厂的循环水系统设计更为复杂，管道有防腐涂层，凝汽器管束以及闭式水换热器管束采用钛管，相关设备部件也采用了如316L类的防腐蚀材料。但在辅机设备的配置方面，鸿山电厂由于开式水用户少、采用管式换热器等原因未设置开式泵等设备，因此减少了工程成本并且节约了能耗。

表4为两电厂闭式水热交换器对比表格，可以看出，两者在闭式水换热器方面有着很大的差异：鸿山电厂采用的是压降更小的管式换热器，通过采用耐腐蚀材料，换热器管侧通海水、壳侧通闭式水的改进设计来降低海水对换热器的腐蚀。万州电厂由于开式水水质更好、不易结垢，其采用了换热效率更高的板式换热器，但是由于板式换热器压降较大、需要开式水泵为开式水增压以满足换热效果，这也增加了工程成本。

表4　鸿山电厂与万州电厂闭式水换热器对比

最后在启动调试与维护方面，万州电厂冷却水系统的调试与维护过程中操作自由性更大。考虑在海水对管道的腐蚀性，鸿山电厂在启动调试与检修维护阶段，在查漏以及相关管道维护等方面需要更多的考虑。

4结语

采用海水直排的神福鸿山电厂与采用高位冷却塔结构的神东万州电厂的冷却水系统各有优势。鸿山电厂在冷却水系统辅机装备方面有着一定的经济性，另外由于海水温度有着较好的稳定性，其冷却水系统温度相对有着更好的稳定性，有利于凝汽器取得更稳定的冷凝效果。而万州电厂在环境友好性方面有着更为优秀的表现，由于循环水系统为淡水水源，其在辅机设备及管道设计方面更加简洁，并且在启动调试与日常维护中操作更加方便。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家发展与改革委员会.火力发电工程建设预算编制[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]周银芳. 火电厂冷却水系统设计与优化[J]. 中国电力教育, 2011(24)：108-110，121.

[3]赵丹. 浅析电厂冷却水设置方案的优化[J]. 中国城市经济, 2012(2)：226.

[4]马新红，刘斌. 浅析主辅机设备冷却水设置方案的比选[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2014(8)：78-80.

[5]马俊杰，周萍. 热电厂辅助冷却水系统方案比较[J]. 新疆电力技术, 2010(2):82-83.

[6]叶涛.热力发电厂[M] .北京：中国电力出版社，2009.

[7]中国电力建设工程咨询公司，DL5000-2000，火力发电厂设计技术规程[S].北京：中国电力出版社，2001.

(本文编辑：严加)

Comparative Analysis of the Cooling Water System in Seaside Power Plant and Inland Power Plant

LI Lin1, LU Jie1, HUANG Jian-qian2，JIAO Shi-rong3

(1. Shanghai Power Construction Startup & Testing Institute，Shanghai 200031，China;2. Shenhua Shendong Power Chongqing Wanzhou Power Co., Ltd., Chongqing 104027, China;3. Shenhua Funeng Power generation Co., Ltd., Quanzhou 362000, China)

Abstract:Power plant cooling water system plays an important role in maintaining condenser vacuum and securing auxiliary components operation. Based on the newly-built 2×1000MW Shenfu Hongshan power plant and Shendong Wanzhou power plant, this paper gives a detailed comparative analysis of the cooling water system in seaside power plant with seawater as circulating water and inland power plant with fresh water. It studies the differences and advantages in the closed and opened water system, and their related equipments.

Key words:1000MW units; cooling water system; inland plant; coastal plant

DOI：10.11973/dlyny201602018

作者简介：李麟(1988)，男，硕士，工程师，从事电站性能及节能技术。

中图分类号：TM621.8

文献标志码：A

文章编号：2095-1256(2016)02-0234-04

收稿日期：2016-02-13