浅谈火力发电厂密闭式循环冷却水系统的应用和设计

周　岚（南京汽轮电力工程设计院,南京　210039）

浅谈火力发电厂密闭式循环冷却水系统的应用和设计

周岚
（南京汽轮电力工程设计院,南京210039）

摘要：对比阐述了密闭式水循环冷却系统相较其他冷却水系统的优缺点，举例分析了密闭式循环冷却水系统在火力发电厂中的应用场合和设计要点。

关键词：冷却水系统;火力发电厂;密闭式循环冷却

冷却水系统主要分为直流冷却水系统。顾名思义，直流冷却水系统即冷却水经过换热后直流排出，循环冷却水系统则是对冷却水进行循环利用[1]。直流冷却水系统由于其设备投入较少，管路设计简单，在过去相当一段时间内，火力发电厂的冷却水系统以直流冷却水系统为主。然而，该系统的使用局限性在于：火力发电厂的冷却水耗用量巨大，换热过后排出的大量冷却水会对天然水体造成热污染，同时，在水资源不够丰富的地区，也很难供应足够水量的满足水温要求的水源作为冷却水。因此，在火力发电厂中，除海滨电厂使用海水直流冷却外，早期建设的一些使用直流冷却水系统的机组大都已经得到了改造实现冷却水的循环利用。

在冷却水的循环利用系统中，又分为敞开式循环冷却水系统和闭式循环冷却水系统。敞开式循环冷却水系统即换热后的冷却水通过冷却塔或冷却水池等直接与大气接触实现降温。密闭式循环冷却水系统是冷却水被封闭于冷却设备和冷却水管路之中，通过冷却设备间接与冷却介质接触实现降温[2]。敞开式循环冷却水较密闭式循环冷却水而言有较大的冷却水量处理能力，目前大多数火力发电厂的冷却系统采用敞开式循环冷却水系统。但是，随着不同地域对于火力发电厂建设需求的出现，为了打破水资源或者是淡水资源严重缺乏地区建设火力发电厂的局限性，密闭式循环冷却水系统在火力发电厂中的应用不可小觑。

目前密闭式循环冷却水系统在火电厂主要有两种应用场合：一是严重缺水地区采用空冷系统冷却汽轮机的凝气，或者是淡水资源严重缺乏地区采用海水直流冷却汽轮机的凝气，其余辅机、设备轴承等冷却水采用密闭式循环冷却系统。二是为了防止敞开式循环冷却水系统中冷却水水质变差而影响一部分被冷却设备的使用寿命，单独将这些设备组成一个冷却水水质更为有保障的的密闭式循环冷却系统。

下面，以印尼某2x60MW全凝热电厂的设计为例，系统介绍火力发电厂中密闭式循环冷却水系统在淡水资源严重缺乏地区的应用。

该电厂所在区域淡水严重缺乏，海水经过预处理后，采用两级反渗透+混床除盐系统。厂区所需生活用水来自两级反渗透出水。电厂凝汽器设计冷却水量为25480m3/h，采用海水直流冷却系统。空冷器、冷油器冷却水量为1000m3/h，其余各种辅助机械设备工业用水量为70m3/h，采用密闭式循环冷却水系统。密闭式循环冷却水补水取自电厂除盐水，补水量以冷却水量的0.5%计算，约为6m/h。

密闭式循环冷却水系统由高位回收水箱，密闭式循环冷却水泵、水-水换热器和系统供回水管路组成。系统采用母管制，由密闭式循环冷却水泵经由循环冷却水供回水母管将密闭式循环冷却水送至各冷却水用水点系统。经过各被冷却设备升温后的冷却水再经由密闭式循环冷却水回水母管进入水-水换热器被冷却后进入高位回收水箱。循环供回水管道流速取2m/s，设计管径为DN450。水-水换热器的冷却采用海水直流冷却。

该系统的设计要点如下：

1　密闭式循环冷却水泵的选型及备用

系统处理水量为1070m3/h，共有两套发电机组，故密闭式循环冷却水泵不应少于两台，综合经济性并考虑一定裕量，选用单台流量为600m3/h的水泵共三台，两用一备。水泵扬程根据最不利供水点所需要的扬程确定。

2　冷却设备的选型及备用

冷却设备应选用密密闭式，选用两台容量100%的管程水-水换热器，循环冷却水走壳程，直流海水走管程，管程应采用耐海水腐蚀的材质，如双相不锈钢、钛钢合金等。

3　高位回收水箱的选型及备用

系统设置高位回收水箱,用于容纳系统补水、接受系统回水、为循环水泵吸水创造条件。水箱的容积按照系统处理水量的10%确定，水箱的清洗检修可在电厂机组检修期间进行，不设备用。箱体设化学药剂加入口。采用充入氮气的方法来保持水箱内外压力的平衡，并且达到隔绝空气的效果。

4　管道材质与防腐

系统管道材质可采用低碳钢材质，事先预膜处理，并在运行时通过投加阻垢剂、缓蚀剂等防止管道腐蚀结垢。

5　设备布置

由于密闭式循环冷却水系统的供水和用水点均来自于主厂房，系统设备布置于主厂房内或者主厂房附近，可大大缩短管道布置长度，节约管道用量，减少管道阻力损失。

6　系统控制

密闭式循环冷却水系统的控制点主要有水-水换热器进出水口的流量、压力和温度控制，高位回收水箱的液位控制、系统补水流量控制。高位回收水箱的液位与补水调节阀连锁，根据液位高低控制补水和氮气充入量。

参考文献：

[1]朱月海.循环冷却水[M]．中国建筑工业出版社，北京：朱月海，2008:10-100．

[2]汪光宁.密闭式循环冷却水系统的应用[J]水泥技术，2010(01):34-35．

作者简介:周岚(1987-)，女，瑶族，湖南永州人，本科，助理工程师，主要从事：火力发电厂给排水的设计工作。