【摘　要】本文将根据国内某工程条件，对常规岛的闭式水系统方案和闭式水余热利用方案进行综合比较，选择最合适的方案。
 
【关键词】冷却水；闭式
 
一、闭式循环冷却水余热利用的意义 

闭式循环冷却水系统（以下简称闭式水）是火力发电厂必不可少的重要热交换系统之一，担负着冷却锅炉、汽轮机、发电机及其辅机设备的任务。传统的火力发电厂利用开式循环冷却水（以下简称开式水）作为冷却水，将闭式水系统的热量排往开式水系统，浪费了宝贵的热能。
 
二、闭式水余热利用系统方案
 

1. 闭式水量统计.最大闭式水流量取最大运行流量的1.1倍约为1600t/h。

 

2. 闭式循环冷却水温升的确定

 
在主辅机的技术规范书及技术协议中，一般要求闭式循环冷却水的设计水温为38°C，温升为5°C，但通过对已运行机组的调研，在夏季满负荷运行时的闭式水温升仅有3.7°C，即回水温度41.7°C。
 
3.常规闭式水系统设计。常规的闭式水系统包含2台65%容量闭式水换热器，取消开式水泵，选择阻力小的管式换热器。开式水直接来自循环水母管，经过闭式水换热器换热升温后排至循环水回水母管，进而排入大海。闭式水侧设有2台100%容量的闭式水泵，将闭式水回水(温度约为41.7°C)送入闭式水换热器冷却到38°C以下后，再分配到各被冷却用户；在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管进入闭式水泵，构成完整的闭式水循环。将常规系统设计作为方案一。
 
4.闭式水余热利用方案。保留原有2台闭式水换热器的基础上增设1台闭式水余热利用换热器，与原有换热器并联设计，新增的闭式水余热利用换热器以凝结水作为冷却介质，回收闭式水热量。以闭式水余热利用方案为方案二。
 
闭式水泵将各用户汇集的热回水(温度约为41.7℃)通过闭式水泵升压送至闭式水-凝结水换热器（管壳式，换热面积800㎡，换热量6.53MW）的低压侧（1600t/h，1.0MPa，水阻4.3KPa，进口41.7℃出口38℃），将闭式水温度降到38℃以下再分配到各被冷却设备，在各设备的换热器吸收了热量后再汇集到热回水母管回到闭式水泵，构成完整
的闭式水循环。高压侧的凝结水在吸收闭式水余热后温度将会升高（720t/h，3.5MPa，水阻3.9KPa，进口32℃出口39.9℃）。
 
由于闭式水及凝结水的温度相差不大，换热器端差应至少保持3℃，即只有当凝结水温度小于32℃时，才可以投用闭式余热利用换热器。凝结水温度大于33℃时，将可能造成闭式水的温度超过38℃，影响各用户的冷却效果。在凝结水温大于32℃时，应打开系统中原有的闭式水换热器的开式水侧及闭式水侧阀门，使开式水投入冷却闭式水，再退出闭式水余热利用换热器的运行。经计算，当海水温度达到19.2℃时，凝结水温约为32℃(凝汽器背压约4.76kPa)，当海水温度低于20℃时，闭式水余热利用换热器即可投入运行。工程所在地除6～8月这三个月外，海水平均温度均小于19.2℃。
 
5.技术经济比较。对是否增设闭式水—凝结水换热器方案作技术经济分析。
 
方案一：常规闭式水系统。
方案二：闭式水余热利用方案。
初投资比较
方案二由于增加了闭式水余热利用换热器、相关的管道、阀门等，单台机组大约增加费用100万元。
 
三、运行费用比较
 
1.节煤效益。闭式冷却水系统从各冷却水设备吸收的总热量约为6.53MW，该热量通过凝结水加热器回收后，可使8号低压给水加热器的凝结水进口温度增加约7.9℃，可减少8号低压给水加热器抽汽量约2.72kg/s，降低热耗2kJ/kWh，对应减少标煤耗约0.073g/kWh。所在地除6～8月以外的9个月中海水温度均低于20℃，（对应凝结水温度低于32℃），可以投入余热利用换热器。利用小时数为5500小时，因仅有9个月可以投入闭式水余热利用换热器，等效的利用小时数为4125小时，含税标煤价格803元/t，每年节煤效益约为8.46万元。
 
2.厂用电的效益。两个方案的闭式水量及闭式水泵扬程基本不变，因此，两个方案的闭式水侧的厂用电不变。方案二采用凝结水冷却方式，凝结水
流量720t/h，由于凝结水系统多了一级余热换热器，阻力增加约5m，在余热换热器投入的9个月中增加厂用电约48.6MWh，运行费用增加1.92万元。当余热换热器投运后，方案二节省了开式水，开式水直接来自循环水，而循环水泵为定速泵，节省的循环水基本都被输送到凝汽器，有利于凝汽器降低背压，提高机组运行能力。采用方案二后，年运行费用增加1.92万元。
 

3. 两种方案年费用比较。两种方案采用最小年费法进行技术经济比较，选取最优方案。

 
年费用是计及资金时间价值的动态理论，用一个固定费用率f将投资、折旧、利息、税金、管理（人员工资和待遇）、保险等费用，平均分摊到电厂投产后至还贷折旧完毕期间的每一年之中，并加上年运行费用。其表达式为：
 
NF=f×Z0+U0
NF：年费用
 
f：固定费用率，电力规划总院为了投标横向比较有可比性，避免标准不一致，除非有明确指定之外，规定固定费用率统一取f＝0.17，至今仍可适用，因此本工程也取f=0.17。
 
Z0：设备投资，但省略去相同的设备运输、安装工程费用等。
 
U0：运行费，按定义应包含电耗费、小修费、用水费、材料费等等。
 
经计算，采用闭式循环冷却水余热利用，每年能节约6.54万元的运行费用，但是对于初投资年费用17万元来说，运行期内难以收回成本。
 
四、结论
 
设置闭式水余热利用换热器可降低热耗2kJ/kWh（对应减少标煤耗约0.073g/kWh，每年节煤效益约为8.46万元），可减少海域的温排水污染，符合当前节能减排的要求，但采用闭式循环水余热利用后的初投资在短期内无法收回，因此是否采用闭式循环冷却水余热利用方案有待商榷。
 
参考文献：
 
[1]刘媛媛,隋军,刘浩.燃煤热电厂串并联耦合吸收式热泵供热系统研究[J].中国电机工程学报,2016(22).