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某工程海水脱硫对循泵扬程影响的解决方案

北极星环保网来源:电力设备 程国杰2017/9/23 8:22:08我要投稿

北极星环保网讯:本文对某电站海水脱硫系统中曝气池的设置,引起循泵扬程升高的问题,从整体最优角度出发,分析了虹吸井和曝气池合并设置的必要性、曝气池水位变化对脱硫系统的影响以及曝气池水位设计标准等问题,并通过对曝气池中的堰的多方案计算,提出了适合其工程应用的方案。

关键词:海水脱硫;曝气池;循环水泵;虹吸井;堰

1概况

某电站建设规模为2×622MW亚临界国产燃煤发电机组,凝汽器冷却采用海水一次直流冷却系统,烟气脱硫采用海水脱硫系统,脱硫用海水取自循环水系统排水。厂址标高为3.5m(绝对高程,以下同),P=1%高潮位1.64m,P=50%高潮位1.34m。

2问题

在初设阶段,设计院设计的虹吸井堰顶标高为0.9m,并且循泵按此设计招标订货。后在与脱硫厂家配合过程中,决定将虹吸井和脱硫曝气池合并设置。合并后。如果维持原堰顶标高0.9m,则曝气池内水位变幅较大(变幅1.6m),导致脱硫曝气水量不稳定,达不到曝气效果,脱硫厂家建议按堰顶标高3.4m来设计曝气池。这样就导致循泵扬程提高了2.5m,采购的设备不能满足要求。

3分析

3.1虹吸井和曝气池合建

根据海陆高差(厂区标高和海水水位)的不同,采用海水脱硫的电厂,曝气池和虹吸井可合并设置,也可分开设置。分开设置的工程,厂址高差相对较大,曝气池的水位标高对虹吸井的堰上水深影响较小或没影响;反之如果曝气池的水位标高对虹吸井堰上水深影响较大,那么虹吸井的堰也就失去了作用。基于此,合并设置就有了先决的条件,一般采用合并设置的工程,海陆高差相对较小。

以厦门嵩屿电厂二期工程为例,在校核海水曝气池水位标高时发现,其设计值已经高出虹吸井水位,并且高出了室外地面,导致虹吸井在高水位运行时会大量溢水。经专家评审,认为厂址标高较高,曝气池抬高虹吸井水位高度有限,循环水泵扬程可以满足要求,对虹吸井溢水问题,采用虹吸井加盖密封来解决。

曝气池和虹吸井合并设置的优点是,减少了土建投资费用;缺点是,增加了凝汽器出口到曝气池的管道长度,相应增加了压损。本工程厂址海陆高差较小,具有合建的先决条件,同时增加压损有限(约0.407m,约262.4KW),适宜采用合并建设方案。

3.2曝气池水位变幅的影响

在机组正常运行条件下,海水脱硫需要的海水量也是一定的,如果曝气池水位存在变幅的话,海水升压泵的净扬程就会发生变化。当水位比设计值高时,净扬程小,升压泵水量变大,曝气池内水位升高,曝气风机的风量、风压就要加大,才能达到曝气效果,反之亦然。

经分析可得,曝气池内的水位保持设计水位不变,对脱硫系统运行是最优的。当水位变化时,海水升压泵随之变化的特性,符合设备本身的特性曲线,设备适应性强;曝气风机随之变化的特性,有悖于设备本身的特性曲线,适应性差,需要考虑调节措施才能满足要求。但是不论设备适应能力如何,曝气池内较大的水位变幅,均会严重影响脱硫系统的稳定运行。曝气池内水位设计受厂址标高和海水潮位双重因素影响,由此可见,确定合理的曝气池设计水位是整个系统的关键。

3.3曝气池的水位标准

曝气池的水位设计标准,目前无规范可循,一方面,环保排放指标(不允许曝气池达不到曝气效果)是没有保证率概念的,是硬性指标;另一方面,曝气池作为循环水系统中的构筑物,其设计标准不可避免的受设计标准影响,存在保证率概念。应尽量以提高保证率,来满足环保要求。

以山东华能日照电厂为例[2],其海域P=1%高潮位为3.24m,P=10%高潮位为2.03m,一期工程海水脱硫曝气池水位按P=10%高潮位设计。据脱硫设计单位介绍,国内以往设计的海水脱硫工程,均按10%高潮位设计(循环水系统排水按P=1%高潮位设计),投运后一般电厂均未反映运行中出现过问题,单日照一期脱硫工程,2010年投运后遇到3次高潮位时,曝气池水位超高造成短时不能正常运行的问题。为了保证二期脱硫系统可靠运行,日照电厂二期脱硫曝气池水位标高按P=1%高潮位设计。

分析日照电厂海域潮位,发现其P=1%高潮位与P=10%高潮位相差较大(1.21m),不同重现期间存在较大水位差,是造成设计采用标准不合适的主要原因。具体到本工程,P=1%高潮位为1.64m,P=50%高潮位为1.34m,也就是说高潮位仅差0.3m,建议本工程按P=1%高潮位来确定曝气池水位。

3.4曝气池的堰顶标高

本工程堰顶标高,可以通过调整堰的高度和宽度,来控制堰前水位的变幅,将堰前水位变幅控制到最小或脱硫厂家能接受的程度,同时不至于使循泵扬程增加过多,这样的方案应该是最优的。按曝气池宽度40m和规范[1]方法,进行多方案计算,见下表:

从结果来看,堰顶标高2.0m时,堰前运行水位接近地面标高,同时堰前水位变幅和增加的循泵电耗(平均到4台泵,每台183.1KW)均可接受,应该是本次计算中最优的结果。

4总结

随着应用海水脱硫工程的增多,海水脱硫系统设置影响循环水系统的问题也逐渐突出,例如对循环水量的影响、对循环水泵扬程的影响等。将海水脱硫系统整体纳入到循环水系统设计中,统筹考虑相互影响,从两套系统整体最优、最经济的组合出发,应该是今后应用海水脱硫工程的发展趋势。

本工程海水脱硫系统影响循环水泵扬程的解决方案,为海水脱硫工程在系统设置、设计标准和问题解决思路上提供了借鉴作用。

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