一种热电厂循环水耦合系统的制作方法

1.本实用新型涉及热电厂循环水供水技术领域，尤其涉及一种热电厂循环水耦合系统。


背景技术：

2.某工程一期建设规模为2
×
330mw国产亚临界参数热电联产燃煤机组，机组循环冷却水水源为海水。循环水取水口设于厂区循环水泵房南面的防波堤外近岸取水，循环水泵房位于一期主厂房东南侧约253m处。取水口与循环水泵房进水前池喇叭口之间采用3.6m
×
3.6m钢筋混凝土箱涵，循环水泵房与汽机房的凝汽器之间的压力供水管采用预应力钢筒混凝土管和焊接钢管，汽机房的凝汽器至虹吸井之间的排水管采用焊接钢管，虹吸井至排水连接井采用双孔为2.6m
×
2.6m的现浇钢筋混凝土自流排水暗沟；排水连接井后采用3.6
×
3.6m排水箱涵。
3.在一期的基础上，计划新建二期2
×
400mw(f级)热电联产燃机机组，对于二期燃机机组循环冷却水可选用常规循环水系统配置方案，1台400mw级机组配置5座处理水量为6100m3/h的机械通风冷却塔、2台循环水泵、1根进排水钢管，循环水泵采用立式斜流泵，室外布置。循环供水系统供水流程为：循环水泵房前池
→
循环水泵房
→
压力进水管
→
凝汽器
→
压力排水管
→
机械通风冷却塔
→
自流暗沟
→
循环水泵房前池，系统采用扩大单元制供水。
4.常规循环水系统配置方案的循环水水源采用原水补给水，淡水消耗大；需增加10座机械通风冷却塔，1座4泵循泵房，塔体工程量及地基处理的工程量大；需对4泵10塔进行维护，厂区布置占地面积大，噪音影响大，需增加降噪设施。初投资高，年运行费用高，年费用高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种热电厂循环水耦合系统，以解决选用常规循环水系统配置方案存在的厂区布置占地面积大，噪音影响大，初投资费用高，运行维护费用高的技术问题。实现一期热电联产燃煤机组和二期新建热电联产燃机机组冷却循环水耦合，节约淡水资源，降低资金投入，提升经济效益。
6.为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例提供了一种热电厂循环水耦合系统，应用于有两期热电联产工程项目的冷却循环供水，所述系统包括：共用单元、配套单元和耦合水量调节单元；
7.所述共用单元包括：依次连接的取水口、自流引水涵、循环水泵房进水前池和循环水泵房；以及依次连接的排水连接井和排水口；
8.所述配套单元包括2组，每组配套单元均包括：依次连接的压力供水管、凝汽器、虹吸井和自流排水管；每组所述配套单元对应一期热电联产工程项目；
9.所述循环水泵房分别连接每组配套单元中的压力供水管，每组配套单元中的自流
排水管分别连接所述排水连接井；
10.所述耦合水量调节单元包括：多个电动流量调节阀、控制模块、工况探测模块；所述各电动流量调节阀安装在各压力供水管上，均与所述控制模块连接，所述控制模块与工况探测模块连接。
11.在进一步实施例中，所述每一期热电联产工程项目包括两组燃煤或燃机机组，所述每组配套单元的压力供水管和自流供水管的数量和所述每一期热电联产工程项目的燃煤或燃机机组的数量相对应。
12.在进一步实施例中，所述各压力供水管和自流排水管的管径为dn2000。
13.在进一步实施例中，所述同一期热电联产工程项目的进水管之间安装有联络阀门。
14.在进一步实施例中，所述进水管和回水管为预应力钢筒混凝土管或焊接钢管。
15.在进一步实施例中，所述系统的循环冷却水水源为海水。
16.本实施例提供了一种热电厂循环水耦合系统。本实用新型通过将一期和二期热电联产工程项目循环水系统进行耦合，该耦合系统包括共用单元、配套单元和耦合水量调节单元。共用单元包括依次连接的取水口、自流引水涵、循环水泵房进水前池和循环水泵房，以及依次连接的排水连接井和排水口。配套单元包括2组，每组配套单元均包括依次连接的压力供水管、凝汽器、虹吸井和自流排水管。耦合水量调节单元包括多个电动流量调节阀、控制模块、工况探测模块；各电动流量调节阀安装在各压力供水管上，均与控制模块连接，控制模块与工况探测模块连接。实现一期和二期热电联产工程项目循环水系统耦合，节约淡水资源，降低资金投入，提升经济效益。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例所提供的一种热电厂循环水耦合系统结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例中第一共用单元结构示意图；
19.图3是本实用新型实施例中第二共用单元结构示意图；
20.图4是本实用新型实施例中第一配套单元结构示意图；
21.图5是本实用新型实施例中第二配套单元结构示意图；
22.图6是本实用新型实施例中耦合水量调节单元结构示意图；
23.附图标记：
24.1-第一共用单元；2-第二共用单元；3-第一配套单元；4-第二配套单元；5-耦合水量调节单元；101-取水口；102-自流引水涵；103-循环水泵房进水前池；104-循环水泵房；201-排水连接井；202-排水口；301-一期压力供水管组；302-一期凝汽器；303-一期虹吸井；304-一期自流排水管；401-二期压力供水管组；402-二期凝汽器；403-二期虹吸井；404-二期自流排水管；501-电动流量调节阀；502-控制模块；503-工况探测模块。
具体实施方式
25.下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创
造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1，在本实用新型的实施例中，一种热电厂循环水耦合系统，应用于有两期热电联产工程项目的冷却循环供水，所述系统包括：共用单元、配套单元和耦合水量调节单元。
27.如图1、图2和图3所示，因共用单元包括取水部分和排水部分，故将共用单元分为第一共用单元1和第二共用单元2，其中第一共用单元1包括：依次连接的取水口101、自流引水涵102、循环水泵房进水前池103和循环水泵房104；第二共用单元2包括：依次连接的排水连接井201和排水口202。
28.如图1、图4和图5所示，所述配套单元包括2组，其中第一配套单元3包括：依次连接的一期压力供水管301、一期凝汽器302、一期虹吸井303和一期自流排水管304；该组配套单元对应第一期热电联产工程项目。
29.第二配套单元4包括：依次连接的二期压力供水管401、二期凝汽器402、二期虹吸井403和二期自流排水管404；该组配套单元对应第二期热电联产工程项目。
30.所述循环水泵房104分别连接一期压力供水管301和二期压力供水管401，一期自流排水管304和二期自流排水管404分别连接排水连接井201。
31.如图6所示，所述耦合水量调节单元5包括：多个电动流量调节阀501、控制模块502、工况探测模块503；所述各电动流量调节阀501安装在各压力供水管上，均与所述控制模块502连接，所述控制模块502与工况探测模块503连接。
32.在本实用新型实施例中，共用单元为一期热电联产燃煤机组工程项目已建的外部取排水设施，一期热电联产燃煤机组工程项目的循环水采用海水直流供水系统，且供水能力存在富余。对于二期热电联产燃机机组工程项目的循环水供水方案，本实用新型采用一期热电联产和二期新建热电联产工程项目循环水耦合系统对二期新建热电联产工程项目进行循环水供水。
33.在本实用新型实施例中，通过耦合水量调节单元5对每一期热电联产工厂项目的冷却循环供水量进行控制，耦合水量调节单元5包括：多个电动流量调节阀501、控制模块502、工况探测模块503。在所有的压力供水管道上均安装有电动流量调节阀501，各电动流量调节阀501均和控制模块502连接。控制模块502与工况探测模块503连接，工况控制模块503分别获取一期热电联产燃煤机组工程项目和二期热电联产燃机机组工程项目的工况信息后，并将工况信息发送至控制模块502，控制模块502根据工况信息计算每一期热电联产工程项目冷却循环水的需求量，并根据需求量控制对应的电动流量调节阀501的开度，以对热电联产工程项目的冷却循环水需求量进行控制。并针对不同工况进行精准调控，实现一期热电联产工程项目和二期热电联产工程项目冷却循环水系统的耦合。
34.关于一期热电联产燃煤机组和二期热电联产燃机机组冷却循环水需求量按以下方案进行计算：
35.一期热电联产燃煤机组循环水量计算
36.表1为一期热电联产燃煤机组凝汽量(单台机组)表1
[0037][0038]
根据一期热电联产燃煤机组额定供热工况凝汽量以及设计背压进行循环水系统优化设计，表2为一期热电联产燃煤机组循环水系统需水量。
[0039]
表2
[0040][0041]
循环水泵配置
[0042]
现有循环水泵按一期2
×
330mw机组纯凝工况配置，循环水泵采用立式斜流泵，型号为64lkxb-12型。根据《循环水泵性能试验报告》，试验结论如下：
[0043]
1#循环水泵
[0044]
循环水泵单泵运行时在流量为22713.25m3/h、22425.14m3/h、21872.37m3/h、20807.53m3/h四个试验工况下的泵效率分别为83.93％、83.39％、82.31％、79.13％，工作扬程分别为18.13m、18.42m、18.81m、19.28m，轴功率分别为1376.36kw、1389.72kw、1402.06kw、1422.81kw。
[0045]
循环水泵效率与流量特性公式为：
[0046]
η＝-0.0000005495q2+0.0264188768q-232.6661054763
[0047]
循环水泵工作扬程与流量特性公式为：
[0048]
h＝-0.0000001932q2+0.0078076597q-59.5202679390
[0049]
循环水泵轴功率与流量特性公式为：
[0050]
pa＝-0.0000064342q2+0.2564104129q-1,126.9148061849
[0051]
2#循环水泵
[0052]
循环水泵单泵运行时在流量为24235.24m3/h、24163.28m3/h、23639.68m3/h、22372.96m3/h四个试验工况下的泵效率分别为84.68％、84.57％、83.73％、80.08％，工作扬程分别为17.76m、17.85m、18.14m、18.52m，轴功率分别为1425.83kw、1431.30kw、1437.22kw、1451.48kw。
[0053]
循环水泵效率与流量特性公式为：
[0054]
η＝-0.0000006897q2+0.0346100940q-349.0166819347
[0055]
循环水泵工作扬程与流量特性公式为：
[0056]
h＝-0.0000001755q2+0.0077813665q-67.7472182924
[0057]
循环水泵轴功率与流量特性公式为：
[0058]
pa＝-0.0000030250q2+0.1282606387q+96.0540026761
[0059]
根据上述特性公式，当1#循环水泵扬程为15.1m，流量为24902m3/h，当2#循环水泵扬程为15.1m，流量为26574m3/h，则一期循环水泵总供水能力可达约102952m3/h。
[0060]
由于项目热源稳定，一期机组长期按额定供热工况运行，而一期机组循环水泵按机组纯凝运行工况配置，供水能力有富余。当一期热电联产燃煤机组额定供热时，循环水富余水量为：102952-59040＝43912m3/h。
[0061]
二期热电联产燃机机组循环水需求量
[0062]
结合一期燃煤机组循环水用量，一期额定供热工况下循环水富余水量43912m3/h。二期煤电联产燃机机组工程项目循环水量按一期循环水富余水量43912m3/h考虑，设计工况为性能保证额定供热工况，单机凝汽量为217.2t/h，循环冷却倍率85.9，设计水温29.35℃，设计背压6.86kpa。表3为二期2
×
400mw级燃机机组循环冷却水量。
[0063]
表3
[0064][0065]
冷却倍率：二期燃机机组额定供热工况下为88.7倍，纯凝工况下为45.4倍。
[0066]
从表3可知，二期燃机机组额定供热工况下总循环水量为43912m3/h，当一期热电联产燃煤机组额定供热时，循环水富余水量能够满足二期热电联产燃机机组循环冷却水的需求。
[0067]
在本实用新型实施例中，按照一期热电联产燃煤机组和二期热电联产燃机机组循环水系统耦合进行规划，二期热电联产燃机机组循环冷却水也采用海水直供供水系统，与一期热电联产燃煤机组循环水系统共用取水口101、自流引水涵102、循环水泵房进水前池103、循环水泵房104等取水设施，以及排水连接井201和排水口202等排水设施。以上设施为本实用新型热电厂循环水耦合系统的共用单元。
[0068]
为满足二期热电联产燃机机组循环水的需要，需要新建二期热电联产燃机机组循环水配套单元设施，包括：与二期热电联产工程项目燃机机组数量对应的二期压力供水管401、二期凝汽器402、二期虹吸井403和二期自流排水管404。
[0069]
如图1所示，本实用新型的热电厂循环水耦合系统中，从取水口101取水后，经过自流引水涵102将冷却水引至循环冷却水泵房进水前池103，自流引水涵102采用3.6m
×
3.6m钢筋混凝土箱涵。循环冷却水由循环水泵进水前池103经循环水泵分别送至与循环水泵房
104出口连接的一期热电联产工程项目燃煤机组所对应的一期压力供水管301和二期热电联产工程项目燃机机组所对应的二期压力供水管401。每一期热电联产工程项目包括两组燃煤或燃机机组，一期压力供水管301和一期自流供水管304的数量与一期热电联产工程项目的燃煤机组的数量相对应，二期压力供水管401和二期自流供水管404的数量与二期热电联产工程项目的燃机机组的数量相对应。按照循环水的流量，在本实用新型中压力供水管和自流排水管的管径均为dn2000。在压力供水管上安装有dn2000电动流量调节阀501，根据控制模块502的信号，自动控制电动流量调节阀501的开度，从而调节一期和二期的供水流量，通过调节电动流量调节阀501，使一二期供水量达到平衡。并且在同一期热电联产工程项目的压力供水管之间安装有联络阀门，在其中一根压力供水管发生故障时，可以迅速切换至另一根压力供水管，保证循环冷却水的及时供应。在本实用新型实施例中压力供水管采用预应力钢筒混凝土管或焊接钢管。
[0070]
一期热电联产燃煤机组所对应的一期压力供水管组301和二期热电联产燃机机组所对应的二期压力供水管组401分别与其相对应的一期凝汽器302和二期凝汽器402连接。自一期凝汽器302和二期凝汽器402排出的冷却循环水分别被排至各热电联产工程项目配套的一期虹吸井303和二期虹吸井402，虹吸井的尺寸为长
×
宽
×
深＝8.5m
×
8.6m
×
10.8m，在一期虹吸井303和二期虹吸井403后分别连接一期自流排水管304和二期自流排水管404，自流排水管为钢筋混凝土排水管，每台机组采用1条单孔dn2000排水管，长约45m，管顶埋深约8m，将冷却循环水经一期自流排水管304和二期自流排水管404排至一期热电联产燃煤机组工程项目已建的排水连接井201，排水连接井201和排水口202相连。
[0071]
根据本实用新型热电厂循环水耦合系统布置方案，设计工况为性能保证额定供热工况，总循环水102952m3/h，供一期循环水量59040m3/h，供二期循环水量43912m3/h。
[0072]
本实用新型循环冷却水水源为海水，多年平均低潮位0.12m，计算得到对应虹吸井堰上水位为3.086m，几何扬程＝3.086-0.12＝2.966m，由此得循环水泵总扬程：
[0073]
h＝2.966+11.814＝14.78m；
[0074]
根据循环水泵工作扬程与流量特性公式可知，此时泵的流量大于设计值，可满足本实用新型热电厂循环水耦合系统水量的要求。由以上计算可知，本实用新型的热电厂循环水耦合系统配置方案可实现一期和二期循环水系统耦合，扬程与循环水泵匹配，两期之间互不影响。
[0075]
将本案的技术方案和常规循环供水方案进行比较，本案对两种方案从技术方案、经济效益两方面进行对比：
[0076]
(1)技术方案比较
[0077]
一期热电联产工程项目和二期热电联产工程项目的运行工况存在以下组合：即工况一：一期额定供热+二期额定供热工况；工况二：一期额定供热+二期纯凝工况；工况三：一期实际供热+二期额定供热工况；工况四：一期实际供热+二期纯凝工况。对以上两种方案进行技术方案比较，表4为二种方案技术方案比较表。
[0078]
表4
[0079][0080][0081]
(2)经济效益比较
[0082]
根据上述四种不同运行工况及相应的循环水系统配置情况，工况一及工况三，二期热电联产燃机机组额定供热运行时，直流供水运行背压低于循环供水，机组出力较大，另外循环水耦合供水方案新建设施较少，初投资低，且无二期热电联产工程项目循环水泵及冷却塔运行费用，经济效益比较，本实用新型循环水耦合供水方案明显占优。现针对工况二及工况四两种工况进行经济效益比较，详见表5工况二主要经济比较表及表6工况四主要经济比较表。
[0083]
表5(两台机组：万元)
[0084][0085][0086]
注：上表中设备年利用小时数按4100h，运行电费取发电成本0.528元/kw
˙
h，
[0087]
年固定分摊率为15.3％。
[0088]
根据上表计算，初投资方案一比方案二低8158万元；年运行电费方案一比方案二低1216万元；年费用值方案一比方案二低2464万元。在工况二的情况下方案一在经济性上显著占优。
[0089]
表6(两台机组：万元)
[0090][0091]
注：上表中设备年利用小时数按4100h，运行电费取发电成本0.528元/kw
˙
h，
[0092]
年固定分摊率为15.3％。
[0093]
根据上表计算，初投资方案一比方案二低8158万元；年运行费用方案一比方案二低674万元；年费用值方案一比方案二低1922万元，因此，工况四情况下方案一在经济性上仍占优。
[0094]
针对二期四种工况，对循环水耦合供水方案、循环供水方案进行技术比较，并针对一期额定供热+二期额定供热以及一期实际供热+二期纯凝两个工况进行经济比较，循环水耦合供水方案具有以下优势：
[0095]
1.节约淡水资源
[0096]
2.充分利用一期已有设施，仅需增加供排水管线，工程量小
[0097]
3.仅需启闭连通蝶阀，维护简单，占地面积小
[0098]
3.噪声污染小
[0099]
4.初投资费用低
[0100]
5.经济效益高
[0101]
本实用新型实施例中一种热电厂循环水耦合系统，针对新建二期热电联产工程项目选用常规循环水系统配置方案存在厂区布置占地面积大、噪音影响大、初投资费用高、运行维护费用高的技术问题。本实用新型通过将一期和二期热电联产工程项目循环水系统进行耦合，该耦合系统包括共用单元、配套单元和耦合水量调节单元。共用单元包括依次连接的取水口、自流引水涵、循环水泵房进水前池和循环水泵房，以及依次连接的排水连接井和排水口。配套单元包括2组，每组配套单元均包括依次连接的压力供水管、凝汽器、虹吸井和自流排水管。耦合水量调节单元包括多个电动流量调节阀、控制模块、工况探测模块；各电
动流量调节阀安装在各压力供水管上，均与控制模块连接，控制模块与工况探测模块连接。实现一期和二期热电联产工程项目循环水系统耦合，节约淡水资源，降低资金投入，提升经济效益。
[0102]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种热电厂循环水耦合系统，应用于有两期热电联产工程项目的冷却循环供水，其特征在于，所述系统包括：共用单元、配套单元和耦合水量调节单元；所述共用单元包括：依次连接的取水口、自流引水涵、循环水泵房进水前池和循环水泵房；以及依次连接的排水连接井和排水口；所述配套单元包括2组，每组配套单元均包括：依次连接的压力供水管、凝汽器、虹吸井和自流排水管；每组所述配套单元对应一期热电联产工程项目；所述循环水泵房分别连接每组配套单元中的压力供水管，每组配套单元中的自流排水管分别连接所述排水连接井；所述耦合水量调节单元包括：多个电动流量调节阀、控制模块、工况探测模块；所述各电动流量调节阀安装在各压力供水管上，均与所述控制模块连接，所述控制模块与工况探测模块连接。2.如权利要求1所述的热电厂循环水耦合系统，其特征在于，所述每一期热电联产工程项目包括两组燃煤或燃机机组，所述每组配套单元的压力供水管和自流供水管的数量和所述每一期热电联产工程项目的燃煤或燃机机组的数量相对应。3.如权利要求2所述的热电厂循环水耦合系统，其特征在于，所述各压力供水管和自流排水管的管径为dn2000。4.如权利要求2所述的热电厂循环水耦合系统，其特征在于，所述每一期热电联产工程项目对应的配套单元的压力供水管之间安装有联络阀门。5.如权利要求2所述的热电厂循环水耦合系统，其特征在于，各所述压力供水管为预应力钢筒混凝土管或焊接钢管。6.如权利要求1所述的热电厂循环水耦合系统，其特征在于，所述系统的循环冷却水水源为海水。

技术总结
本实用新型公开了一种热电厂循环水耦合系统，本实用新型通过将一期和二期热电联产工程项目循环水系统进行耦合，该耦合系统包括共用单元、配套单元和耦合水量调节单元；共用单元包括依次连接的取水口、自流引水涵、循环水泵房进水前池和循环水泵房，以及依次连接的排水连接井和排水口；配套单元包括2组，每组配套单元均包括依次连接的压力供水管、凝汽器、虹吸井和自流排水管；耦合水量调节单元包括多个电动流量调节阀、控制模块、工况探测模块；各电动流量调节阀安装在各压力供水管上，均与控制模块连接，控制模块与工况探测模块连接。实现一期和二期热电联产工程项目循环水系统耦合，节约淡水资源，降低资金投入，提升经济效益。提升经济效益。提升经济效益。


技术研发人员：孙宁 张国罡 林轶 龙国庆 杨伟 何小华 李芳 王黎曼 黄盛泽
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/5/23