某热电热网疏水回用系统技术方案.docx
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某热电热网疏水回用系统技术方案
热网疏水回用系统
技术方案
2017年9月12日
一、项目概况
天河热电2×330MW机组承担着石河子市区部分供热任务。
两台机组共布置4套热网换热器，热网换热器合格疏水由疏水泵进入除氧器，以回收相应水和热量；
由于供热系统属季节性投入，非随机组连续投运，投入初期由于热网系统长期停运或检修暴露，系统内壁氧化等因素，初期水质不合格，水中含有大量铁氧化物和其它大颗粒杂质，使这部分疏水不能直接进入除氧器，这种腐蚀产物多为颗粒较大Fe3O4。
三十万供热机组疏水品质，主要受Fe3O4腐蚀产物影响。
为了满足给水品质，一般需要4-5天时间进行管道冲洗已经外排才能达到合格水质标准，这部分疏水却白白浪费掉，同时又造成了大量热量损失。
据以往经验，每套热网系统最大疏水量为200m3/h，经测算，按疏水外排4天计算，热网每次投运至达到水质合格进入除氧器回收，需要外排含铁疏水约为200*4*24*=19200吨；除盐水按15元/吨计算，19200*15=288000元，每次热网系统启动需要排放掉将近29万元优质高温除盐水。
热网换热器设计温度为150℃，1升水提高1度所需热量是1大卡，外排疏水温度按120℃计算，1吨水是1000升，从常温除盐水（水温按5℃）提高到120℃所需热量是（120-5）*1000=115000大卡热量，115000/5000=23公斤煤，按普通燃煤锅炉热效率90%算话，23公斤/90%=25.6公斤煤。
也就是说除盐水从5℃加热到120℃需要28.75公斤煤炭，每次外排疏水为19200吨，那么需要消耗煤炭为25.6*19200=491520公斤煤炭，合491吨煤。
（此计算取燃煤热值为5000大卡）
由此可见，每次热网启动外排疏水达到合格水质，外排疏水这一项将近29万多元，同时消耗热量需要491吨煤炭，在经济下行、发电小时数逐渐减少、且各发电厂都无法满发稳发今天，如何降低发电成本，建设成低投入、低消耗、低排放和高效率节约型企业势在必行。
二、方案选择
热网疏水特性是疏水温度高，目前热网疏水回收有两类典型方案，一种是对热网疏水降温后进入凝结水或者锅炉补给水系统达到二次利用目；二是疏水高温处理，通过高温除铁过滤器截留掉疏水中铁再进入除氧器。
这两种方案都可以解决热网疏水正常运行时含铁超标问题，但是前一种方案通过降温必然损失一定热量，回用后需要再次处理、同时二次加热也造成了机组热耗增加；
后一种方案不需要降温，高温疏水直接处理后回到除氧器作为給水进入锅炉中，这样不仅减少了锅水补水量，有效节约了水资源，也降低了水处理成本，同时不需要再对热网疏水进行加热，节约了燃料成本，因此，建议选择直接高温处理后进入除氧器回用。
为了解决系统中铁问题，电厂及国内多家水处理公司都在做相应研究，并出现了多种相关技术，比较成熟技术有高温滤元过滤器、电磁除铁过滤器、永磁除铁过滤器等。
电磁除铁过滤器系统复杂，占地面积大；永磁除铁过滤器投资过大，这两种形式除铁效率都不太高，使其使用有很大局限性。
热网疏水大流量滤元除铁系统工艺简单，这种方案核心在于热网疏水通过耐高温大流量滤元过滤掉疏水中金属（Fe3O4）及硅等固体污染物，有效保证給水品质；同时，采用密闭系统更有利于高温疏水资源及其显热全部回收利用
本方案可不设反洗系统，不设备用，不设置自动控制系统，既可减少土建投资，又可以避免因配套设备（如阀门或控制设备）性能出现故障而无法正常投用问题，同时减少相关控制及电气系统投资及维护，使系统故障率降低。
三、方案设计及工艺
1、参考规范
设备制造和材料符合下列最新版本要求：
（1）GB150《钢制压力容器》
（2）《压力容器安全监察规程》
（3）JB2932《水处理设备制造技术条件》
（4）SDDZ037《电厂水处理设备制造质量分等标准》
（5）GB755-2000《旋转电机额定和性能》
（6）DL/T5137-2001《电测量及电能计量装置设计技术规程》
工艺系统设计遵照《火力发电厂设计技术规程（DL5000-2000）》和《火力发电厂化学设计技术规定（DL/T5068-1996）》。
（7）每次启动疏水水质：
疏水温度：
110℃
疏水流量：
100m3/h
疏水水质：
Fe3O4大量超标
2、设计参数
每套热网系统设置1台直径Ф850mm立式高温除铁过滤器和前置可清洗粗滤，单台出力200m3/h，占地3㎡左右，内置15支6寸*40寸5μ大流量滤元，不设备用，操作简单，根据运行压差滤元定期更换。
除铁过滤器参数：
单台设备出力：
200t/h
设计压力：
2.5MPa
初始压差：
0.025MPa
终点压差：
0.35MPa
过滤精度：
5µ
固体颗粒（铁锈）去除率：
不小于99%
设计出水满足如下要求：
温度：
≤135℃
流量：
200m³/h
出水水质：
铁含量≤15μg/L。
水回收率：
98%
3、方案说明
热网疏水高温除铁系统，是由高温除铁过滤器、前置粗滤、旁路及电动门、过滤器进出口压力表以及进出口取样装置等附件组成。
在热网疏水管道设置旁路系统，此方案只需在旁路或主回水管道上加装一台除铁过滤器和前置粗滤，除铁过滤器进出口加装取样装置。
在热网投运初期，疏水经除铁过滤器除铁后进入除氧器，并定期取样，当疏水达到合格水质后，可选择退出除铁过滤器，疏水直接进入除氧器。
除铁系统工艺图
4、主要工艺说明
4.1可清洗式前置过滤器
可清洗式前置过滤器设计精度为50μ，在热网疏水流经此过滤器时过滤掉水中较大颗粒（金属腐蚀物），防止后端除铁过滤器滤元污染，延长除铁过滤器滤元使用寿命。
其大于50%开孔率与直通式结构，组合出最大流量和最小压差，大大降低了总体尺寸和重量，当过滤器停止使用时，只需一人清理维护即可。
4.2高温疏水除铁过滤器
我公司采用是颇尔pall高温除铁技术。
高温大流量除铁过滤器结构与普通相似，滤壳中可装多支滤元.可以提供很广流量范围,无论是启动时使用还是连续运行.它们设计使得滤元经久耐用.大容量滤元可以最小化、最经济地配置过滤器。
大流量除铁过滤器可以根据现场具体条件设计成卧式或立式。
高温除铁过滤器由于采用滤元支数较少，因此在更换时特别简单，一般情况下只需1小时即可完成。
除铁过滤器配用滤元为颇尔pall耐高温大流量折叠滤元，采用特殊材质制成，可适应与140℃以下流体过滤，适用在各种非碱性类高温流体过滤，其独特外层保护工法，使产品适合高温过滤需求，远远超越其他产品，配合超大过滤面积能最经济方式，解决各种高温过滤需求；
颇尔pall耐高温系列滤元具有高耐温性及无溶出物特点，其滤元精度为5μm，提供滤元β值=5000,即确定精度下一次性通过过滤器颗粒,每5000个不多于1个。
大流量滤元水流方向为内进外出式,采用独特平板网笼式结构,运行中滤元会因水压作用更加密封严密。
独特密封结构，使系统严密性得到有效保证。
除铁过滤器去除率及压差：
高温除铁过滤器设计说明:
A、高温除铁过滤器结构示意图
B、高温除铁过滤器通常为卧式压力容器（在场地狭窄环境下我们可以做成立式），采用笼式结构,以便检修或更换滤元时,降低工人劳动强度,缩短检修时间。
C、过滤器结构为：
前部进水、后部出水。
前部封头与筒体之间为大法兰结构。
前部设管板以固定滤元，保证滤元密封严密。
内设支撑隔板及不锈钢网笼，保证滤元可靠运行。
在热网疏水系统中，大约超过90%金属污物是颗粒状，而其中绝大部分是铁，其颗粒主要分布在6—25micron。
初次启动时时将它们除去是非常有效和必要。
高温除铁过滤器可以为机组正常运行提供可靠保障。
四、系统配置及初步预算（1套（200t/h）热网系统）
序号
设备名称
规格型号
单位数量
单价
价格（元）
1
可清洗前置过滤器
BYS-17-TFU034
1
65000
65000
2
大流量除铁过滤器
Ø850304SS200t/h
1
85000
85000
3
过滤滤元
40”*6”5μ
15
13000
195000
4
管件阀门
一批
1
35000
35000
5
管道
一批
1
20000
20000
6
其他附件
仪表、取样等附件
1
25000
25000
7
安装调试
1
35000
35000
8
合计
460000
运行费用：
由于此种高温除铁工艺在运行过程中不需要加药，未设置电动阀门，只需在系统启动停止时开关阀门，并在高温除铁系统停运后，定期清理不锈钢前置过滤器即可，因此，运行费用约等于0元。
后期备件费用：
高温过滤滤芯更换周期为两个供热，共计195000，那么每年费用均摊为19500/2=97500元。
五、经济性分析
据上面测算，每次热网系统启动到水质合格需要外排水约29万元，外排热量需要耗煤490吨，每吨5000大卡煤炭按550元计算，需耗煤490*550=269500元，两项合计55万元。
热网除铁过滤器投资费用约46万元，热网单次启动所浪费水和热量即可满足首次投资。
后期运行费用主要是高温滤元更换，后期按2年更换一次滤芯19.5万元，每次启动浪费水和热量费用55万-9.75万元=45.25万元；即热网疏水除铁过滤器投运后，每年每套热网系统可节约45.25万元。
由此可见，热网疏水回收利用是有必要，同时这种热网除铁过滤工艺也是可行。
此工艺需要结合现场情况、热网系统管路布置，参考出水指标后做出更详尽方案。
六、部分业绩
1
内蒙东源科技
4×500MW汽轮机凝结水除铁过滤4×230t/h
除铁滤元
2014
2
华能营口电厂
热网疏水高温除铁100m3/h
高温除铁
2013
4
新疆新天新能源煤制气
70000T/D中水回用项目（保安过滤器）950
m3/h工艺凝液除铁
除铁滤元
2014
4
九江石化
550m3/h工艺凝液高温除铁
高温除铁
2014
5
双鸭山龙煤天泰
3×165t/h次高温次高压循环流化床凝结水除铁120t/h
高温除铁
2014
6
新疆蓝山屯河能源
16万吨生物降解保安过滤、凝结水除铁
120t/h
高温除铁
2014
7
中石化石家庄炼化
工艺凝液高温除铁650m3/h透平200m3/h
高温除铁
2014
8
新疆美克化工煤基项目
煤基精细化工产业一体化除铁过滤
高温除铁
2015
9
淮矿焦化焦炉气制甲醇（二期）
项目
20万吨/年焦炉煤气制甲醇冷凝水除铁过滤
高温除铁
2015
10
华能营口电厂
热网疏水高温除铁120m3/h
高温除铁
2016
11
新疆新天新能源煤制气项目
950m3/h工艺凝液除铁
高温除铁
2016
12
九江石化
550m3/h工艺凝液高温除铁
高温除铁
2016
升级会员 