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循环水浓缩倍率提高系统终稿


编号:

宁 夏 大 学 大学生科技创新与人文社会科学研究项目申请表
系 别: 土木与水利工程学院

项目名称:宁东能源化工基地灵武电厂“循环水高浓 缩倍率”节水系统实验研究 项目主持人: 指导教师: 赵腾辉 李金燕

申请日期:

2010



5 月

教 务 处 制

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一、填 写 说 明(此页无需打印)

1.本申请书所列各项内容均需实事求是,认真填写,表达明确严谨,简明扼要。 2.要求用 A4 纸单面打印,左侧装订成册。文中小标题为小四号、仿宋、加黑。栏内正 文为小四号、仿宋。 3.“项目编号”一栏不填。 4.表中学科指学生所属专业学科;成果形式为多选项,项目申请人可根据项目预计成果选 填。 5.项目申请人所在学院认真审核签署意见并加盖学院公章后,将申请书(一式四份)报 送教务处实习实践教学科,同时将电子版发送至以下邮箱: he_lfnxu.edu.cn

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大学生科技创新和人文社会科学研究项目申请表 学 土木与水利工程院 项目主人 战家男 联系电话 院 专 年(班) 2006 级农水 农田水利 E-mail 业 级 班 项目名称:多功能保水剂对宁南山区马铃薯生长发育和产量 经费预算 5000 元 的影响研究 自然□√ 调研报告□论文□√ 申报 学 文□理□ 自筹□小额□ 成果 人文社科 类别 实验报告√□科技制作 类型 科 工□农□√ 重点□√ 形式 □ □ 姓 名 所 在 学 院 专 业 年(班)级 联 系 电 话 E-mail 项目 参加 者 起止时间 指导老师 李金燕 职 称 讲师 联系电话 15009661316 E-mail Lijinyan 001@16 3.com

一、立项依据(项目的意义、前期工作及现状分析) : 项目研究意义:
当前,宁夏回族自治区水资源严重短缺,已成为社会经济发展的瓶颈。然而宁夏地区一方面 水资源短缺,另一方面又存在着用水浪费现象,尤其是工业用水效率整体水平较低。2005 年全 区工业增加值 228.29 亿元,总用水量为 3.456 亿 m3,万元增加值用水量 151m3,用水水平远低 于国家规定的工业用水水平值。随着经济社会的发展,用水量增多,宁夏地区缺水的范围还将 有所扩大、缺水频率增加,如果不加大企业节水力度并适当开源,水资源短缺问题将对经济社 会发展构成现实的制约和潜在威胁。我国包括宁夏回族自治区在内,火力发电厂是工业用水大 户,对火电厂而言,水如人体中的血液一样在水汽系统中周而复始的循环流动,进行着能量的 传递转换。在火电厂中各种用水中以循环冷却水的补充量最大,一般为电厂总用水量的 80%左 右。因此,节约发电用水,提高电厂循环水的重复利用率刻不容缓。而提高循环冷却水的浓缩 倍率,是降低循环系统补充水量,同时也是火电厂节水的一条重要途径。 灵武电厂所在地宁夏回族自治区宁东能源化工基地煤炭资源丰富,作为宁夏火电基地主力电 厂之一,为宁夏用电及西电东送提供了电力保证。它的建设将能源优势转化为经济优势,符合 国家西部大开发的战略,对于促进宁夏煤炭资源的开发、全国能源资源的优化配臵、自治区的 经济发展和民族的安定团结都将起到重要的作用。电厂本着提高发电效率、降低污染、节约资 源原则,选择超超临界空冷机组。发展大容量超超临界空冷机组是国家电力工业结构调整和可
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持续发展的需要,也为加快超超临界空冷机组在富煤缺水地区的应用提供了示范作用。因此对 灵武电厂循环系统用水情况及高浓缩倍率进行实验研究是一项非常有意义的工作。 当前火电厂节水工作当中,由于诸多因素影响致使多数电厂的机组循环水浓缩倍缩率不能 达到设计水平,达不到理想的节水效果,灵武电厂也存在着同样的问题。据前期的调研结果, 其机组循环系统浓缩倍率仅为 2.1。面对这一现实情况,对灵武电厂循环系统运行情况及用水情 况进行调查研究,并针对其发电机组浓缩倍率相对较低的实际情况,进行高浓缩倍率的试验研 究,力争将机组循环水浓缩倍率提高到 4.5 以上。通过该系统的应用,将会使灵武电厂的节水效 果达到更高的水平,并为推进宁夏地区电力行业开展节水工作奠定基础。

前期工作:
项目申请人和项目参加者查阅了大量资料,掌握了电厂循环冷却水浓缩倍率的概念,熟悉 了其影响因素,并初步了解了提高循环系统浓缩倍率的一些方法。研究小组成员参与了指导教 师主持的多项电厂水资源论证工作,在参与课题的过程中,项目组成员态度认真,悉心分析, 逐渐掌握了科研的思路,具备了严谨的科研态度,为该项目的完成奠定了坚实的基础。

现状分析:
火电厂的用水量占我国工业用水总量的 30%~40%,因此,火电行业耗水指标的变化,取水 水源的变更,都会对我国水资源使用现状产生重要影响。火电厂耗水量较多的是冷却水系统, 循环冷却水系统排污损失占有较大的比重,减少这部分损失的方法主要是提高循环冷却水系统 的浓缩倍率。 下式表示了火电厂循环冷却水系统浓缩倍率和补充水及排污水量的关系:
K? B E?D

式中: K—循环水浓缩倍率; B—蒸发损失水量; E—排污损失水量; D—风吹损失水量。 一个固定的循环冷却水系统,蒸发损失水量和风吹损失水量都是确定的。由以上公式可知, 一旦这两项值确定后,补充水量和排污水量只取决于浓缩倍率。即提高循环系统的浓缩倍率, 可降低排污水量,从而降低系统的补充水量。然而,随着浓缩倍率的提高,也会给循环系统带 来一系列的问题,如系统的结垢、腐蚀等问题。因此,在提高浓缩倍率的同时,防止系统结垢 和腐蚀是水循环系统高浓缩倍率研究的核心问题。 目前我国已有冷却水系统在高浓缩倍率下成功运行的先例,以下是几个实例:
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(1)山东某电厂从 2000 年开始,对循环水在高浓缩倍率下具有的结垢性和腐蚀性进行了研 究,通过采用 SDF3 阻垢缓蚀剂,2003 年 5 月将浓缩倍率从原来的 1.5 倍提高到 3,取得了显著 的经济效果。按年机组运行 6 kh 计算:① 该厂年节约用水量可达 60 万 t 左右,对于缓解水资源紧 张非常重要;② 减少了高含盐废水的排放;③ 按年节水 60 万 t,循环水总磷质量浓度 4 mg/L,阻垢 剂 0.72 万元/t(总磷质量分数为 15%)计算年节约阻垢剂 16 t,节约资金 11.52 万元。总的来说, 浓缩倍率从 3.5 提高到 5.0,每年不但节约用水 60 万 t,还可以直接降低循环水加药处理费 10 万 元左右,经济效益非常可观。 (2)东北某电厂现有 4 台 300 MW 发电机组,自 1997 年起进行了循环水的水质稳定处理,首 先将循环水的浓缩倍率从 1.7~2.5 提高到了 2.5~3.5, 节约了大量的补充水, 保证了系统安全运行。 21 世纪火电厂节约用水的关键,它带来的经济效益和社会效益都是明显的。应根据具体情 况,因地制宜,尽可能地使冷却水系统在合适的高浓缩倍数下运行是可取的。 近期, 灵武发电公司考虑我国西北地区水资源紧缺情况和国家节约用水精神和要求, 对一期 机组设计进行修改,将原湿冷机组改为空冷机组。但当前其发电机组浓缩倍率仅为 2.1,处于较 低水平,面对这一现实情况,我们针对灵武电厂循环冷却水系统的用水情况进行调查分析,对 “循环水高浓缩倍率”进行试验研究,使得电厂循环水系统的浓缩倍率提高的同时能够保证系统 不结垢、不腐蚀,达到节水并确保机组经济运行的目的。

二、项目实施方案、实施计划和可行性分析: 项目实施方案:
(一)大量查阅电力企业循环冷却系统方面的文献; 充分认识和了解循环冷却塔的结构、工作原理及用 水过程; (二)实地调查灵武电厂循环冷却系统的用水情况, 明确现状情况下电厂不同用水情况下的浓缩倍率并 对其进行分析; (三)明确电厂当前循环系统浓缩倍率低的原因; (四)灵武电厂循环系统高浓缩倍率节水实验研究, 包括以下几个方面: (1)实验装臵设计 试验装臵为模拟电厂循环冷却系统, 自制循环水模拟台(图 1)。 模拟试验台主要由冷却塔和循 环水泵等组成。 (2)试验条件 ① 实验水质:灵武电厂循环冷却水系统补充水; ② 水温 40 士 1℃ ,冷却塔进出口水温差 5℃ (稍高于实际工况); ③ 实验药剂:防腐药剂及加酸处理循环冷却水时,浓缩倍率可控制在 3.0 以上。 b.采用石灰加酸及旁滤加药处理循环冷却水时,浓缩倍率可控制在 4.5 左右。 c.采用弱酸树脂等方式处理循环冷却水时, 浓缩倍率也可控制在 4.5 左右。 及稳定剂由补水箱加 入,循环浓缩中定期测定流量、水温、总磷、正磷、碱度、硬度、氧根、PH。
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实施计划:
第一阶段:查阅文献、收集资料; 第二阶段:实地调研灵武电厂的循环冷却系统用水情况; 第三阶段:针对不同用水情况对浓缩倍率进行分析; 第四阶段:分析存在问题,制作“循环水浓缩倍率提高系统”模型 第五阶段:进行高浓缩倍率实验研究 第六阶段:完成实验报告、论文撰写并结题

可行性分析:
灵武电厂作为宁夏火电基地主力电厂之一, 为宁夏用电及西电东送提供电力保证。 它的建设 将能源优势转化为经济优势,符合国家西部大开发的战略,对于促进宁夏煤炭资源的开发、全 国能源资源的优化配臵、自治区的经济发展和促进民族的安定团结都将起到重要的作用。电厂 本着提高发电效率、降低污染、节约资源原则,选择超超临界空冷机组。发展大容量超超临界 空冷机组是国家电力工业结构调整和可持续发展的需要,也为加快超超临界空冷机组在富煤缺 水地区的应用提供了示范作用。因此对灵武电厂循环冷却系统浓缩倍率进行调查研究,并对其 节水效果进行总结分析,具有一定的典型性和代表性,将会对宁夏地区电力行业开展节水工作 起到带头示范作用。从技术层面上来讲是可行的。 另外,项目申请人和项目参加者专业基础扎实,动手能力强,对本项目具有浓厚的兴趣。项 目指导老师主持并参与多项科研项目,对灵武电厂的基本情况熟悉,并具有长期的业务往来, 对本项目的申请积极支持。

三、创新点简介
宁东能源化工基地建设是宁夏经济社会发展的“一号工程” ,但当地水资源十分贫乏,而本研 究正是针对宁东地区缺水的现实情况,本着节约有限水资源的原则,对当地极具代表性的灵武 电厂的循环冷却系统用水情况调查研究,并进行提高系统浓缩倍率的实验研究、系统性的总结 分析,为当地乃至宁夏地区电力行业的节水起到带头和示范作用,具有一定的现实意义。

四、预期目标及成果形式; 预期目标
按期完成项目研究内容: ? 灵武电厂循环冷却系统的查定实验。为了进一步查清各机组循环冷却水系统的浓缩倍率 及其水质变化情况,对厂内各机组的循环冷却水系统的补充水、风吹损失水量、蒸发损 失水量以及排污量进行一次系统的查定,确定其现状浓缩倍率。
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? “高浓缩倍率循环冷却系统”实验装臵设计并进行高浓缩倍率的实验研究。 ? 对实验结果进行分析,以期对灵武电厂循环冷却系统节水起到一定的指导作用,为宁 东能源化工基地乃至宁夏地区电力行业节水型企业建设起到示范作用

成果形式:
? “高浓缩倍率循环冷却系统”模拟实验装臵模型; ? 调查、分析报告 1 份;

五、项目经费预算计划(明细表) :
1.材料费:1000 元,用于试验器材、实验药剂的购臵; 2.资料费:1000 元,用于文献资料、材料的复印、打印; 3.加工费:500 元,用于试验装臵的加工; 4.交通费:500 元,用于资料收集、试验物资购买、调查所需支付的交通费用。 经费合计:3000 元 指导老师具体意见: 该项目的研究有一定的实际意义和创新性,同意申报!

签字: 学院组织专家意见:







专家组签字: 年 学院意见: 月 日

学院公章

负责人签字: 年





宁夏大学学生创新与社会实践指导委员会意见:

公章(教务处代章)

负责人签字: 年
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