（上海市机电设计研究院有限公司 上海 200040）
摘要：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。
参考文献
[1] DL/T 5339-2006 《火力发电厂水工设计规范》
[2] 海水脱硫对直流循环水冷却水系统的影响 山东电力工程咨询院有限公司 高坤华
论文作者:程国杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
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