直流换流站的外冷水节水装置设计及应用

广州站 肇庆站 深圳站
由表 1可以看出, 肇庆站的日均耗水量最大 , 广 州站次之, 深圳站最小。分析导致三站外冷水消耗 量差异大的原因 , 必须从影响外冷水消耗的因素着 手。影响耗水量的因素主要有以下几点: ∀ 高。 # 在相同情况下, 环境温度越高则外冷水消 耗量越大, 这主要是因为环境温度越高导致外冷水 温度相对升高, 从而使其对内冷水的热交换能力降 低。因此, 每个直流输电站在传输相同功率时 , 夏季 的耗水量总比冬季的大。 ∃ 整个外冷水损耗包括外冷水的自然蒸发损 耗。外冷水的自然蒸发量与环境温湿度、 热交换容 量以及冷却塔敞开面积等均有关系, 外冷水的自然 蒸发损耗只占整个外冷水损耗的一小部分。 % 泄流阀控制方式是决定外冷水消耗量的最 重要因素。资料表明, 肇庆和深圳两站的直流传输 额定容量相同 , 两站的泄流阀控制方式也相同 ( 均 由外冷水电导率 控制 ) , 并且两站外冷水均有自循 环装置。其中肇庆站外冷水自循环系统进、 出水位 82 在相同外冷水系统设计前提下, 外冷水与 内冷水需要交换的热量越大 , 消耗的外冷水量就越
图 2 建议增加的水处理系统示意 F ig . 2 Sche m a tic diag ra m of w ater trea t m en t syste m proposed to be added
4 应用实例 2008年 11月按照此设计方案对广州换流站极 1 外冷水循环系统进行了改造, 改造完成后于 12 月 初开始试运行, 改造前、 后循环水水质见表 2 。
第 26卷 第 4 期 2010 年 2 月
中 国 给水 排 水
CH I NA W ATER & WA STEWAT ER
V o.l 26 N o . 4 Feb . 2010
节水与回用
直流换流站的外冷水节水装置设计及应用
王同森Leabharlann Baidu 王洪涛
( 中国南方电网超高压输电公司广州局, 广东 广州 510405)
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节约 5 586 元, 双极节省的费用近万元。 由于 12 月份以来天广直流输电系统的负荷水 平保持在一个相对较低的水平, 故在用电负荷高峰 时期节水效果应更加明显。此外 , 节水装置投入运 行后除了产生直接的经济效益外 , 还大大提高了广 州换流站外冷水系统运行的安全稳定性 , 主要表现 为: ∀ 外冷水系统用水量的减小, 可在外部供水水源 出现问题时能够最大程度地延长用水时间, 将直流 输电系统被迫停运的风险降至最低 ; # 外冷水温度 的降低, 使原冷却塔的负荷大为减小, 即使在高负荷 运行时一座冷却塔发生故障仍能保证外冷水温度, 保障直流输电系统的正常运行。 5 结论 通过对换流站外冷水系统的改造, 广州换流站 的日耗水量明显下降, 实现了外冷水的循环利用 , 提 高了直流输电系统安全运行的稳定性 , 对于解决电 力系统中如何协调安全生产和节能降耗提供了很好 的借鉴。 参考文献 :
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王同森 , 等 : 直流换流站的外冷水节水装置设计及应用
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第 4期
声波电子处理仪达到防止结垢的目的, 同时超声波 电子水处理器还兼具杀菌灭藻的功能。经电子水处 理器处理后的外冷水利用袋式过滤器去除这些颗粒 较大的离子和游离状水藻 , 然后通过冷却塔对净化 后的循环水进行冷却并回流到外冷水池。通过该方 法可以达到控制水结垢和水温升高的问题 , 通过定 期排水可以控制外冷水电导率在一定的范围之内。 该处理系统完全利用物理方法对外冷水进行处理 , 在节水的同时保证了外排水不含对环境有污染的化 学药剂。节水装置系统的结构如图 2 所示。
D esign and Application of External Cooling W ater Saving D evice in DC Converter Station
WANG Tong sen , W ANG H ong tao
(Guangzhou B ureau, EHV P ow er T ransm ission C ompany of CSG, Guangzhou 510405 , Ch in a) Ab strac t : A ccording to the actua l situatio n o f ex terna l cooling w ater recycling system in d irect cur rent ( DC ) converter station , a w ater sav ing dev ice w as desig ned . The recycling use o f ex terna l cooling w ater w as rea lized by adding a coun ter flow cooling tow er and electronic w ater trea ter for sca ling. T his de vice can decrease the d ischarge of ex terna l coo ling w ater and reduce the risk for the nor m a l opera tio n o f DC pow er transm ission syste m due to d isruptin g of external w ater supply. It has good econom ic and soc ia l benefits and shou ld be popu larized . K ey w ords: direct current ( DC) converter statio n ; external coo ling w ater ; recycling syste m; energy saving and consum ption reduction 直流输电系统所用到的晶闸管等开关器件在工 作时产生的损耗会转化为热能 , 若不及时冷却将导 致其损坏并使直流输电系统强迫停运。为解决这一 问题, 直流输电系统的送、 受端 ( 换流站 ) 均设有一 套大型的水冷却系统。该系统由内冷水和外冷水两 部分组成, 其中内冷水系统直接用于开关器件的冷 却 , 外冷水则用于内冷水的冷却。通常, 内冷水设计 成封闭循环系统 ; 为控制外冷水的水温和电导率, 外 冷水通常设计成非封闭循环系统并 定期排放高温 水、 补充低温水。因此 , 直流输电系统的水排放主要 集中在外冷水系统。这些排放的高温外冷水不但造 81 成极大的水源浪费 , 还在一定程度上成为热污染源。 基于上述分析 , 提出了一种直流换流站外冷水节水 装置的设计方案, 并在工程实际中证明了该方案的 可行性。 1 换流站水冷却系统的结构 目前 , 直流换流站均采用水作冷却介质 , 水冷却 系统一般由内冷水系统和外冷水系统两部分组成。 内冷水系统由主循环泵、 补水泵、 补水箱、 离子交换 器及过滤器、 电磁阀、 膨胀水箱等组成。外冷水系统 由冷却塔、 喷淋泵、 外冷水池及补水系统组成。以天 广直流广州换流站为例, 外冷水系统包括 3 座冷却
由表 2 可知 , 新增外冷水循环处理设备后 , 水冷 却效果达到设计要求, 节水效果明显, 基本上达到了 系统设计的各项要求。 改造前, 广州站换流站 2008 年 11 月 10 日 ( 11 月 29 日总耗水量为 4 005 . 9 m ; 节水装置投运后 12 月 10 日 ( 12 月 29 日总耗水量为 2 151 . 7 m , 节水 3 量约为 92 m / d 。每月初步估算单极水冷却系统可
摘 要: 结合换流站外冷水循环系统的实际情况, 研究设计了一套外冷水节水装置 , 采用在
原外冷水系统的基础上加装一座逆流式冷却塔并采用电子水处理仪除垢的方法实现了外冷水的循 环利用 。节水装置的应用不仅大大减少了外冷水的排放量 , 还降低了由于外部水源中断给直流输 电系统正常运行带来的风险 , 具有良好的经济 、 社会效益和推广价值。 关键词 : 直流换流站 ; 外冷水 ; 循环系统 ; 节能降耗 中图分类号 : TU 991 文献标识码 : C 文章编号 : 1000- 4602( 2010) 04- 0081- 03
设置不合理, 同时加药装置早已停用, 导致循环水的 电导率较高, 泄流阀长期处于开启状态。相比而言, 深圳站外冷水自循环系统进、 出水位设置较为合理, 通过投加药剂控制循环水电导率 , 所以泄流阀开启 度和开启时间较短 , 弃水量较少; 但该系统采用加入 化学药剂等方法控制电导率, 对环境造成了一定污 染, 增大了运行成本, 效果也不理想 ( 电导率只能勉 强维持在 1 000 S / cm 以上, 藻类滋生严重, 冷却塔 热交换性能大大降低 ) 。广州站泄流阀由人工手动 操作 , 长期处于开启状态 , 致使耗水量较大。 3 外冷水节水装置的设计 根据上述分析可知 , 最理想的效果是在节水的 同时能够控制好水质 , 尤其是控制电导率和微生物 两项水质指标。节水装置设计思路如下: ∀ 关闭泄 流阀 , 实现外冷水的循环利用 ; # 用一台逆流式冷却 塔单独为外冷水系统降温; 尽可能采用物理方法控 制水质; ∃ 新增设备的耗电费用应远小于节省的水 费; %尽量减少对原系统的影响, 降低投资及土建类 施工量。 综合各种因素 , 采取了如下的设计方案 : 通过在 外冷水池上凿洞增加一套水循环处理设备, 通过超
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中国给水排水
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塔 , 每座冷却塔均配有两台喷淋泵, 为了保证冷却效 果 , 喷淋泵运行时必须将其出水泄流阀打开, 排放部 分温度较高的外冷水以补充温度较低的新水。换流 站水冷却系统如图 1所示。
由图 1 可以看出 , 外冷水系统主要由工业水池、 外冷水池以及冷却塔三部分组成。工业水池用于存 储新水, 以便补充至外冷水池 , 工业水池容积一般比 外冷水池大很多, 外冷水池的水直接用于对内冷水 的热交换 , 冷却塔则是外冷水对内冷水实现冷却的 场所。 2 外冷却水系统耗水因素分析 分析对比天广直流广州换流站 ( 以下简称广州 站 )、 贵广直流 回肇庆换流站 ( 以下简称肇庆站 ) 和贵广直流 ! 回深圳换流站 ( 以下简称深圳站 ) 的 外冷却水系统特征及日均耗水量情况 ( 见表 1), 可 知这三个换流站水循环系统在外冷却水系统的设计 原理上基本一致, 但是具体到细节部分还是存在一 定区别。
图 1 换流站水冷却系统示意 F ig . 1 Sche m atic diag ram of w ater coo ling syste m in HVDC conve rter sta tion
表 1 广州站 、 肇庆站和深圳站外冷水系统特征的比较 T ab. 1 Ex terna l coo ling w ater character istics in three HVDC converter sta tions 项 目 双极额定功 工业水池容 外冷水池容 率 /MW 积 /m 3 积 /m 3 1 800 3 000 3 000 1 000 1 000 1 000 150 150 150 单极冷却塔 数目 /座 3 4 4 加药装置使 用情况 废弃使用 废弃使用 使用 泄流阀控制 方式 人工调节 电导率控制 电导率控制 外冷水是否有 自循环系统 否 是 ( 停用 ) 是 耗水量 / ( m 3 d- 1 ) 230 683 133
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