循環(huán)水系統(tǒng)兩機三泵運行方式的分析與應(yīng)用

王開來+劉力

摘 要：介紹了火力發(fā)電機組循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的必要性和可行性，通過分析和試驗，說明了兩機三泵運行方式對降低廠用電率起到的重要作用，并通過試驗數(shù)據(jù)給出循環(huán)水系統(tǒng)的合理運行方式。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；循環(huán)水；兩機三泵；廠用電

中圖分類號：TH3 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.085

機組的廠用電率是火力發(fā)電機組的主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)之一，廠用電率對供電煤耗這些主要指標(biāo)的影響十分明顯。據(jù)600 MW機組的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，機組廠用電率每變化1%，對供電煤耗的影響系數(shù)為3.499%.由此可見，降低機組的廠用電率，將能有效地提高機組的經(jīng)濟性。廣東河源電廠每臺機組都配有2臺循環(huán)水泵，循環(huán)水泵電機額定功率為3 150 kW，是電廠中較大廠用電設(shè)備，同時因河源電廠地理位置的原因，凝汽器冷卻水年均溫度為25 ℃，相比北方電廠冷卻水年均溫度20 ℃，導(dǎo)致設(shè)計排汽壓力偏高1.5 kPa，循環(huán)水泵耗電率偏高0.2%，綜合使得發(fā)電煤耗升高3.5 g/（kW·h）。因此，優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運行方式對電廠節(jié)能降耗，競價上網(wǎng)意義重大。兩機三泵的運行方式正是為了這樣的目的而進行的優(yōu)化運行。

1 系統(tǒng)概況

河源電廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠引進三菱技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界壓力汽輪機，型號為CCLN600-25/600/600，超超臨界、單軸、兩缸兩排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機；最大連續(xù)出力為622.1 MW，額定出力600 MW。每臺機組設(shè)置1個冷卻塔、1根自流引水管、2臺50%容量循環(huán)水泵、1根壓力供水管、1座排水口。循環(huán)水系統(tǒng)是閉式循環(huán)，按單元制設(shè)計。循環(huán)水供水采用單元制供水系統(tǒng)，單臺機組2臺循環(huán)水泵并列運行時工作壓力0.25 MPa。廠房外循環(huán)水系統(tǒng)如圖1所示。

2臺機組循環(huán)水泵之間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)管，第一路是管徑為DN400的聯(lián)絡(luò)管。當(dāng)一臺機組停運后，開啟此路通過鄰機可滿足停運機組對循環(huán)水的需要。第二路是管徑為DN2200的聯(lián)絡(luò)管，是專門為兩機三泵運行而設(shè)置的管道。

2 運行方式

河源電廠循環(huán)水系統(tǒng)是按單元制方式設(shè)計，為了節(jié)能降耗，4臺循環(huán)水泵已經(jīng)都完成了高低速的改造，高速運行時單臺循環(huán)水泵的功率為3 150 kW，低速運行時單臺循環(huán)水泵的功率為2 250 kW。通過性能試驗核算的結(jié)果，根據(jù)環(huán)境溫度和負荷的不同，目前單臺機組循環(huán)水泵的運行方式有單泵低速、單泵高速、一高一低速和2泵高速4種。

在生產(chǎn)過程中，必須連續(xù)運行的循環(huán)水泵是消耗廠用電較大的輔機，尤其是在夏季單機雙高速泵運行時，循環(huán)水泵對廠用電率的影響更為明顯。因此，優(yōu)化循環(huán)水泵運行方式將會對降低廠用電率產(chǎn)生明顯的作用。兩機三泵實現(xiàn)后，高溫天氣將由4臺水泵變?yōu)?臺水泵運行，作為全廠耗能大戶，減少1臺水泵的運行，對于節(jié)約廠用電的效果將是十分明顯的。

3 兩機三泵運行方式試驗

兩機三泵技術(shù)主要是將2臺機組的循環(huán)水泵出口母管通過串聯(lián)的2個閘板門以實現(xiàn)循環(huán)水泵出水側(cè)聯(lián)通，從而達到2臺機組3臺循環(huán)水泵供水的要求。

為了對比“兩機四泵”和“兩機三泵”方式下的實際運行數(shù)據(jù)，分別在300 MW和450 MW負荷下進行了2種不同的運行方式。試驗過程是先保持兩機四泵運行，然后打開兩臺機循環(huán)水出口DN2200管道的兩個電動聯(lián)絡(luò)門，停運2B循環(huán)水泵。循環(huán)水泵均在高速下運行。

3.1 對廠用電的影響

2種運行方式下對廠用電影響最大的是2B循環(huán)水泵停運所減少的耗電量。4臺循環(huán)水泵的具體運行參數(shù)見表1. 2B循環(huán)水泵是由2號機廠用電供電，所以2號機廠用電下降明顯。兩機四泵運行時循環(huán)水壓力高，循環(huán)水泵出口阻力增大，所以循環(huán)水泵電流比兩機三泵運行時大。由表1數(shù)據(jù)可知，兩臺機組廠用電減少的功率為3.4 MW左右。按照2號機上網(wǎng)電價0.46元計算，每小時節(jié)約1 564元。

3.2 對真空和煤耗的影響

2種運行方式下，機組真空及循環(huán)水溫度的數(shù)據(jù)如表2.由試驗數(shù)據(jù)可知，兩機三泵運行時，機組的真空比兩機四泵時低。真空降低將會使機組煤耗增加。汽輪機廠家給的汽輪機排汽壓力對熱耗修正曲線如圖2所示。

由圖2可知，真空的變化對熱耗的影響為線性關(guān)系，而根據(jù)此曲線換成真空對供電煤耗的影響為：1 kPa壓力影響供電煤耗2.5 g。

由試驗數(shù)據(jù)可知，300 MW時，兩機三泵運行時真空下降0.2 kPa，按照圖2線性關(guān)系折算至對供電煤耗的影響為0.5 g，標(biāo)準(zhǔn)煤單價取為700元/t，2臺機組每小時發(fā)電成本增加210元。

同理，450 MW時，2臺機每小時發(fā)電成本增加630元。

3.3 試驗結(jié)論

綜合兩機三泵方式下節(jié)約的廠用電和增加的煤耗可知，300 MW下每小時可節(jié)約1 354元，450 MW下每小時可節(jié)約934元。所以，無論是300 MW，還是450 MW負荷，兩機三泵的運行方式都可提高經(jīng)濟效益。

同時，我們由表2中循環(huán)水溫度可以看出，兩機三泵運行時，凝汽器入口循環(huán)水溫度比兩機四泵運行時下降明顯，有利于提高機組真空。因為兩機三泵運行時，相當(dāng)于增加了冷卻塔的有效冷卻面積，達到降低冷卻塔出水溫度來提高機組真空的目的。這也體現(xiàn)了兩機三泵的經(jīng)濟性，同時也說明了“一機雙塔”運行方式的可行性。

4 循環(huán)水泵運行方式建議

當(dāng)然，兩機三泵并不是任何情況下都是最經(jīng)濟的運行方式，需要根據(jù)機組負荷和環(huán)境溫度綜合考慮計算才能得出最經(jīng)濟的運行方式。停循環(huán)水泵，減少了廠用電，同時機組真空降低，供電煤耗增加。所以，當(dāng)停運一臺循環(huán)水泵所節(jié)約的廠用電量帶來的經(jīng)濟效益，大于由于真空降低而使供電煤耗提高所增加的發(fā)電成本，就可以采用兩機三泵的運行方式。在熱工院為河源電廠2臺機組做的節(jié)能診斷研究報告中就對循環(huán)水泵運行方式給出了建議，如圖3所示。

由圖3可以看出，在機組高負荷或低負荷，以及環(huán)境溫度太高或太低時，兩機三泵的運行方式就不是最經(jīng)濟的方式了。

5 結(jié)束語

本文通過對機組單元制循環(huán)水供水系統(tǒng)節(jié)能潛力的分析，介紹了通過將2臺機組的循環(huán)水供水母管以及2臺水塔聯(lián)通，實現(xiàn)了3臺循環(huán)水泵給2臺機組供水，并且通過試驗，說明了兩機三泵運行方式降低了循環(huán)泵的電耗，對節(jié)能起到了重要的作用。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕