火力發(fā)電機組不投運循環(huán)水的分系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)研究

陸 瑩，王達峰， 羅 輦，胡 洲， 徐熙瑾

（1.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.浙江省電力設(shè)計院，杭州 310012）

循環(huán)水系統(tǒng)的正常投運是火力發(fā)電機組啟動試運的最基本條件之一，除冷卻汽輪機排汽外，送風機、引風機、給水泵、空壓機等輔助機械設(shè)備運行時產(chǎn)生的熱量都要通過閉式冷卻水系統(tǒng)帶走，而閉式冷卻水則是通過水-水交換器用開式循環(huán)水來進行冷卻。如果沒有循環(huán)水系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)就不能工作，輔助機械設(shè)備所產(chǎn)生的熱量無法帶走，輔助機械就不能進行試運。因此，在分系統(tǒng)調(diào)試中，循環(huán)水系統(tǒng)通常是最早開始調(diào)試的系統(tǒng)之一。

一般發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)取/排水于大?；虼笮秃恿?，在海涂、河邊施工，施工地質(zhì)條件比較惡劣，施工時間受潮汛期制約，施工期長。有時長距離施工不但施工條件復雜多變，還牽涉到沿途政策處理等許多棘手問題，常常因存在許多不確定因素而延誤工期。如果能暫時越過循環(huán)水系統(tǒng)的調(diào)試，在循環(huán)水系統(tǒng)不投運的情況下開展其他系統(tǒng)的調(diào)試，將大大加快工程的調(diào)試進度。

某1 000 MW超超臨界燃煤機組循環(huán)水系統(tǒng)的取水口在海涂，由于施工條件十分惡劣，循環(huán)水系統(tǒng)的施工進度跟不上機組施工的整體進度。為了不耽誤機組按時投運，對不投運循環(huán)水的分系統(tǒng)調(diào)試方式進行了研究，決定實施無循環(huán)水的分系統(tǒng)調(diào)試方案。

1 無循環(huán)水分系統(tǒng)調(diào)試的方案

1.1 閉式水系統(tǒng)換水冷卻

風機、空預器等旋轉(zhuǎn)機械為主的設(shè)備因旋轉(zhuǎn)摩擦而產(chǎn)生的熱量比較小，閉式水系統(tǒng)可以采用換水的方法進行冷卻。

由于閉式水系統(tǒng)在循環(huán)運行時要克服阻力產(chǎn)生熱量，在沒有用戶時系統(tǒng)水溫也會有25℃左右的溫升。如果風機、空預器等設(shè)備在運行，閉式水系統(tǒng)的水溫就會更高。這時必須控制閉式水系統(tǒng)的水溫，通過閉式水系統(tǒng)的回水管路排放溫度較高的水，同時往閉式水系統(tǒng)補充溫度較低的新鮮除鹽水，以此來降低水溫。

具體操作：當水溫度高于40℃時，冷卻水用量較大用戶出口的無壓放水點打開放水。如圖1中的汽泵汽輪機（簡稱小機）潤滑油冷卻器出水處放水閥打開，同時由凝結(jié)水輸送泵（簡稱凝輸泵）向閉式水膨脹水箱補充新鮮的除鹽水，這樣就可以控制閉式水溫在30℃以下。

圖1 閉式水系統(tǒng)

1.2 安裝臨時冷卻水管路

隨著分系統(tǒng)調(diào)試的開展，投入運行的輔助設(shè)備越來越多，閉式水用戶會逐漸增多，尤其是壓縮空氣系統(tǒng)投入后，空壓機及冷干機運行時會產(chǎn)生大量熱量，通過閉式水換水的方式已經(jīng)滿足不了設(shè)備的冷卻要求。而壓縮空氣系統(tǒng)必須首先投入運行，這是關(guān)系到發(fā)電廠各分系統(tǒng)氣動閥門是否能夠投入使用的關(guān)鍵，若壓縮空氣系統(tǒng)不能盡早投用，必然會影響到各分系統(tǒng)的調(diào)試進度。

此時，為提供壓縮空氣系統(tǒng)的冷卻水，需隔離原閉式水系統(tǒng)，安裝臨時冷卻水管路。即隔離原汽機房閉式水系統(tǒng)至空壓機房的閉式水管路，從3臺凝輸泵中功率最小的凝輸泵C（22 kW）出口管路上接1路臨時管路至空壓機房內(nèi)閉式冷卻水進水管路，再用1路臨時管將回水接回該凝輸泵C再循環(huán)管路。如圖2所示，此時系統(tǒng)流程為：

500 m3水箱→凝輸泵C進口閥門→凝輸泵C→凝輸水臨時進口管→閉式水進口閥→空壓機及其冷干機等用戶→閉式水出口閥→凝輸水臨時出口管→凝輸泵C再循環(huán)管→凝輸泵C再循環(huán)閥→500 m3水箱

圖2 臨時凝輸水系統(tǒng)

由于利用了空壓機房靠近凝輸泵的地理優(yōu)勢，大大縮短了臨時管的安裝距離，節(jié)省了臨時管的耗材，安裝工藝簡單。另一優(yōu)點是凝輸泵C功率較小，有利于節(jié)省廠用電。從空壓機和冷干機帶出的含有大量熱量的冷卻水回到凝輸泵再循環(huán)管路后，送回凝結(jié)水箱，由于凝結(jié)水箱容積較大，總?cè)莘e達到500 m3，溫度較高的冷卻水可在凝結(jié)水箱內(nèi)進行充分混合降溫，并不斷通過凝結(jié)水箱向外界散熱，所以凝結(jié)水溫度的上升速率非常緩慢，這使得空壓機和冷干機的冷卻水溫升得到了有效控制，能夠保證空壓機和冷干機較長時間的工作。

當500 m3水箱水溫高時，還可利用化學制水站2個1 500 m3水箱對500 m3水箱進行降溫。具體操作為：采用凝輸泵A/B將500 m3水箱中溫度較高的熱水補入化學制水站中1個1 500 m3水箱，再將化學制水站中另1個1 500 m3水箱中溫度較低的凝結(jié)水補回500 m3凝結(jié)水箱。通過500 m3凝結(jié)水箱與化學制水站2個1 500 m3水箱的換水，可解決500 m3水箱溫度高的換水問題，同時熱水被補入1 500 m3水箱后可進行自然冷卻，不必將熱水直接對外界排放，節(jié)約了凝結(jié)水資源。

需注意的是，為避免對閉式水系統(tǒng)及500 m3和1 500 m3水箱造成污染，安裝完成后的臨時冷卻水管路在投用之前必須進行水沖洗，直至管路中的水質(zhì)達到閉式水水質(zhì)要求。

2 經(jīng)濟與社會效益

合理的調(diào)試技術(shù)和流程，大大縮短了大型火力發(fā)電機組的調(diào)試周期。該機組首臺空壓機試運開始于2011年3月17日，首臺循泵試運開始于2011年4月15日，鍋爐沖管開始于4月19日，此后凝結(jié)水輸送系統(tǒng)臨時管路恢復，大容量電氣設(shè)備的冷卻工作都由循環(huán)水系統(tǒng)提供。由此可見，采用本方案的臨時冷卻水系統(tǒng)，共運行了近30天的時間，使機組提前一個月并網(wǎng)發(fā)電。

該發(fā)電廠每臺循環(huán)水泵的功率為2 800 kW，為混流泵，故試運期功率按額定功率計算，扣除凝輸泵A或B及凝輸泵C的電耗，30天可節(jié)約廠用電：

（2 800 kW-132 kW-22 kW）×30 d×24 h/d

=1 905 120 kWh

按浙江省2011年的工業(yè)用電價格，可節(jié)約費用：

1 905 120 kWh×0.866元/kWh=164.98萬元

這還不計30天的工程投資成本以及節(jié)水等成本，由于機組提前了30天投入商業(yè)運行，直接產(chǎn)生的經(jīng)濟效益則更為可觀。

由此可見，這種火力發(fā)電機組不投運循環(huán)水的分系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)，具有推廣和應(yīng)用的價值。

3 結(jié)語

目前，節(jié)能減排工作已越來越受重視，且機組調(diào)試往往工期很緊，為了避免因循環(huán)水系統(tǒng)不能如期投用而影響機組調(diào)試工期，不少機組在早期調(diào)試期間已采用不投運循環(huán)水系統(tǒng)的分系統(tǒng)調(diào)試方法。如在某300 MW機組調(diào)試中，在分系統(tǒng)調(diào)試期間用工業(yè)水替代開式水作為閉式水系統(tǒng)的冷卻水源；某1 000 MW機組調(diào)試中，采用臨時海水調(diào)試泵替代循環(huán)水泵供閉式冷卻水等。

本工程在調(diào)試早期采用了閉式水系統(tǒng)換水和凝結(jié)水輸送系統(tǒng)臨時管路改造2項措施，從實際應(yīng)用看，系統(tǒng)冷卻效果顯著，而且這2項措施具有設(shè)計結(jié)構(gòu)和安裝工藝簡單、臨時耗材少、耗水量和耗電量小的特點，在不投用循環(huán)水系統(tǒng)的情況下，大大節(jié)約了廠用電，及時保證了各分系統(tǒng)的調(diào)試工作，使工程各節(jié)點順利銜接，為工程按期、順利投產(chǎn)，打下了堅實基礎(chǔ)。

[1]王達峰，方天林，羅輦.火電廠基建調(diào)試中的節(jié)能手段探討[J].浙江電力，2012，31（1）：38-40.

[2]周銀芳.火電廠冷卻水系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[J].中國電力教育，2011（24）：108-110.

[3]王慶國，顏文俊，姚維.基于免疫算法的火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化[J].熱力發(fā)電， 2009，38（6）：41-45.