供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施

馬巖昕，馬越

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江省齊齊哈爾市161000)

供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施

馬巖昕，馬越

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江省齊齊哈爾市161000)

針對(duì)某發(fā)電廠冬季循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，闡述了300 MW供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的組成及作用，分析了循環(huán)水入口溫度對(duì)主機(jī)真空的影響，提出采取彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置與擋風(fēng)板雙向調(diào)整等冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施，解決了循環(huán)水系統(tǒng)耗電量大的問題。實(shí)施此節(jié)能措施后節(jié)約大量的綜合廠用電，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起了重要的作用。

300 MW供熱機(jī)組;循環(huán)水系統(tǒng);綜合廠用電;彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置

0 引言

某發(fā)電廠安裝2臺(tái)300 MW供熱機(jī)組，于2007年建成投產(chǎn)。該廠循環(huán)水系統(tǒng)由4臺(tái)循環(huán)水泵組成，其中2、3號(hào)循環(huán)水泵為雙速泵，功率為1 600，1 000 kW;電流為199，137 A;轉(zhuǎn)速為496，425 r/min。2臺(tái)機(jī)組各設(shè)2臺(tái)凝汽器，正常運(yùn)行當(dāng)機(jī)組負(fù)荷大于60%時(shí)，采用2臺(tái)循環(huán)水泵供1臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行方式。為了節(jié)約廠用電，自2009年冬季開始，循環(huán)水系統(tǒng)采用2臺(tái)低速循環(huán)水泵供2臺(tái)機(jī)的運(yùn)行方式。本文介紹該電廠循環(huán)水系統(tǒng)的組成、工作原理、運(yùn)行中存在的問題及改進(jìn)方法，提出冬季供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施［1］。

1 循環(huán)水系統(tǒng)的組成及工作原理

循環(huán)水系統(tǒng)由冷卻水塔、循環(huán)水泵、清污機(jī)、膠球沖洗系統(tǒng)、凝汽器及有關(guān)設(shè)備組成，每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)循環(huán)水泵，容量為2×60%，循環(huán)水泵在設(shè)計(jì)條件下連續(xù)運(yùn)行。

在額定工況(rated conditions，RC)下，夏季冷卻倍率為60倍，春、秋季為51倍，冬季為36倍。夏季、冬季分別按1臺(tái)機(jī)配2臺(tái)循環(huán)水泵、1臺(tái)機(jī)配1臺(tái)循環(huán)水泵方式運(yùn)行，春、秋季改為2臺(tái)機(jī)配3臺(tái)高速循環(huán)水泵方式運(yùn)行。循環(huán)水系統(tǒng)流程:嫩江江岸泵→反應(yīng)沉淀池→冷卻水塔→攔污柵及清污機(jī)→循環(huán)水泵→液控出口蝶閥→凝汽器及輔機(jī)(板式換熱器及水環(huán)式真空泵等)→循環(huán)水壓力回水管→冷卻水塔(蒸發(fā)一部分)［2］。

凝汽器型號(hào)為N—17000—8;形式為單殼體，對(duì)分雙流程、表面式;冷卻面積為17 000 m2;其上部與汽機(jī)排汽缸采用柔性連接(彈性補(bǔ)償節(jié))［3］。

膠球清洗系統(tǒng)中的主要設(shè)備包括收球網(wǎng)、膠球循環(huán)泵、裝球室、分匯器、噴球器、手動(dòng)球閥等［4］。

循環(huán)水泵的主要作用是將冷卻水送入凝汽器內(nèi)，冷卻水吸收在汽輪機(jī)內(nèi)做完功的蒸汽的汽化潛熱，使其凝結(jié)成水后，再返回到冷卻水塔，進(jìn)行往返循環(huán)使用。循環(huán)水泵是保證凝汽式汽輪機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要設(shè)備，其運(yùn)行工況的優(yōu)劣直接影響發(fā)電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性［5］。

因此，保持循環(huán)水泵在最佳工況下運(yùn)行，是降低綜合廠用電率的最有效辦法。循環(huán)水系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

2 存在的問題及冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施

2.1 存在的問題

冬季2臺(tái)機(jī)組的真空一直在-0.097 5 MPa以上，而300 MW供熱機(jī)組的最佳真空是-0.095 MPa，凝汽器的最佳真空對(duì)指導(dǎo)汽輪機(jī)組的運(yùn)行具有非常重要的意義。機(jī)組在冬季工況下運(yùn)行，冷卻水溫很低，與其他季節(jié)相比，同樣的冷卻水量可以達(dá)到更高的凝汽器真空。若凝汽器真空高于機(jī)組的最佳真空，就白白消耗了循環(huán)水泵的部分功率而毫無收益，造成綜合廠用電的浪費(fèi)［6］。

2.2 冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行措施

(1)該電廠供熱系統(tǒng)彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置管道外徑為1 219 mm，2根熱網(wǎng)供熱管道外徑均為1 000 mm。供熱期間負(fù)荷為250 MW，鍋爐的主蒸汽流量為960 t/h，再熱蒸汽進(jìn)入中壓缸的進(jìn)汽量為747.12 t/h，汽輪機(jī)的排汽量為(539.99+31.85)t/h，熱網(wǎng)最大抽汽量(負(fù)荷250 MW時(shí))為450 t/h，因LV最小只能關(guān)至30%，所以排入凝汽器的蒸汽量大約為370.12 t/h。冬季時(shí)循環(huán)水的冷卻倍率是36。采用上述數(shù)據(jù)可以算出:循環(huán)水的冷卻倍率=循環(huán)水量/排入凝汽器的蒸汽量=36.1。

由此可見，通過彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)以保持機(jī)組的最佳真空是可行的。

(2)從10月15日至11月15日及次年的3月15日至4月15日，采用2臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)2臺(tái)高速循環(huán)水泵及循環(huán)水回水上雙塔運(yùn)行方式。此時(shí)2臺(tái)機(jī)組的冷卻水塔還沒有投擋風(fēng)板，凝汽器水側(cè)入口溫度一般為16～20℃，溫度還是較高的。白天負(fù)荷為250 MW，2臺(tái)機(jī)的真空為-0.093 6 MW左右;夜間負(fù)荷為210 MW，2臺(tái)機(jī)的真空為-0.095 MW左右。為了保證機(jī)組在最佳真空下運(yùn)行，采用2臺(tái)高速循環(huán)水泵供2臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行方式。

(3)從11月15日至次年3月15日，此時(shí)室外結(jié)冰，冷卻水塔投擋風(fēng)板。用冷卻水塔擋風(fēng)板控制凝汽器入口溫度為10～15℃，并相應(yīng)減少冷卻水量，采用啟動(dòng)2臺(tái)低速循環(huán)水泵供2臺(tái)機(jī)組及循環(huán)水回水上雙塔運(yùn)行方式，使凝汽器的真空接近于-0.095 MPa的最佳真空。

(4)在室外溫度下降較多，需要投大量擋風(fēng)板以防止掛冰太多時(shí)，凝汽器的水側(cè)入口溫度相應(yīng)增加到13～17℃，這時(shí)就要調(diào)節(jié)2臺(tái)機(jī)組的彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置(改變汽輪機(jī)的排汽量)的開關(guān)位置，在保證熱網(wǎng)供熱溫度及不影響機(jī)組負(fù)荷的情況下，減小低壓缸的排汽量，控制機(jī)組達(dá)到-0.095 MPa的真空。

總之，當(dāng)室外溫度下降較少，冷卻水塔結(jié)冰不嚴(yán)重時(shí)，用擋風(fēng)板控制凝汽器入口溫度為10～15℃，并及時(shí)調(diào)節(jié)凝汽器的循環(huán)水量，以保證凝汽器的真空接近于最佳最空-0.095 MPa。當(dāng)室外溫度下降較多，冷卻水塔結(jié)冰嚴(yán)重時(shí)，用擋風(fēng)板控制凝汽器入口溫度為13～17℃，同時(shí)調(diào)節(jié)彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置，減小低壓缸的排汽量，控制機(jī)組達(dá)到-0.095 MPa的真空。

(5)運(yùn)行人員每2 h檢查1次清污機(jī)，使雜草、填料、小石子等雜物不進(jìn)入凝汽器，以免凝汽器水側(cè)出入口溫差大，一旦發(fā)現(xiàn)溫差大于規(guī)定值，立即清掃凝汽器，從而保證凝汽器的真空為最佳真空［7］。

(6)供熱期間膠球沖洗系統(tǒng)每5天投入1次，投入膠球數(shù)量是凝汽器冷卻水管數(shù)的10%～12% (700～1 400個(gè))，膠球收球率在98%以上。一旦發(fā)現(xiàn)凝汽器端差超過規(guī)定范圍，應(yīng)增加膠球的投入次數(shù)，直至凝汽器的端差達(dá)到規(guī)定值，避免因凝汽器的端差大而影響機(jī)組的最佳真空［8］。

(7)機(jī)組供熱運(yùn)行時(shí)，在保證供熱溫度、流量的前提下，對(duì)于不同機(jī)組負(fù)荷，調(diào)節(jié)彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置的開度，以保證凝汽器達(dá)到最佳真空，計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。減少;另一方面，由于循環(huán)水溫度降低，傳熱對(duì)數(shù)平均溫差增大，傳熱量增加，前者對(duì)傳熱的影響小，后者對(duì)傳熱的影響比前者大得多。因此，循環(huán)水溫度降低以后，總的傳熱量增加，即排汽量一定的情況下，凝汽器的真空顯著提高［9］。

(8)機(jī)組供熱運(yùn)行時(shí)，在保證供熱溫度、流量的前提下，機(jī)組負(fù)荷及彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置的開度一定時(shí)，通過拆裝檔風(fēng)板，改變凝汽器入口冷卻水溫度對(duì)凝汽器真空的影響，如表2所示。

循環(huán)水溫度對(duì)汽輪機(jī)凝汽器真空的影響很大，循環(huán)水溫度降低以后，白鋼管的平均溫度降低，白鋼管兩側(cè)的水膜平均溫度也更低，傳熱系數(shù)降低，傳熱量

3 效益分析

經(jīng)采用上述節(jié)能措施后，在保證機(jī)組最佳真空運(yùn)行的同時(shí)，既節(jié)約了大量的廠用電，又降低了冷卻水塔的結(jié)冰量，同時(shí)減少了每年冷卻水塔的維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

該電廠從安全方面考慮在一般情況下，夏、春、秋季為2臺(tái)機(jī)組配4臺(tái)高速循環(huán)水泵運(yùn)行，冬季為2臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)高速循環(huán)水泵運(yùn)行?，F(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式:冬季為2臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)低速循環(huán)水泵運(yùn)行;春、秋2季短，為2臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)高速循環(huán)水泵運(yùn)行;夏季為2臺(tái)機(jī)組配4臺(tái)高速循環(huán)水泵運(yùn)行［10］。下文進(jìn)行原循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式與采用節(jié)能措施后運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算［11-13］。

高速泵運(yùn)行時(shí)平均電流約為177 A，低速泵運(yùn)行時(shí)平均電流約為118 A。

按1臺(tái)高速2臺(tái)低速循環(huán)水泵和1臺(tái)高速1臺(tái)低速循環(huán)水泵各運(yùn)行50天計(jì)算，采用節(jié)能措施后的循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式較原運(yùn)行方式可節(jié)省廠用電約182.99萬kW·h;按成本電價(jià)0.37元/(kW·h)計(jì)算，可節(jié)省費(fèi)用67.7萬元。

按冬季2臺(tái)低速循環(huán)水泵運(yùn)行150天計(jì)算，采用節(jié)能措施后的循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式較原運(yùn)行方式可節(jié)省廠用電約183.21萬kW·h;按成本電價(jià)0.37元/(kW·h)計(jì)算，可節(jié)省費(fèi)用67.8萬元。

4 結(jié)論

通過分析該電廠供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的組成和工作原理，及運(yùn)行中存在的問題，并借鑒其他電廠循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，提出該電廠供熱機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)冬季節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行分析結(jié)論。

(1)供熱機(jī)組在冬季供熱期間2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)可啟動(dòng)2臺(tái)低速循環(huán)水泵，將凝汽器的入口溫度控制在12～15℃。

(2)通過調(diào)節(jié)彈簧蓄能快速關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置，改變汽輪機(jī)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量，使真空達(dá)到-0.095 MPa是能實(shí)現(xiàn)的。

(3)冬季采用2臺(tái)低速循環(huán)水泵供2臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行方式，將節(jié)約大量的綜合廠用電，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起非常重要的作用。

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(編輯:楊大浩)

Energy-Saving Optimization Measures for Circulating Water System Operation of Heating Unit in Winter

MA Yanxin，MA Yue
(Heilongjiang Qiqihar，China Huadian Corporation Thermoelectric Co.，Ltd.，Qiqihar 161000，Helongjiang Province，China)

According to the winter operation problem of circulating water system in a power plant，this paper expounded the composition and the function of circulating water system in 300 MW heating unit，analyzed the influence of circulating water’s inlet temperature on host vacuum，proposed the energy-saving optimization measures in winter which was applying quick closing-adjusting device of spring energy storage and bidirectional adjustment of wind shield，as well as solved the problem of large power consumption of circulating water system.After the implementation of the energy-saving measures，it can save large integrated auxiliary power，which plays a key role in the economic operation of the unit.

300 MW heating unit;circulating water system;integrated auxiliary power;quick closing-adjusting device of spring energy storage

TM 621

A

1000－7229(2014)01－0114－04

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.022［HT］

2013-07-28

2013-09-18

馬巖昕(1968)，男，本科，工程師，從事發(fā)電廠節(jié)能、汽輪機(jī)、化學(xué)運(yùn)行技術(shù)管理方面的工作，E-mail:hdmayanxin@126.com;

馬越(1993)，女，本科，技術(shù)員，從事英語(yǔ)翻譯工作，E-mail: hdyuzhenhui@126.com。