電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行探討

摘要：在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和污染耗能矛盾日益尖銳的時(shí)代，優(yōu)化節(jié)能已經(jīng)成為各個(gè)經(jīng)濟(jì)行業(yè)不變的使命和永恒的主題，電力行業(yè)作為耗能污染情況分外突出的重點(diǎn)行業(yè)，挖掘電廠生產(chǎn)節(jié)能和優(yōu)化潛力對(duì)我國(guó)能源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)也有著顯著的作用和意義。而電廠生產(chǎn)中，循環(huán)泵耗能比重較大，且不同環(huán)境、負(fù)荷和地區(qū)氣候下，電廠循環(huán)水泵的合理配置也對(duì)其耗能有著很大的影響。因此本文主要研究探討了電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及其涉及到的關(guān)鍵問題，這對(duì)間接提高電廠經(jīng)濟(jì)效益也有現(xiàn)實(shí)作用和積極影響。

關(guān)鍵詞：電廠;循環(huán)水系統(tǒng);優(yōu)化運(yùn)行;研究探討

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的水循環(huán)系統(tǒng)耗能量占據(jù)了整個(gè)電廠發(fā)電總量的1.5%，可謂是電廠耗能設(shè)備大戶，而且如果火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)組水循環(huán)系統(tǒng)是水冷凝汽器來凝結(jié)水汽，該汽輪機(jī)組就必須要配備至少兩臺(tái)的循環(huán)水泵，而循環(huán)水泵則是整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)用電設(shè)備較大者之一，其汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中，不是所有循環(huán)水泵都是運(yùn)行狀態(tài)，也有處于備用的，因此針對(duì)不同負(fù)荷要求和不同環(huán)境季節(jié)就要科學(xué)采取不同的循環(huán)水泵組合配置，這樣才能夠確定電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式，對(duì)節(jié)省電廠耗電量，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益有著極大的促進(jìn)作用。

一、最佳循環(huán)水流量確定方法及其改進(jìn)

當(dāng)前主要是根據(jù)改變電廠循環(huán)水流量使得其汽輪機(jī)組電功率和循環(huán)水泵耗費(fèi)功率的增加值之間差值達(dá)到最大值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的真空就是最佳真空，該最佳真空狀態(tài)時(shí)的循環(huán)水流量即為最佳循環(huán)水流量的原理來確定其最佳真空和最佳循環(huán)水流量的。這種確定方法已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行中，也取得了良好的效果。然而這種方法考慮并不全面，只是考察了循環(huán)水輸送過程中水泵消耗電功率，對(duì)于循環(huán)水本身費(fèi)用則沒有考慮在內(nèi)，尤其當(dāng)前水費(fèi)價(jià)格不斷上漲，這種水費(fèi)成本造成的經(jīng)濟(jì)損失也越來越大，因此確定最佳循環(huán)水流量必須要充分考慮循環(huán)水自身成本費(fèi)用。為方便說明計(jì)算，不妨設(shè)定一臺(tái)汽輪機(jī)配備兩臺(tái)定轉(zhuǎn)速循環(huán)水泵，那么計(jì)算該汽輪機(jī)組排汽量和循環(huán)水入口溫度下最佳水循環(huán)流量步驟和計(jì)算方法如下：

當(dāng)某循環(huán)水入口溫度和水流量下，其汽輪機(jī)組排汽量取不同值時(shí)，按照相關(guān)數(shù)學(xué)物理計(jì)算公式就可以得出其循環(huán)水溫增長(zhǎng)為Δt，凝汽器端差δt，凝汽器飽和溫度tc，其計(jì)算公式如下：

其中tc=tw1+Δt+δt，而Dw是循環(huán)水流量，Dc是汽輪機(jī)排汽量，m（Dw"/Dc的比值）是凝汽器冷卻倍率，Ac是凝汽器冷卻面積，K（別爾曼公式計(jì)算得出）是凝汽器傳熱系數(shù)。

如果循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)運(yùn)行數(shù)目有變，也可先根據(jù)以上兩個(gè)公式計(jì)算出循環(huán)水流量改變后的相應(yīng)凝汽器壓力，再結(jié)合背壓變化對(duì)汽輪機(jī)組發(fā)電功率影響原理得出其發(fā)電功率變化值，并制作相應(yīng)坐標(biāo)ΔP（Dc"，tw1），得出其變化曲線，如果是一臺(tái)泵變?yōu)閮膳_(tái)泵，那么還可以作出其循環(huán)水泵所耗費(fèi)功率增量變化ΔPp，如下圖所示，發(fā)電機(jī)組電功率增加值變化就與循環(huán)水泵功耗增加值工況一致，其交點(diǎn)Dc=f（tw1）變化曲線如下圖：

根據(jù)該變化曲線就可以得出只有發(fā)電機(jī)組電功率凈增值ΔPnet為其最大值時(shí)，電廠循環(huán)水泵系統(tǒng)運(yùn)行才最為有利，雖然改變循環(huán)水泵運(yùn)行數(shù)量后確定其循環(huán)水最佳值就可以根據(jù)ΔPnet大小來判斷，如果ΔPnet大于零，那么汽輪發(fā)電機(jī)組功率增加值ΔP也就比循環(huán)水泵運(yùn)行耗費(fèi)功率增加值ΔPp要大，此時(shí)就要采取雙泵運(yùn)行，反之則采取單泵并行，那么右上圖曲線則是相應(yīng)水泵運(yùn)行區(qū)間。

以上數(shù)據(jù)理論分析單純考慮了水泵本身耗費(fèi)功率，下面再綜合考慮循環(huán)水自身成本費(fèi)用，那么其最佳循環(huán)水流計(jì)算步驟如下。首先計(jì)算汽輪機(jī)凈收益ΔCb ，其中Rd是上網(wǎng)電價(jià)，Rw是循環(huán)水價(jià)格，α是系數(shù)（開式循環(huán)中，α值是1，閉式循環(huán)中，α則為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水率），Dw是機(jī)組所需循環(huán)水流量，ΔP是汽輪機(jī)功率增值（循環(huán)水流量增加），ΔPp循環(huán)水泵增加消耗的功率（循環(huán)水流量增加）。

按照公式3就可以知道如果想要凈收益最大，其最佳循環(huán)水流量數(shù)值變化就如下

顯然如果考慮循環(huán)水本身費(fèi)用后，其凝汽器最佳真空和最佳水流量就和之前所得數(shù)目不一樣，之前計(jì)算得出就不是最優(yōu)。

二、實(shí)例計(jì)算分析

如果按照上文給出的例子進(jìn)行計(jì)算，也就2臺(tái)循環(huán)水泵，一臺(tái)循環(huán)水量是25989t/h，兩臺(tái)循環(huán)水量為30560t/h，那么一臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行耗費(fèi)電功率就是1740kW/h，按照循環(huán)水補(bǔ)水率為2.5%計(jì)算，不同排汽量、不同循環(huán)水入口和一定溫度狀況下，循環(huán)水費(fèi)不同，其機(jī)組單泵轉(zhuǎn)為雙泵運(yùn)行變化分界線就如下圖：

按照上圖所示，不難看出每條曲線都代表則該機(jī)組水泵的運(yùn)行分界線，其上下區(qū)間則表示相應(yīng)機(jī)組水泵運(yùn)行范圍，也就是說如果循環(huán)水價(jià)格越低，其分界線會(huì)向左下移動(dòng)，單泵運(yùn)行范圍越小，雙泵運(yùn)行范圍擴(kuò)大，反之亦然。因此在確定循環(huán)水泵最佳運(yùn)行方式有也要充分考慮循環(huán)水價(jià)格對(duì)其運(yùn)行的影響。

三、循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行措施

當(dāng)前我國(guó)電廠循環(huán)水泵調(diào)節(jié)基本都是整臺(tái)水泵調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)模式無法確保其循環(huán)水量是最佳狀態(tài)，基本只是近視值，這不利于凝汽器保持最佳真空狀態(tài)運(yùn)行，也不利于循環(huán)水量的利用，因此可以采取循環(huán)水泵變速調(diào)節(jié)模式，并在控制循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行管理中考慮其循環(huán)水本身價(jià)格，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)理論層面最優(yōu)轉(zhuǎn)為實(shí)際最優(yōu)。另外如果處于冬季寒冷地區(qū)，凝汽器保持最佳真空狀態(tài)運(yùn)行有可能會(huì)高于極限真空，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少循環(huán)水流量，使得其凝汽器真空小于極限真空，能夠減少循環(huán)水損失。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行狀況各異，負(fù)荷也都不盡相同，因此相關(guān)電廠也都要結(jié)合該電廠水泵運(yùn)行實(shí)際情況來分析計(jì)算并實(shí)現(xiàn)其凝汽器真正的最佳真空，按照上文分析可知如果單泵變?yōu)殡p泵運(yùn)行，那么循環(huán)水價(jià)格不斷增大時(shí)，就應(yīng)該推遲雙泵運(yùn)行，這能夠降低汽輪機(jī)組污染和水量消耗。

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