循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化

婁衛(wèi)星

(鶴壁豐鶴發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 鶴壁 458008)

0 引言

循環(huán)水泵是電廠主要耗能設(shè)備之一，鶴壁豐鶴發(fā)電有限責(zé)任公司2臺600 MW機組的循環(huán)水泵耗電量占廠用電量的15%～25%，占發(fā)電量的0.5%～1.3%。在電廠嚴(yán)峻的經(jīng)營壓力下，試驗研究循環(huán)水泵的最佳運行方式意義重大。該公司技術(shù)人員收集整理不同負(fù)荷和循環(huán)水溫下循環(huán)水泵的啟、停數(shù)據(jù)，以耗差分析理論為基礎(chǔ)，找到電廠容易實現(xiàn)的循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化方法。

1 循環(huán)水泵運行經(jīng)濟(jì)性的影響因素

循環(huán)水泵最佳運行方式的確定，取決于循環(huán)水溫度、機組負(fù)荷、機組熱力特性、機組極限背壓、凝汽器換熱系數(shù)、循環(huán)水泵特性以及上網(wǎng)單價、標(biāo)煤單價等諸多因素。單純從提高機組熱經(jīng)濟(jì)性方面考慮，影響循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)性主要有以下幾個方面。

(1)降低排汽壓力可以減少機組的冷源損失，提高機組的循環(huán)效率。但隨著排汽壓力的下降，排汽比容增加，排汽余速損失會逐漸增大，當(dāng)排汽壓力低于機組的極限背壓時，汽輪機的做功反而會降低。

(2)循環(huán)水流量增加會提高機組真空度，提高機組效率。但增加循環(huán)水量意味著循環(huán)水泵功耗也會相應(yīng)增加，這樣會部分或全部抵消真空度升高帶來的收益。

(3)在一定的循環(huán)水進(jìn)水溫度和流量下，汽輪機排汽壓力受汽輪發(fā)電機組的熱力特性、凝汽器的清潔程度、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性等多種因素的影響，在不同的負(fù)荷下，相同的排汽壓力對汽輪發(fā)電機組功率的影響是不同的。

2 優(yōu)化的理論依據(jù)及方法

煤炭市場價格波動頻繁，導(dǎo)致推算出的供電煤耗最低的循環(huán)水泵運行方式卻并不一定利潤最高。因此，從節(jié)能減排政策方面考慮，以達(dá)到最佳供電煤耗為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

2.1 試驗數(shù)據(jù)的采集

在一定的循環(huán)水進(jìn)水溫度及負(fù)荷條件下，利用試驗方法得到不同循環(huán)水流量、不同循環(huán)水溫度、不同機組負(fù)荷下的排汽壓力。至少要采集從冬天到夏天大約6個月時間里不同工況的數(shù)據(jù)。

2.2 耗差分析理論

發(fā)電廠熱力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、多變量的非線性系統(tǒng)，數(shù)學(xué)上非線性系統(tǒng)求解相對比較困難，尚無通用的解決方法。以系統(tǒng)工程的觀點,促使偏離設(shè)計工況運行的各種原因稱為擾動，擾動可以是單一的，也可以是多種擾動同時存在。進(jìn)一步假定擾動為不影響機組工作流程的小擾動，則可以大大簡化計算分析過程。

2.3 優(yōu)化方法

收集1個大氣環(huán)境溫度變化周期里備用循環(huán)水泵啟停前/后的循環(huán)水溫度、真空度(或排汽壓力)、負(fù)荷等數(shù)據(jù)；由于備用循環(huán)水泵啟停會改變原運行水泵的電流，所以還需要收集單個循環(huán)水泵運行時的電機功率和2臺循環(huán)水泵同時運行時的電動機功率之和。先按循環(huán)水泵啟停前、后真空度變化情況在廠家提供的機組效率曲線上進(jìn)行查找，得出機組效率的相對變化量；再將循環(huán)水泵啟停前、后的電動機功率與發(fā)電負(fù)荷相比，得出循環(huán)水泵啟停前、后廠用電率的相對變化量；最后，按耗差分析原理，將兩者都作為對機組供電煤耗影響的小擾動，兩者進(jìn)行代數(shù)相加后則可得出收益變化量；按收益變化量來判斷當(dāng)前運行工況是否有利于節(jié)能降耗。

3 試驗的實施

鶴壁豐鶴發(fā)電有限責(zé)任公司2011年10月至2012年3月共6個月的循環(huán)水泵啟停前、后相關(guān)參數(shù)平均值統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 2011年10月至2012年3月循環(huán)水泵啟停前、后相關(guān)參數(shù)平均值

按制造廠提供的真空度與熱耗率的關(guān)系曲線(如圖1所示)，查出表1中循環(huán)水泵啟停前、后熱耗率的變化情況并統(tǒng)計列表。

圖1 真空度對汽輪機熱耗率修正曲線

將機組循環(huán)水泵啟停前、后廠用電率變化情況與熱耗率變化情況進(jìn)行代數(shù)相加，得出循環(huán)水泵啟停前、后的收益變化?？紤]到儀表精度和統(tǒng)計誤差，將收益小于真空表計誤差對應(yīng)的熱耗率相對變化量作為臨界值，然后以循環(huán)水進(jìn)口水溫為縱坐標(biāo)、負(fù)荷為橫坐標(biāo)列成二維表格，按統(tǒng)計得出的收益變化情況對二維表格進(jìn)行填充，如圖2所示。

圖2 不同工況下循環(huán)水泵運行經(jīng)濟(jì)性

從圖2中臨界區(qū)表格的連線可以確定備用循環(huán)水泵的啟停規(guī)則，用廠級監(jiān)控管理系統(tǒng)(SIS)制作循環(huán)水泵啟停指導(dǎo)程序，指導(dǎo)運行人員按要求實現(xiàn)循環(huán)水泵的及時啟停，達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。

4 效果評估

按照上述試驗結(jié)果制訂出新的循環(huán)水泵啟停規(guī)則，2012年鶴壁豐鶴發(fā)電有限責(zé)任公司循環(huán)水泵耗電率從2011年的0.99%下降至 0.87%，而平均真空度與2011年基本持平，分別為94.73%和94.79%，節(jié)能效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]李青，張興營，徐光照.火力發(fā)電廠生產(chǎn)指標(biāo)管理手冊[M].北京：中國電力出版社，2007.