熱力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

李偉彬

（河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司,河北 滄州 061113）

1 引言

循環(huán)水系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要組成部分，循環(huán)水系統(tǒng)及其設(shè)備運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠性將對整個(gè)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著至關(guān)重要的影響。

2 大型火力發(fā)電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)投運(yùn)的600MW火力發(fā)電機(jī)組相配套的循環(huán)水系統(tǒng)，根據(jù)冷卻水源的狀況不同大致可分為開式和閉式兩種形式。比較突出的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）采用技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備，提高了運(yùn)行可靠性。循環(huán)水泵采用國際先進(jìn)技術(shù)水平的進(jìn)口設(shè)備，型式：立軸、固定轉(zhuǎn)速、固定葉片、單級混流泵, 由立式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。設(shè)備具有長周期運(yùn)行能力，不需要定期輪換、檢修，而且大大降低了檢修與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

（2） 由于沒有設(shè)置備用循環(huán)水泵，從而簡化了系統(tǒng)，減少了占地面積，大幅度降低了循環(huán)水系統(tǒng)的一次性投資。

（3）循環(huán)水泵出口門采用了能夠快速關(guān)閉的液動(dòng)蝶閥，在循環(huán)水泵故障時(shí)，能夠快速關(guān)閉出口門，有效地阻止循環(huán)水泵倒轉(zhuǎn)的時(shí)間和速度，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠性。

（4）采用擴(kuò)大單元制循環(huán)水系統(tǒng)，使運(yùn)行方式更加靈活，能夠有效地提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。例如：國華滄電一期工程2х600MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)采用的就是比較典型的擴(kuò)大單元制循環(huán)水系統(tǒng)，即：單機(jī)單管配雙泵，在兩臺(tái)機(jī)組的兩條循環(huán)水母管之間加一條串聯(lián)兩個(gè)電動(dòng)蝶閥的聯(lián)絡(luò)管。該系統(tǒng)在夏季采用單元制運(yùn)行方式，即將聯(lián)絡(luò)管電動(dòng)蝶閥關(guān)閉，每臺(tái)機(jī)組由各自的兩臺(tái)循環(huán)水泵單獨(dú)供水；春、秋季節(jié)及寒冬季節(jié)根據(jù)水溫和凝汽器真空情況，采用擴(kuò)大單元制運(yùn)行方式，即開啟聯(lián)絡(luò)管道的電動(dòng)蝶閥，兩臺(tái)機(jī)組由三臺(tái)循環(huán)水泵供水，停止一臺(tái)循環(huán)水泵做備用。這樣的運(yùn)行方式，在兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行時(shí)可節(jié)約1臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)的能耗。

（5）采用循環(huán)水串聯(lián)通過的雙倍壓凝汽器。優(yōu)點(diǎn)是減少循環(huán)水量，降低平均排汽壓力，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

上述循環(huán)水系統(tǒng)盡管采用了比較先進(jìn)的設(shè)備，系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面和從前比也有了較大的進(jìn)步，整體組成比較簡單，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性方面也有了較大的改進(jìn)。但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)還是存在一些需要解決的難題，和國外先進(jìn)的技術(shù)相比還存在一些需要改進(jìn)的地方，常見的問題有以下幾方面：

1） 循環(huán)水泵出口蝶閥液壓系統(tǒng)控制電磁閥一旦失電，將會(huì)造成循環(huán)水泵出口液壓蝶閥誤關(guān)，嚴(yán)重的后果會(huì)直接造成汽輪機(jī)循環(huán)水中斷，機(jī)組低真空保護(hù)低動(dòng)作停機(jī)；

2）循環(huán)水泵出口液壓蝶閥控制油站的升壓油泵停止運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致控制油壓下降，循環(huán)水泵出口門關(guān)閉，同樣會(huì)造成循環(huán)水中斷停機(jī)事故；

3）對于擴(kuò)大單元制的循環(huán)水系統(tǒng)，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組3臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生任意一臺(tái)運(yùn)行的循環(huán)水泵事故跳閘，有可能會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)低真空保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成全廠對外停電的重大事故；

4）對于同一臺(tái)機(jī)組來說，也同樣存在著一臺(tái)循環(huán)水泵跳閘出口蝶閥不能夠立即關(guān)閉，發(fā)生循環(huán)水泵倒轉(zhuǎn)，可能會(huì)引起機(jī)組減負(fù)荷或低真空保護(hù)動(dòng)作停機(jī)的事故。

5）循環(huán)水泵在啟動(dòng)前，需要向系統(tǒng)注滿水方可啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間相對較長。

3 循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案探討

（1）循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制,使系統(tǒng)簡化，有利于在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)，防止事故擴(kuò)大；

（2）每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)50%容量的循環(huán)水泵，不設(shè)置備用的循環(huán)水泵，節(jié)省一次性投資費(fèi)用；

（3）泵出口設(shè)置能夠快速關(guān)閉的液動(dòng)蝶閥，以防止故障停止的循環(huán)水泵長時(shí)間快速倒轉(zhuǎn)問題；

（4）根據(jù)實(shí)際情況，采取單臺(tái)循環(huán)水泵對應(yīng)單獨(dú)的循環(huán)水供水管道，防止事故泵影響運(yùn)行泵，使事故擴(kuò)大；

（5）循環(huán)水系統(tǒng)向公用系統(tǒng)供水分別由兩條出口壓力供水管供到供水母管，供水閥門采用能夠快速關(guān)閉的蝶閥（蝶閥的動(dòng)作與循環(huán)水泵電機(jī)開關(guān)聯(lián)動(dòng)）并串聯(lián)逆止閥，防止任意一臺(tái)循環(huán)水泵跳閘時(shí)，公用冷卻水系統(tǒng)的水倒流，造成公用系統(tǒng)事故；

（6）循環(huán)水泵電機(jī)采用變頻率電機(jī)，在環(huán)境溫度較高季節(jié)采用高速運(yùn)行；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，采用低速運(yùn)行方式，可節(jié)約相當(dāng)可觀的常用電能。例如：國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司引進(jìn)的俄羅斯800MW機(jī)組，所采用的開式運(yùn)行循環(huán)水系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)雙速循環(huán)水泵，運(yùn)行方式如下表：

季節(jié) 春季 夏季 秋季 冬季運(yùn)行方式 一臺(tái)高速一臺(tái)低速 兩臺(tái)高速 一臺(tái)高速一臺(tái)低速一臺(tái)高速一臺(tái)低速電耗 6500kw-8000kw 8000kw 6500kw-8000kw 5000kw-6500kw節(jié)電率( %) 0—18.75 0 0—18.75 18.75—37.5

（7）對于開式循環(huán)水系統(tǒng)，由于循環(huán)水泵出口壓力較低，停泵時(shí)倒轉(zhuǎn)的時(shí)間較短，最高倒轉(zhuǎn)速度比閉式泵低。所以，開式循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵應(yīng)該具有允許倒轉(zhuǎn)的功能可不設(shè)出口蝶閥。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，一方面可節(jié)省部分投資費(fèi)用，另外還可以節(jié)省大量的檢修及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

（8）在開式循環(huán)水的排水口安裝合適功率的水輪發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)600MW機(jī)組配備的4臺(tái)循環(huán)水泵排水口可安裝2臺(tái)約600KW的水輪發(fā)電機(jī)組。利用循環(huán)水排水能頭發(fā)電，即可帶來可觀的節(jié)能降損效益。例如：國華綏中發(fā)電有限責(zé)任公司2臺(tái)800MW機(jī)組在循環(huán)水排水口安裝2臺(tái)800KW的水輪發(fā)電機(jī)組，在兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)出力經(jīng)常保持在600kW以上，不但具有明顯的節(jié)能效果，更重要的是能夠有效地降低循環(huán)水排水能頭和水溫，起到減少對環(huán)境的噪聲污染和溫度對海洋環(huán)境的副作用。

4 結(jié)束語

循環(huán)水系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式對于熱力發(fā)電廠的安全和經(jīng)濟(jì)性的影響是不容忽視的，目前由于我國機(jī)組容量大小差異、形式差異較大，循環(huán)水系統(tǒng)的組成和運(yùn)行方式也是各不相同，在安全性、經(jīng)濟(jì)性改進(jìn)方面還有很大的潛力可挖。對于已投產(chǎn)的機(jī)組可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改造，本文提出了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的改進(jìn)建議，供設(shè)計(jì)部門和投資決策部門參考。