M701DA 燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組閉式水系統(tǒng)的改造

王才文

（江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州213011）

0 引言

某公司在2011年利用“川氣東輸”工程擴(kuò)建了兩套E 級三菱M701DA 燃?xì)饴?lián)合循環(huán)雙軸抽汽供熱機(jī)組，抽汽額定流量是80t/h，每套機(jī)組配置2×100%容量的閉式循環(huán)冷卻水泵，一運(yùn)一備，確保機(jī)組冷卻水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。閉式循環(huán)冷卻水泵主要向燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)冷卻器、燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油冷油器、燃?xì)廨啓C(jī)控制油換熱器、余熱鍋爐島冷卻器、凝結(jié)水泵軸承、化學(xué)取樣冷卻器提供足夠的冷卻水量，確保冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

圖1 閉式水系統(tǒng)簡圖

1 閉式水系統(tǒng)存在浪費(fèi)能耗的問題

兩套E級燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電機(jī)組承擔(dān)著公司周邊主要企業(yè)及本廠鄰機(jī)的啟動供熱，每天供熱量在500～1 000t之間，每天至少需保持一套機(jī)組連續(xù)運(yùn)行來確保供熱不中斷。但受制于全年計劃燃?xì)饬考吧暇W(wǎng)電量等因素，兩套熱電機(jī)組一般只有在迎峰度夏期間遇電網(wǎng)缺電且燃?xì)夤?yīng)富裕時才能保持同時連續(xù)運(yùn)行；進(jìn)入冬季后，為確保北方地區(qū)的生活供熱，燃?xì)夤?yīng)緊張時只能勉強(qiáng)維持一套機(jī)組運(yùn)行。因此每套機(jī)組全年處于備用的時間都較長，表1 為兩套機(jī)組近幾年實際運(yùn)行時間。

表1 兩套機(jī)組近幾年實際運(yùn)行時間統(tǒng)計

當(dāng)兩套機(jī)組處于一運(yùn)一備的運(yùn)行方式時，由于對外供熱不能中斷及省電網(wǎng)調(diào)度等原因，要求備用機(jī)組隨時都應(yīng)處于滿足啟動條件狀態(tài)，而三菱M701DA燃?xì)廨啓C(jī)需連續(xù)盤車12h才能滿足啟動條件。因此，當(dāng)機(jī)組處于備用時，發(fā)電機(jī)冷卻器、各泵的冷卻水都可停用，而燃?xì)廨啓C(jī)的潤滑油仍需保持連續(xù)運(yùn)行，此時的閉式水系統(tǒng)只需冷卻燃機(jī)潤滑油的熱量。而閉式冷卻水泵是按夏季運(yùn)行時開式水溫為33℃、閉式水冷卻器端差為5℃時的工況點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計的，閉式水泵容量較大，另外閉式冷卻水量未設(shè)計調(diào)節(jié)功能，所以在機(jī)組備用階段冷卻水裕量很大，經(jīng)濟(jì)性差。即使關(guān)閉A、B閉式水換熱器的進(jìn)口電動門，開啟閉式水換熱器的旁路調(diào)節(jié)門（平時用來調(diào)節(jié)閉式水溫）降低泵的出口流量，閉式冷卻水泵電流也只能降低30A，節(jié)能效果不明顯。

2 閉式水系統(tǒng)改造方案的選擇分析

閉式冷卻水泵的額定功率為160kW，額定電流288A，流量1 000t/h，按照初步設(shè)計，閉式水系統(tǒng)各用戶的耗水量如表2所示。從表中反映出機(jī)組備用時實際的耗水量與正常運(yùn)行時冷卻水量偏差很大，若將閉式冷卻水泵改造成變頻泵，可能達(dá)不到最大的節(jié)能效果，且改造成本高、控制系統(tǒng)復(fù)雜。

表2 閉式水系統(tǒng)各冷卻水用戶耗水量

因此，主要設(shè)想以下兩種改造方案：

方案1：新增一臺燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油冷卻水泵。在燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油冷卻器進(jìn)口調(diào)門旁路門處新安裝一臺30t/h左右的冷卻水泵，機(jī)組停機(jī)2h后停閉式冷卻水泵，啟動燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油冷卻器專用冷卻水泵，保持燃機(jī)潤滑油溫正常?？紤]相關(guān)管道、法蘭、泵和電機(jī)，預(yù)計總費(fèi)用在1.5萬元左右。

方案2：新增一臺系統(tǒng)小流量閉式冷卻水泵。咨詢設(shè)計院后，通過計算燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油冷卻器換熱量及管道沿程阻力，該泵流量選擇在300t/h左右較適宜。機(jī)組停機(jī)后即將閉式冷卻水泵切換至小流量閉式冷卻水泵運(yùn)行，維持整個系統(tǒng)的冷卻。機(jī)組備用階段閉式水系統(tǒng)預(yù)計可降低60%電耗，考慮相關(guān)管道、法蘭、泵和電機(jī)，預(yù)計總費(fèi)用為3.5萬元。

方案1 雖然比方案2 改造簡單、節(jié)能，但只能滿足燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油系統(tǒng)的冷卻需求，且存在兩方面的不足，一是進(jìn)入冬季后，燃?xì)廨啓C(jī)潤滑油專用冷卻水泵因流量太小無法滿足整個閉式水系統(tǒng)防凍要求，環(huán)境溫度過低時仍需啟動閉式冷卻水泵運(yùn)行；二是在夏季，燃?xì)廨啓C(jī)控制油溫度會因環(huán)境溫度過高又無冷卻水冷卻，必須停用燃?xì)廨啓C(jī)控制油泵，若控制油系統(tǒng)頻繁停用，會對系統(tǒng)安全運(yùn)行造成一定的隱患，因為控制油系統(tǒng)在啟動時可能會引起油箱底部的雜質(zhì)或油管道中未排盡的空氣隨著高壓油進(jìn)入油動機(jī)中，使油動機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)生故障。因此，從安全性、經(jīng)濟(jì)性綜合分析來評估，選擇改造方案2較合適。

3 改造方案的實施和運(yùn)行操作

由于閉式冷卻水再循環(huán)旁路調(diào)節(jié)門在運(yùn)行中無實際作用，此處的進(jìn)口管直徑為DN150，在額定壓力下該管徑的最大流量可達(dá)到250t/h，與設(shè)計的停機(jī)所需流量300t/h相差不多。將閉式冷卻水再循環(huán)旁路調(diào)節(jié)門拆除，在此位置安裝小流量閉式冷卻水泵，再將泵的出口接至閉式水換熱器進(jìn)口，可充分利用現(xiàn)有的管道降低改造成本及節(jié)約場地。因此，選擇小流量閉式冷卻水泵的設(shè)計規(guī)范如表3所示。

表3 小流量閉式冷卻水泵的設(shè)計規(guī)范

小流量閉式冷卻水泵進(jìn)、出口門采用手動操作，進(jìn)口管道處預(yù)留濾水器的位置，視運(yùn)行情況再安裝；啟、停操作及電流信號接入DCS控制系統(tǒng)，方便運(yùn)行人員操作。改造后的閉式水系統(tǒng)簡圖如圖2所示。為確保兩套機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，要求機(jī)組解列后先將公用設(shè)備的空壓機(jī)冷卻水切至運(yùn)行機(jī)組，再將閉式冷卻水泵切換至小流量閉式冷卻水泵運(yùn)行，在機(jī)組啟動前切回至閉式冷卻水泵運(yùn)行，從而充分發(fā)揮小流量閉式水泵的節(jié)能功效。

圖2 改造后的閉式水系統(tǒng)簡圖

4 閉式水系統(tǒng)改造后經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)近一年來對小流量閉式冷卻水泵運(yùn)行參數(shù)的分析，小流量閉式冷卻水泵完全能滿足機(jī)組備用階段的冷卻耗水量。小流量閉式冷卻水泵實際運(yùn)行電流為70A，原閉式冷卻水泵實際運(yùn)行電流為280 A，相差210 A 電流，故每小時節(jié)約電量為123kW·h。若兩套機(jī)組按前幾年運(yùn)行方式每年總運(yùn)行9 000h，檢修720h，則兩套機(jī)組每年總備用時間為7 800h，全年總節(jié)電量959 400kW·h，每年可節(jié)約電費(fèi)（燃機(jī)上網(wǎng)電價按0.68元/kW·h計算）65.2萬元，節(jié)能效果明顯。

5 結(jié)語

鑒于燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組清潔、高效、啟動快的特點(diǎn)，全國各地新建燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組項目較多，一般燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組都為電網(wǎng)承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，運(yùn)行方式以日、夜啟停為主，因此建議電力設(shè)計院在設(shè)計閉式水系統(tǒng)時考慮增加小流量閉式冷卻水泵。某公司今年新擴(kuò)建兩臺F 級燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組時就參照此節(jié)能應(yīng)用實例，在閉式水系統(tǒng)設(shè)計中增加了一臺小流量閉式冷卻水泵，為企業(yè)挖潛增效工作做出了一定成績。