淺談火電廠中開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化改造

李海軍 張成杰

【摘 要】根據(jù)包頭東華熱電有限公司開(kāi)式水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中開(kāi)式水壓力偏高的問(wèn)題情況，為了提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)開(kāi)式水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，改造后既保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性又達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

【關(guān)鍵詞】開(kāi)式水系統(tǒng)；優(yōu)化改造；開(kāi)式水泵；永磁調(diào)速

1.概述

包頭東華熱電有限公司一期2×300MW供熱機(jī)組工程于2005年12月底建成投產(chǎn)，汽輪機(jī)是由東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)提供的C300/230-16.67/0.35/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽抽汽式供熱凝氣式汽輪機(jī)，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)提供的HG-1025/17.5-YM11亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包鍋爐，發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)提供的QFSN-300-2 型發(fā)電機(jī)。承擔(dān)包頭市東河區(qū)城市集中供熱面積任務(wù)。火電廠中的冷卻水系統(tǒng)分為開(kāi)式水系統(tǒng)和閉式水系統(tǒng)。

2.開(kāi)式水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

開(kāi)式水系統(tǒng)為主要輔機(jī)冷卻水源其主要用戶為：閉式水系統(tǒng)冷卻器（板式換熱器）、汽輪機(jī)潤(rùn)滑油冷油器、汽輪機(jī)抗燃油冷卻器、發(fā)電機(jī)定子冷卻水冷卻器、發(fā)電機(jī)密封油冷卻器以及真空泵、電動(dòng)給水泵冷卻器等。每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)開(kāi)式水泵，開(kāi)式冷卻水的水源取自循環(huán)水系統(tǒng)供水管，經(jīng)過(guò)開(kāi)式水泵升壓后供給各級(jí)用戶，開(kāi)式冷卻水回水接至循環(huán)水回水母管回到循環(huán)水系統(tǒng)。

開(kāi)式循環(huán)水泵的入口管道接在循環(huán)水至凝汽器入口，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)循環(huán)水的壓力是一定的，經(jīng)開(kāi)式水泵升壓后，壓力升高至0.38 MPa，開(kāi)式循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)出口門(mén)保持全開(kāi)。從設(shè)計(jì)角度，開(kāi)式水系統(tǒng)是按照用戶最大流量和壓力進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，這樣造成在實(shí)際運(yùn)行中開(kāi)式水壓力偏高。

在實(shí)際運(yùn)行中隨機(jī)組負(fù)荷變化和季節(jié)環(huán)境溫度變化，機(jī)組冷卻用戶所需的冷卻水量也是不一樣的，通常達(dá)不到開(kāi)式水泵額定出力。為了達(dá)到控制油溫的目的，還需要進(jìn)行開(kāi)示冷卻水系統(tǒng)各級(jí)用戶的水量調(diào)節(jié)和水量分配，主要是依靠各組油冷卻器回水調(diào)節(jié)門(mén)調(diào)節(jié)，這樣更加劇了油冷卻器水側(cè)壓大于油壓的現(xiàn)象（用戶中油冷卻器出口調(diào)節(jié)門(mén)9臺(tái)），一旦油中進(jìn)水，將嚴(yán)重威脅輔機(jī)和主機(jī)的設(shè)備安全。例如，離開(kāi)式水泵出口最近的冷油器為主機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器在實(shí)際運(yùn)行中，汽輪機(jī)油冷卻器就地油壓為0.28Mpa，而水側(cè)壓力通常在0.35Mpa以上，這樣的運(yùn)行壓力給機(jī)組安全運(yùn)行帶來(lái)極大的安全隱患。而且在當(dāng)初的設(shè)計(jì)中電機(jī)的功率大于泵的功率，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，依靠閥門(mén)調(diào)節(jié)時(shí)開(kāi)式水泵達(dá)不到額定出力造成開(kāi)式水泵效率降低，還造成較大的截流能量損失和電能的浪費(fèi)，導(dǎo)致廠用電率升高，經(jīng)濟(jì)性下降。

3.開(kāi)式水系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

3.1開(kāi)式循環(huán)泵及電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

（相見(jiàn)表1，表2）

3.2優(yōu)化改造方案

3.2.1改造方案一

根據(jù)開(kāi)式水系統(tǒng)實(shí)際情況運(yùn)行情況，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在保證開(kāi)式水系統(tǒng)維持正?？煽窟\(yùn)行的前提，本著以安全、經(jīng)濟(jì)的原則，進(jìn)一步使開(kāi)式水系統(tǒng)更趨合理、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過(guò)分析、論證，采用了優(yōu)化改進(jìn)高壓水泵運(yùn)行控制的方案，將高壓水泵控制改為永磁調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，泵系統(tǒng)永磁調(diào)速能夠提供平滑、無(wú)級(jí)的電動(dòng)加減速，通過(guò)調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速方式平衡系統(tǒng)壓力和流量，提高系統(tǒng)安全性的同時(shí)有效的降低能耗提高經(jīng)濟(jì)性。（見(jiàn)表3）

3.2.2改造方案二

因我公司地處北方地區(qū)冬季環(huán)境溫度較低，根據(jù)我公司開(kāi)式水系統(tǒng)冬季實(shí)際運(yùn)行工況和條件，并調(diào)研同類型電廠對(duì)開(kāi)式水系統(tǒng)改造的經(jīng)驗(yàn)及運(yùn)行工況的考察，決定對(duì)我公司開(kāi)式水系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造方案為：在開(kāi)式泵入口（入口手動(dòng)門(mén)前）和出口（出口電動(dòng)門(mén)后）管道之間增加一路直通管道系統(tǒng)，在冬季循環(huán)水溫度較低的情況下、在夏季鍋爐上水打壓的情況下停用開(kāi)式泵，直接用循環(huán)泵帶開(kāi)式水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻循環(huán)。

3.2.3改造后的優(yōu)點(diǎn)

改造方案一加裝永磁調(diào)速裝置開(kāi)式水泵。通過(guò)電度表統(tǒng)計(jì)改造前耗電量每天平均為6.41MWH，加裝永磁調(diào)速裝置后每天平均為3.03 MWH一天節(jié)約電量為：

6.41-3.03=3.38M

按目前電價(jià)0.319元/kWh，一年運(yùn)行10個(gè)月計(jì)算，一年能節(jié)約0.319×3380×300=32.3466萬(wàn)元，而該項(xiàng)目總投資大約為55萬(wàn)元，2年可收回投資。

經(jīng)過(guò)改造開(kāi)式水泵出口壓力由以前的0.38MPa，降至0.28MPa以下，而且根據(jù)天氣情況還可以將出口壓力降至更低，這樣就能保證冷卻水用戶的安全運(yùn)行。由于永磁調(diào)速技術(shù)采用無(wú)物理連接傳遞扭矩，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)，允許低負(fù)載啟動(dòng)，沖擊電流小，減少了電機(jī)繞組、鐵芯發(fā)熱量，降低了電機(jī)及水泵的振動(dòng)，減輕了機(jī)封磨損，可延長(zhǎng)電機(jī)本體、軸承及機(jī)械密封等部件的使用壽命。

改造方案二經(jīng)濟(jì)效益分析：我廠2011年1月份兩臺(tái)機(jī)組的開(kāi)式泵耗電總量為409068kwh，折合費(fèi)用為9.6萬(wàn)元，開(kāi)式泵電耗占全廠廠用電總量的0.13%。如開(kāi)式水系統(tǒng)改造后系統(tǒng)投入正常運(yùn)行，按照開(kāi)式泵停用四個(gè)半月計(jì)算，節(jié)約費(fèi)用約48萬(wàn)元，廠用電也將大幅下降，此改造投資少、收益高。

4.結(jié)論

根據(jù)以上兩個(gè)方案的改造既保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性的，也給我廠帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的 。同時(shí)經(jīng)過(guò)改造后，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期，節(jié)約了設(shè)備檢修和維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1] 包頭東華熱電有限公司集控運(yùn)行規(guī)程，2011.