600 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化

李祿俊

摘要：電廠循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組真空影響較大，而真空的高低直接影響供電煤耗的高低，進(jìn)而影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)對(duì)華電國(guó)際奉節(jié)發(fā)電廠大量的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，給出了不同負(fù)荷、不同環(huán)境溫度下循環(huán)水系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行方式，編制出循環(huán)水泵最優(yōu)啟停表，對(duì)火電廠循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水;機(jī)組負(fù)荷;運(yùn)行方式;環(huán)境溫度

0 ? ?引言

循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠的一個(gè)重要輔機(jī)系統(tǒng)，其中循環(huán)水泵是一個(gè)耗電大戶。因此，通過(guò)優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式，提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性成為各個(gè)火電廠亟需解決的問(wèn)題。江波介紹了某660 MW機(jī)組將循泵電機(jī)改為高低速運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化調(diào)整的方法[1]。徐海新對(duì)600 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式做了對(duì)比，提出了循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式[2]。劉哲、王松嶺對(duì)某300 MW機(jī)組利用枚舉法，編制出了循環(huán)水最佳運(yùn)行工況表和循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)調(diào)度圖[3]。

華電國(guó)際奉節(jié)發(fā)電廠（以下簡(jiǎn)稱“奉節(jié)電廠”）配置兩臺(tái)600 MW超臨界機(jī)組，采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、反動(dòng)式汽輪機(jī)，型號(hào)為N600-

24.2/566/566。每臺(tái)機(jī)組凝汽器設(shè)置兩臺(tái)循環(huán)水泵，均為高低速泵，高速泵電機(jī)額定功率為3 300 kW，低速泵電機(jī)額定功率為2 500 kW，其中#1機(jī)組與#2機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)之間無(wú)聯(lián)絡(luò)門。

1 ? ?運(yùn)行方式優(yōu)化前的現(xiàn)狀調(diào)查

奉節(jié)電廠循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化前循泵的啟停主要依據(jù)機(jī)組負(fù)荷與循環(huán)水溫升，如表1所示。

可以看出明顯的癥結(jié)為：循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式僅參考機(jī)組負(fù)荷與循環(huán)水溫升，不能確保系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，需要進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化來(lái)提高經(jīng)濟(jì)性。

2 ? ?循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化原理

2.1 ? ?理論優(yōu)化依據(jù)

循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的核心就是根據(jù)凝汽器在不同負(fù)荷下的最佳真空所需的循環(huán)水量來(lái)合理調(diào)度循環(huán)水泵的運(yùn)行方式。循環(huán)水泵運(yùn)行方式的改變應(yīng)當(dāng)遵守下述基本原則：（1）當(dāng)增啟循環(huán)水泵（或?qū)⒌退俦们袨楦咚俦眠\(yùn)行）時(shí)，應(yīng)要求汽輪機(jī)功率的增加量大于循環(huán)水泵功率增加量;（2）當(dāng)停運(yùn)循環(huán)水泵（或?qū)⒏咚俦们袨榈退俦眠\(yùn)行）時(shí)，應(yīng)要求汽輪機(jī)功率的減少量小于循環(huán)水泵功率減少量。即要使循泵運(yùn)行方式變化后機(jī)組凈功率增量ΔN′和循泵凈功率增量ΔNp的差值達(dá)到最大：

Max ΔNn=ΔN′-ΔNp

2.2 ? ?實(shí)際優(yōu)化依據(jù)

由于現(xiàn)在大機(jī)組火電都是投入AGC，因此實(shí)際的機(jī)組功率只與AGC相關(guān)，并不會(huì)隨著循泵的啟停而改變，對(duì)于電廠而言實(shí)際就是定功率運(yùn)行。而奉節(jié)電廠循環(huán)水運(yùn)行方式調(diào)節(jié)手段就是啟、停循泵或者高低速循泵切換，循環(huán)水流量不是連續(xù)變化而是階躍變化的，因此需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)收益分析來(lái)優(yōu)化運(yùn)行方式。即在某一負(fù)荷下，對(duì)啟、停循泵或者高低速切換的經(jīng)濟(jì)與否進(jìn)行判斷，條件如下：

（1）增啟循泵真空提高所節(jié)約燃煤的價(jià)格>增啟循泵減少的上網(wǎng)電價(jià)，則經(jīng)濟(jì);反之則不經(jīng)濟(jì)。

（2）停運(yùn)循泵增加的上網(wǎng)電價(jià)>真空降低所增加燃煤的價(jià)格，則經(jīng)濟(jì);反之則不經(jīng)濟(jì)。

3 ? ?數(shù)據(jù)收集與整理分析

（1）經(jīng)過(guò)與物料部、計(jì)經(jīng)部確認(rèn)，奉節(jié)電廠2019—2020年7月標(biāo)煤價(jià)格（含稅）為870元/t，上網(wǎng)電價(jià)為0.399 7元/kWh（含脫硝超低排放電價(jià)）。

（2）通過(guò)ECMS（電量采集系統(tǒng)）分別收集單臺(tái)低速循泵運(yùn)行、單臺(tái)高速循泵運(yùn)行、兩臺(tái)低速循泵運(yùn)行、一臺(tái)高速一臺(tái)低速循泵運(yùn)行、兩臺(tái)高速循泵運(yùn)行的耗電情況，如表2所示。

（3）奉節(jié)電廠機(jī)組主要參數(shù)變化對(duì)供電煤耗的影響如表3所示。

（4）通過(guò)DCS查詢機(jī)組負(fù)荷在270～600 MW，每間隔20 MW或30 MW左右取一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，并且每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)分別取環(huán)境溫度（送風(fēng)機(jī)入口溫度）<10 ℃、10～15 ℃、16～20 ℃、21～25 ℃、26～30 ℃、31～35 ℃、>35 ℃。如果某區(qū)間段沒(méi)有可參考的循泵啟停記錄，則現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行循泵啟停試驗(yàn)并記錄參數(shù)。分別準(zhǔn)確記錄循泵啟停或切換前后的以下參數(shù)：機(jī)組負(fù)荷、循泵耗電量、凝汽器真空、環(huán)境溫度（送風(fēng)機(jī)入口溫度）、凝結(jié)水溫度、循環(huán)水溫升。

4 ? ?相關(guān)計(jì)算

針對(duì)表2循泵五種運(yùn)行方式進(jìn)行以下計(jì)算，并得出相應(yīng)結(jié)論。

（1）情況一：一臺(tái)低速泵運(yùn)行，增啟一臺(tái)低速泵。設(shè)當(dāng)前負(fù)荷為X MW，增啟一臺(tái)低速泵，機(jī)組真空增加Y kPa，則增啟循泵影響上網(wǎng)電價(jià)A為A=2 420×0.399 7≈967.27元。節(jié)約燃煤的價(jià)格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結(jié)論一：若A，則經(jīng)濟(jì);若A>B，即Y<，則不經(jīng)濟(jì)。以負(fù)荷600 MW為例，真空需要提高1.03 kPa才經(jīng)濟(jì)。

（2）情況二：一臺(tái)低速泵運(yùn)行，增啟一臺(tái)高速泵。設(shè)當(dāng)前負(fù)荷為X MW，增啟一臺(tái)高速泵，機(jī)組真空增加Y kPa，則增啟循泵影響上網(wǎng)電價(jià)A為A=3 455×0.399 7≈1 380.96元。節(jié)約燃煤的價(jià)格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結(jié)論二：若A，則經(jīng)濟(jì);若A>B，即Y<，則不經(jīng)濟(jì)。以負(fù)荷600 MW為例，真空需要提高1.47 kPa才經(jīng)濟(jì)。

（3）情況三：一臺(tái)低速泵運(yùn)行切換至一臺(tái)高速泵運(yùn)行。設(shè)當(dāng)前負(fù)荷為X MW，切換至一臺(tái)高速泵，機(jī)組真空增加Y kPa，則切換循泵影響上網(wǎng)電價(jià)A為A=（3 280-2 410）×0.399 7≈34 7.74元。節(jié)約燃煤的價(jià)格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結(jié)論三：若A，則經(jīng)濟(jì);若A>B，即Y<，則不經(jīng)濟(jì)。以負(fù)荷600 MW為例，真空需要提高0.37 kPa才經(jīng)濟(jì)。