某停運(yùn)機(jī)組閉式水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化策略研究及實(shí)施

摘要：在進(jìn)入電力市場(chǎng)改革后，降低發(fā)電機(jī)組發(fā)電成本，提高經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越受到重視，某電廠9F型燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配套閉式水系在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組停運(yùn)時(shí)，閉式水用戶僅為燃機(jī)、汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器等，用量少但需要持續(xù)提供閉式水，本文通過(guò)對(duì)停運(yùn)機(jī)組閉式水系運(yùn)行方式的優(yōu)化策略研究和實(shí)施，降低6kV輔機(jī)閉冷泵的能耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：閉式水系統(tǒng);閉冷泵;運(yùn)行優(yōu)化;節(jié)能技術(shù)

1.前言

在火電廠中，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性不僅與主設(shè)備有關(guān)，而且還與輔助設(shè)備的性能與運(yùn)行方式有關(guān)。其中，閉式水系中閉冷泵的能耗也在發(fā)電廠用電中占相當(dāng)比例，其功能是向燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)的輔助設(shè)備提供冷卻水。

某電廠為兩套9F型燃機(jī)-汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，閉式水系統(tǒng)采用除鹽水和凝結(jié)水為補(bǔ)水水源，向燃機(jī)廠房、汽機(jī)廠房、余熱鍋爐島區(qū)域的輔機(jī)提供冷卻水，包括回水的冷卻、升壓輸送和調(diào)節(jié)。每套機(jī)組配備有兩臺(tái)100%容量的閉冷泵、5m3的閉式水箱及兩組板式換熱器，閉式水箱保證了正常運(yùn)行中閉冷泵入口壓力穩(wěn)定，閉式水經(jīng)閉冷泵升壓后供給各用戶。每套機(jī)組閉式水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。

2. 閉式水系統(tǒng)概況

該廠閉式水供應(yīng)用戶有：LCI冷卻器、燃機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器、吹掃空氣冷卻器、火焰檢測(cè)冷卻器、HPU控制油冷卻器、氫氣干燥器、燃機(jī)發(fā)電機(jī)氫冷器、汽機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器、汽機(jī)EH 油冷卻器、凝泵軸承和機(jī)械密封冷卻水、汽機(jī)發(fā)電機(jī)空冷器、汽機(jī)高中壓缸貓爪冷卻、化學(xué)取樣冷卻、高中壓給泵機(jī)械密封冷卻水、高中壓給泵電機(jī)冷卻水、高壓給泵油站冷卻器、高溫風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)及其干燥機(jī)。其中，空壓機(jī)及其干燥機(jī)是兩套機(jī)組公用，可以分別由第一、第二套機(jī)組供給閉式冷卻水。

機(jī)組停運(yùn)后，燃機(jī)、汽機(jī)油系統(tǒng)運(yùn)行，盤車運(yùn)行，閉式水供應(yīng)用戶主要有燃機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器與汽機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器，其它用戶隨著機(jī)組和輔機(jī)的停運(yùn)可以停止閉式水的供應(yīng)，并且在機(jī)組解列半小時(shí)后，燃機(jī)潤(rùn)滑油冷油調(diào)及汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油調(diào)均只有約1%的開(kāi)度，隨著燃機(jī)及汽機(jī)缸溫的冷卻，潤(rùn)滑油冷油調(diào)的開(kāi)度僅有百分之零點(diǎn)幾的開(kāi)度，根據(jù)閥門特性曲線，經(jīng)過(guò)冷油調(diào)的冷卻水量很小，僅需很少的閉式水流量就能滿足停運(yùn)機(jī)組的閉式水冷卻要求。

3. 停運(yùn)機(jī)組閉式水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化對(duì)策研究

3.1閉式水用戶自然冷卻

機(jī)組停運(yùn)后，很小的閉式水流量就能滿足冷卻要求，當(dāng)燃機(jī)、汽機(jī)缸溫降至環(huán)境溫度后，閉式水冷卻量降至最低，潤(rùn)滑油冷油調(diào)開(kāi)度長(zhǎng)時(shí)間保持在0%，嘗試停止此時(shí)閉式水供給，讓燃機(jī)、汽機(jī)潤(rùn)滑油自然散熱，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油溫緩慢上漲，燃機(jī)約5小時(shí)，汽機(jī)約8小時(shí)，油溫超過(guò)允許值。因此，停運(yùn)機(jī)組閉式水系統(tǒng)停運(yùn)，油系統(tǒng)僅靠自然冷卻無(wú)法滿足冷卻要求。

3.2閉式水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)運(yùn)行

單機(jī)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行機(jī)組燃機(jī)潤(rùn)滑油冷油調(diào)及汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油調(diào)開(kāi)度隨著環(huán)境溫度的變化，開(kāi)度從11%至100%變化，在環(huán)境溫度與閉式水母管溫度較低潤(rùn)滑油冷油調(diào)開(kāi)度較小時(shí)，運(yùn)行機(jī)組閉式水量能夠同時(shí)滿足運(yùn)行機(jī)組、停運(yùn)機(jī)組冷卻量需求。

空壓機(jī)及其干燥機(jī)是兩套機(jī)組公用，可以由第一套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組空壓機(jī)房/1號(hào)爐冷卻水進(jìn)閥門供給閉式水，再通過(guò)空壓機(jī)房/1號(hào)爐冷卻水回閥門回到第一套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組閉式水系統(tǒng)，也可以由第二套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組空壓機(jī)房/3號(hào)爐冷卻水進(jìn)閥門供給閉式水，空壓機(jī)房/3號(hào)爐冷卻水回閥門回到第二套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組閉式水系統(tǒng)。兩套機(jī)組的空壓機(jī)房/冷卻水進(jìn)、空壓機(jī)房/冷卻水回閥門在空壓機(jī)房閉式水供水母管、回水母管處聯(lián)通，每臺(tái)機(jī)組側(cè)有自己的供、回水閥門，正常只由一套機(jī)組供給閉式水。當(dāng)空壓機(jī)房閉式水由運(yùn)行機(jī)組供給時(shí)，在確保運(yùn)行機(jī)組安全運(yùn)行同時(shí)，調(diào)整停運(yùn)機(jī)組側(cè)空壓機(jī)房/冷卻水進(jìn)、空壓機(jī)房/冷卻水回閥門，將運(yùn)行機(jī)組側(cè)閉式水引入停運(yùn)機(jī)組側(cè)閉式水系統(tǒng)，建立循環(huán)，優(yōu)化停運(yùn)機(jī)組閉式水運(yùn)行方式，從而可以停止停運(yùn)機(jī)組閉冷泵的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4. 停運(yùn)機(jī)組閉式水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化對(duì)策實(shí)施

對(duì)策實(shí)施時(shí)以1/2號(hào)機(jī)組運(yùn)行、3/4號(hào)機(jī)組備用，兩套機(jī)組閉式水系統(tǒng)正常運(yùn)行，空壓機(jī)房閉式水由1/2號(hào)機(jī)組供給為例。對(duì)策實(shí)施期間集控室指定一名運(yùn)行人員負(fù)責(zé)1/2號(hào)機(jī)組的閉式水系統(tǒng)盤上操作和監(jiān)視運(yùn)行機(jī)組燃機(jī)、汽機(jī)潤(rùn)滑油油溫，監(jiān)視閉式水水箱及其它閉式水用戶溫度變化情況;對(duì)策實(shí)施期間空壓機(jī)房留一名運(yùn)行人員監(jiān)視空壓機(jī)出口溫度;對(duì)策實(shí)施前維護(hù)人員在空壓機(jī)房/爐3冷卻水進(jìn)、回閥門處搭好腳手架，對(duì)策實(shí)施期間該處留一名運(yùn)行人員負(fù)責(zé)空壓機(jī)房/爐3冷卻水進(jìn)、回閥門操作。閉式水操作調(diào)整應(yīng)當(dāng)以運(yùn)行機(jī)組優(yōu)先，確保運(yùn)行機(jī)組安全運(yùn)行。

4.1停運(yùn)機(jī)組閉式水大用戶隔絕

1/2號(hào)機(jī)組單臺(tái)閉冷泵帶動(dòng)1/2號(hào)機(jī)組、3/4號(hào)機(jī)組閉式水系統(tǒng)會(huì)造成1/2號(hào)機(jī)組閉式水用戶冷卻水壓力、流量降低，冷卻效果下降，而3/4號(hào)機(jī)組停運(yùn)，閉式水用戶大多無(wú)需冷卻，因此，兩套機(jī)組閉式水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)前需將3/4號(hào)機(jī)組的閉式水大用戶隔絕，確保閉式水系統(tǒng)壓力能夠滿足1/2號(hào)機(jī)組閉式水用戶冷卻要求。而燃機(jī)的氫冷器閉式水流量占閉式水總流量的31%，汽機(jī)發(fā)電機(jī)空冷器閉式水流量占閉式水總流量的13.7%，鍋爐島閉式水流量占閉式水總流量的5%，均須隔離。再除去燃機(jī)冷油器、汽機(jī)冷油器、空壓機(jī)及干燥機(jī)外，3/4號(hào)機(jī)組其它閉式水用戶流量很小，為減少操作量，其它小用戶不隔離。

隔絕停運(yùn)機(jī)組大用戶時(shí)，值班員注意3/4號(hào)機(jī)組閉式水壓力，開(kāi)啟并調(diào)整機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)，維持3/4號(hào)機(jī)組閉式水系統(tǒng)壓力，防止超壓。

4.2閉式水由分列運(yùn)行改聯(lián)絡(luò)運(yùn)行

1/2號(hào)機(jī)組閉式水供3/4號(hào)機(jī)組閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，操作中注意1/2號(hào)機(jī)組閉式水母管壓力不低于0.37MPa、閉冷箱水位不低于700mm，空壓機(jī)出口溫度不超過(guò)90℃。檢查1/2號(hào)機(jī)組運(yùn)行正常，閉式水母管壓力超過(guò)0.40MPa，閉冷箱水位補(bǔ)至1200mm，兩臺(tái)閉式水熱交換器均投入運(yùn)行。檢查3/4號(hào)機(jī)組已停運(yùn)，各閉式水用戶溫度正常，除空壓機(jī)房、燃機(jī)和汽機(jī)潤(rùn)滑油外其余用戶已不需要冷卻。調(diào)節(jié)3/4號(hào)機(jī)組閉式水母管壓力，使其高于1/2號(hào)機(jī)組閉式水母管壓力0.01MPa。檢查3/4號(hào)機(jī)組HPU控制油泵、EH油泵、高壓給泵稀油站潤(rùn)滑油泵已停運(yùn)。手動(dòng)關(guān)閉機(jī)4/發(fā)電機(jī)空冷溫控調(diào)，關(guān)閉爐3/閉冷進(jìn)總，關(guān)閉氫冷器3A/冷進(jìn)、氫冷器3B/冷進(jìn)、氫冷器3C/冷進(jìn)、氫冷器3D/冷進(jìn)，調(diào)整機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。檢查空壓機(jī)房/爐1冷卻水進(jìn)、回全開(kāi)。解除4號(hào)機(jī)備用閉冷泵聯(lián)鎖，關(guān)閉機(jī)4/閉冷箱出，停運(yùn)運(yùn)行閉冷泵，關(guān)閉機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)。關(guān)閉閉冷泵4A/進(jìn)水、閉冷泵4B/進(jìn)水。就地手動(dòng)緩慢開(kāi)啟空壓機(jī)房/爐3冷卻水回至5%，緩慢開(kāi)啟空壓機(jī)房/爐3冷卻水進(jìn)至5%，監(jiān)視好1/2號(hào)機(jī)組閉冷箱水位，若異常下降則立即關(guān)閉閥門。微開(kāi)機(jī)3/燃機(jī)閉式水回母氫冷器前空、機(jī)3/燃機(jī)閉式水供母氫冷器前空排氣，無(wú)空氣后關(guān)閉。就地手動(dòng)緩慢交替開(kāi)啟空壓機(jī)房/爐3冷卻水回和冷卻水進(jìn)至20%，監(jiān)視好1/2號(hào)機(jī)組閉冷箱水位，若異常下降則立即關(guān)閉閥門，若機(jī)1/潤(rùn)滑油冷油調(diào)開(kāi)度到100%及時(shí)增開(kāi)機(jī)力塔風(fēng)機(jī)并交替關(guān)小空壓機(jī)房/爐3冷卻水回和冷卻水進(jìn)。操作完畢，全面檢查兩套機(jī)組閉式水系統(tǒng)正常。

4.3閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行分析

根據(jù)廠家資料，明確閉式水用戶溫度限定值如下：運(yùn)行機(jī)組燃機(jī)潤(rùn)滑油溫≤60℃，高壓給泵稀油站供油溫度≤46℃，備用機(jī)組燃機(jī)潤(rùn)滑油溫≤39℃，空壓機(jī)加載運(yùn)行時(shí)排氣溫度≤92℃，設(shè)備能夠連續(xù)安全運(yùn)行。

1/2號(hào)機(jī)組閉式水供3/4號(hào)機(jī)組閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，1/2號(hào)機(jī)組閉式水出水溫度、汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器閉式水調(diào)門開(kāi)度、燃機(jī)潤(rùn)滑油冷油器調(diào)開(kāi)度、高壓給泵稀油站溫度都有略微的上漲趨勢(shì)，但未超限，隨著環(huán)境溫度的不斷上升，統(tǒng)計(jì)閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到32℃以上時(shí)，開(kāi)式水運(yùn)行方式及機(jī)力塔風(fēng)機(jī)已無(wú)調(diào)整手段（高速循泵、6臺(tái)機(jī)力塔風(fēng)機(jī)時(shí)），循進(jìn)溫度較高且增開(kāi)開(kāi)冷泵后運(yùn)行機(jī)組閉冷水出母溫度≥34℃時(shí)，稀油站溫度達(dá)到了46.5℃，燃機(jī)潤(rùn)滑油冷油器調(diào)開(kāi)度為100%，需將閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行改分列運(yùn)行，來(lái)保證運(yùn)行機(jī)組的安全穩(wěn)定。

4.4閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行改分列運(yùn)行

1/2號(hào)機(jī)組供兩套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組閉式水聯(lián)絡(luò)運(yùn)行改分列運(yùn)行，操作中注意1/2號(hào)機(jī)組閉式水母管壓力不低于0.37MPa、閉冷箱水位不低于700mm，空壓機(jī)出口溫度不超過(guò)90℃。檢查1/2號(hào)機(jī)組運(yùn)行正常，閉式水母管壓力正常，閉冷箱水位補(bǔ)至1200mm，兩臺(tái)閉式水熱交換器均投入運(yùn)行。檢查3/4號(hào)機(jī)組已停運(yùn)，閉式水熱交換器至少一臺(tái)均投入運(yùn)行。檢查空壓機(jī)房/爐1冷卻水進(jìn)、回全開(kāi)。就地手動(dòng)交替關(guān)閉空壓機(jī)房/爐3冷卻水進(jìn)和冷卻水回至0%，監(jiān)視好1/2號(hào)機(jī)組閉式水母管壓力及閉冷箱水位，若異常下降則立即恢復(fù)閥門。開(kāi)啟閉冷泵4A/進(jìn)水、閉冷泵4B/進(jìn)水，啟動(dòng)4號(hào)汽機(jī)閉冷泵，開(kāi)啟機(jī)4/閉冷箱出，調(diào)節(jié)機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)，調(diào)整閉式水母管壓力。開(kāi)啟機(jī)4/開(kāi)冷泵旁，開(kāi)啟氫冷器3A/冷進(jìn)、氫冷器3B/冷進(jìn)、氫冷器3C/冷進(jìn)、氫冷器3D/冷進(jìn)，調(diào)整機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。開(kāi)啟爐3/閉冷進(jìn)總，調(diào)整機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。機(jī)4/發(fā)電機(jī)空冷溫控調(diào)投入自動(dòng)，關(guān)閉機(jī)4/閉式水再循環(huán)調(diào)。觀察閉式水壓力正常后投入4號(hào)機(jī)備用閉冷泵聯(lián)鎖。操作完畢，全面檢查兩套機(jī)組閉式水系統(tǒng)正常。

5. 效果檢查

閉式水由分列運(yùn)行改聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，優(yōu)化了停運(yùn)機(jī)組閉式水運(yùn)行方式，停止停運(yùn)機(jī)組閉冷泵的運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。全年累計(jì)省電87.5萬(wàn)KWh，降低廠用電率約0.023%，有效的減少了生產(chǎn)成本及能源的消耗，促進(jìn)企業(yè)的提質(zhì)增效。

參考資料：

[1]《大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書設(shè)備及系統(tǒng)分冊(cè)》中國(guó)電力出版社2009.9

[2]郭光， 祝鵬杰， 郭國(guó)慶. 汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行優(yōu)化和節(jié)能技術(shù)探討[J]. 南方農(nóng)機(jī)， 2016（s1）：253-253.

[3]劉振盛. 汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行優(yōu)化和節(jié)能技術(shù)探討[J]. 中國(guó)機(jī)械， 2015（10）：83-84.

作者簡(jiǎn)介：居艷勇（1988-），男，江蘇南通人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：發(fā)電廠集控運(yùn)行。