循環(huán)水雙機(jī)單循泵運(yùn)行方式可行性及經(jīng)濟(jì)性分析

李一山

摘 要：面臨燃料成本大幅度上漲，新能源裝機(jī)容量進(jìn)一步壓縮發(fā)電小時(shí)數(shù)。東方廠加大對發(fā)電設(shè)備的技術(shù)靈活性改造力度，針對冬季供暖期，循環(huán)水溫度低，循環(huán)水流量需求少的特點(diǎn)。本文從可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的角度對循環(huán)水雙機(jī)單泵進(jìn)行分析，證實(shí)了改造的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：供暖期;循環(huán)水泵;廠用電;經(jīng)濟(jì)性

1.循環(huán)水雙機(jī)單循泵改造的重要意義分析

遼寧遼寧東方電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的1165t/h亞臨界汽包鍋爐。汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N350-16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、反動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)循環(huán)水泵，其中一臺(tái)低速泵A，一臺(tái)高低速泵B。生產(chǎn)實(shí)際中循環(huán)水由循環(huán)泵送往系統(tǒng)中各換熱器，以冷卻工藝熱介質(zhì)，冷卻水本身溫度升高，帶走熱量并被送往冷卻塔頂部，布水管道噴淋到塔內(nèi)填料上?？諝鈩t由塔底空隙中進(jìn)入塔內(nèi)，與落下的水滴和填料上的水膜相遇進(jìn)行了熱交換，水滴和水膜則在下降過程中逐漸變冷，循環(huán)水泵是火電廠中耗電量較大的輔機(jī)之一，它消耗的電能約占廠總發(fā)電量的1%左右。 循環(huán)水泵的運(yùn)行方式對凝汽器真空和廠用電率等指標(biāo)影響較大，因此，研究在一定環(huán)境及汽輪機(jī)負(fù)荷條件下的循環(huán)水泵的最優(yōu)運(yùn)行方式，確定循環(huán)水泵的合理運(yùn)行臺(tái)數(shù)，保證凝汽器在最佳真空下工作，是提高電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要措施。

2.循環(huán)水雙機(jī)單循泵的可行性分析與風(fēng)險(xiǎn)控制

循環(huán)水雙機(jī)單泵也是充分考慮我廠的實(shí)際情況，用 1 臺(tái)循泵滿足兩臺(tái)機(jī)需要。我廠兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)4臺(tái)循環(huán)水泵，A泵為低速泵流量4.69m?/s每小時(shí)為16884噸，高速泵5.36m?/s每小時(shí)為19296噸。冬季供暖期間單機(jī)單低速循環(huán)水泵運(yùn)行方式，循環(huán)水所帶主要用戶凝汽器冷卻水、開式水最大量2016m?/h， 循環(huán)水排污帶化學(xué)制水400 m?/h，其它用戶用量較少，雙機(jī)單高速循環(huán)水泵運(yùn)行每臺(tái)機(jī)組冷卻水量10000 m?/h左右，雙機(jī)單低速循環(huán)水泵運(yùn)行每臺(tái)機(jī)組冷卻水量8500 m?/h左右，故雙機(jī)單循環(huán)水泵方案采用高速泵運(yùn)行。供熱初末期供熱蒸汽量少，雙機(jī)單泵運(yùn)行循環(huán)水量少，由于1號(hào)機(jī)組冬季供熱抽氣量大，以及切缸運(yùn)行時(shí)需用冷卻水量少，2號(hào)機(jī)組高速循環(huán)水泵運(yùn)行完全滿足兩臺(tái)機(jī)循環(huán)水冷卻需求。

“雙機(jī)單泵”運(yùn)行是一種非常規(guī)的運(yùn)行方式，具有一定的開創(chuàng)性與風(fēng)險(xiǎn)性，主要風(fēng)險(xiǎn)包括運(yùn)行循泵跳閘循環(huán)水壓力突降、循泵出口蝶閥開關(guān)不當(dāng)造成循環(huán)水壓力過低、單泵運(yùn)行壓力低造成冷卻塔落水破壞等，其中最危急風(fēng)險(xiǎn)就是運(yùn)行單泵出現(xiàn)故障將對兩臺(tái)機(jī)組產(chǎn)生影響。通過東方公司不斷的論證，采取了一系列措施將其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)逐一規(guī)避，確保了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。主要手段包括以下幾種：

2.1.修改循環(huán)水泵聯(lián)鎖邏輯：單臺(tái)機(jī)組之間的兩臺(tái)泵聯(lián)鎖邏輯已不再適合這種工況，從安全的角度考慮必須修改系統(tǒng)邏輯，新增循環(huán)水系統(tǒng)低水壓聯(lián)鎖及1號(hào)機(jī)組B循環(huán)水投硬聯(lián)鎖。當(dāng)循環(huán)水雙機(jī)單循泵運(yùn)行期間，若發(fā)生循泵跳閘時(shí)，立即通過硬連鎖將臨機(jī)高速循泵轉(zhuǎn)起，帶兩臺(tái)機(jī)循環(huán)水負(fù)荷。當(dāng)水壓繼續(xù)下降達(dá)0.10MPa時(shí)，循環(huán)水低水壓聯(lián)鎖動(dòng)作，將兩臺(tái)機(jī)低速循泵聯(lián)啟，滿足循環(huán)水用水需求。2號(hào)機(jī)組B循環(huán)水泵跳閘聯(lián)啟1號(hào)機(jī)組B循環(huán)水泵邏輯判據(jù)為：2號(hào)機(jī)組B循環(huán)水泵跳閘開關(guān)接點(diǎn)或B循環(huán)水泵電機(jī)運(yùn)行電流小于100A。

2.2.制定應(yīng)急事故處置預(yù)案和操作規(guī)程：當(dāng)2號(hào)機(jī)組高速循環(huán)水泵跳閘，操作員立即確認(rèn)2號(hào)機(jī)組低速泵是否正常聯(lián)啟，若未聯(lián)啟強(qiáng)投一次低速循環(huán)水泵，再確認(rèn)1號(hào)機(jī)組高速泵是否聯(lián)啟，若未聯(lián)啟強(qiáng)投一次高速泵，立即啟動(dòng)低速循環(huán)水泵運(yùn)行，注意兩臺(tái)機(jī)組真空變化，若真空明顯下降立即投入兩臺(tái)真空泵運(yùn)行，根據(jù)真空下降速度減少機(jī)組負(fù)荷當(dāng)88KPa以下每降低1KPa減50MW負(fù)荷，真空82KPa負(fù)荷減至0，保證兩臺(tái)機(jī)組真空82KPa以上，如不能保證兩臺(tái)機(jī)組真空維持在動(dòng)作值以上，可優(yōu)先保證一臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組低真空跳閘，一臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行。立即將跳閘機(jī)組所有對外供汽閥門關(guān)閉，輔汽倒臨機(jī)帶，確認(rèn)排氣溫度50℃以下，盡快恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，若循環(huán)水中斷確認(rèn)無法恢復(fù)按照故障停機(jī)處理;機(jī)組排氣溫度高于50℃禁止向凝汽器通循環(huán)水。

2.3.定期切換：單臺(tái)循泵長期運(yùn)行容易出現(xiàn)設(shè)備隱患，切定期輪換可以避免設(shè)備磨損，延長設(shè)備壽命。東方廠循泵可以在高速、低速模式下切換。保證了設(shè)備輪換期間循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。輪換后主要針對電機(jī)絕緣、電機(jī)風(fēng)扇、出口液壓油系統(tǒng)動(dòng)作情況，及液壓油站油質(zhì)進(jìn)行檢查處理。利用循泵啟停時(shí)機(jī)切換循泵，避免設(shè)備產(chǎn)生事故隱患，保證每臺(tái)循泵可靠備用。

這些措施都對此改造方案的可靠性提供了保障。通過采取上述措施后已將“循環(huán)水雙機(jī)單循泵”的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)降到最低，經(jīng)過專業(yè)團(tuán)隊(duì)的多次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后一致認(rèn)為可以將“循環(huán)水雙機(jī)單循泵”作為冬季經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有效運(yùn)行方式。

3.循環(huán)水雙機(jī)單循泵的經(jīng)濟(jì)性分析

冬季供熱期，室外溫度低，1號(hào)機(jī)組冬季供熱抽氣量大，切缸運(yùn)行時(shí)低壓缸進(jìn)氣量少，導(dǎo)致真空偏高，最高時(shí)達(dá)到-97.6KPa，但東方廠凝汽器設(shè)計(jì)真空為-95.1KPa。循環(huán)水量過大不但造成循泵耗電率上升，影響全廠用電率和機(jī)組供電煤耗，而且會(huì)增大凝汽器端差，使冷端損失加大，進(jìn)一步影響煤耗。所以要根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況及時(shí)調(diào)整循環(huán)水運(yùn)行模式。根據(jù)實(shí)際測算東方廠350MW機(jī)組能耗數(shù)據(jù)，廠用電沒增加1%，煤耗上升3.71g/kWh，真空度每下降1%，根據(jù)排氣壓力不同，如下表煤耗上升分別增加2.35—3.62g/kWh。

根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù)，冬季機(jī)組負(fù)荷各在220MW情況下，真空為-95.5?！半p機(jī)單泵”運(yùn)行方式下，相比雙機(jī)雙循泵，影響真空0.3KPa，單臺(tái)循泵耗電量影響廠用電約0.23%?？傻醚糜绊懝╇娒汉?.858g/kWh，真空變化影響煤耗0.705g/kWh。循泵影響供電煤耗>真空變化影響煤耗，即停運(yùn)一臺(tái)循泵經(jīng)濟(jì)性更好，且真空完全滿足運(yùn)行要求。

當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組負(fù)荷真空>-94KPa時(shí)，循泵影響供電煤耗0.858g/kWh，真空變化影響煤耗1.59g/kWh。循泵影響供電煤耗<真空變化影響煤耗，退出循環(huán)水雙機(jī)單循泵模式，經(jīng)濟(jì)效益更加。

按照循環(huán)水溫度及負(fù)荷情況調(diào)整循泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)是原來更多是按照經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，準(zhǔn)確性不夠完善，若想做到精益求精，必須引入最佳真空計(jì)算。最佳真空是指提高真空效率增加節(jié)約煤耗和為了提高真空而增加的循環(huán)水泵電耗綜合考慮效益最高時(shí)的真空。所以計(jì)算合適的循泵啟停點(diǎn)是保證機(jī)組在最佳真空下運(yùn)行的前提，同樣這也為“循環(huán)水雙機(jī)單循泵”運(yùn)行提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

4.循環(huán)水雙機(jī)單循泵的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本文通過從可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的三個(gè)角度對循環(huán)水雙機(jī)單泵進(jìn)行分析，證實(shí)了改造的價(jià)值，給出了可行的方案。鑒于目前火電機(jī)組對廠用電節(jié)能降耗的要求，此項(xiàng)技術(shù)改造及相關(guān)優(yōu)化方案，可保證機(jī)組真空水平的同時(shí)有效降低廠用電。擺脫了以往各廠對循環(huán)水系統(tǒng)最佳運(yùn)行方式的固有印象，達(dá)到了減耗增效的目的，值得具有相似條件的火電廠推廣應(yīng)用。

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