第53卷第3期汽輪機(jī)技術(shù)Vol 53 No2011年6月TURBINE TECHNOLOGYJun.2011電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行繆國鈞,葛曉霞南京工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院,南京211167)摘要:對電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行探討。首先對循環(huán)水流量的確定的儀器測量法特性曲線交點(diǎn)法及運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算法進(jìn)行分析指出了各種方法的特點(diǎn)。然后計(jì)算研究了基于最佳真空、考慮冷卻水價(jià)格及基于綜合成本煤耗率的3種優(yōu)化準(zhǔn)則對優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果的影響。最后計(jì)算分析了冷卻管結(jié)垢對循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果的影響。關(guān)鍵詞:電廠;循環(huán)水系統(tǒng);最佳真空;優(yōu)化準(zhǔn)則;冷卻水管結(jié)垢分類號:TK39文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-5884(2011)03023003Optimal Operation of Circulating Water System in Power PlantMIAO Guo-jun, GE Xiao-xia(School of Energy and Power Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)Abstract: It was discussed about key problems in optimal operation of circulating water system in power plant. First of allit was analyzed for three circulating water flow determining methods of instrument measure, characteristic curve intersectionpoint as well as operation data calculate and point their characteristics. After that, it was studied different optimal criterionof optimal vacuum consider cooling water price as well as integrated cost coal consumptiowhich affect optimaloperation results. Final, it was calculated that optimal operation results of circulating water system were influenced bycooling water tube produce dirty.Key words: power plant; circulating water system; optimal vacuum; optimal criterion; cooling water tube produce循環(huán)水泵的流量。某電廠在測量過程中循環(huán)水流量的測量0前言采用日本產(chǎn)FC型超聲波流量計(jì),該流量計(jì)的精度為1.0%,超聲波流量計(jì)的安裝位置位于凝汽器進(jìn)口閥門井內(nèi)火電廠的汽輪機(jī)排汽如果采用水冷凝汽器凝結(jié),每臺機(jī)兩根循環(huán)水進(jìn)口管道上。記錄循環(huán)水流量的同時(shí)記錄循環(huán)組都配有兩臺或兩臺以上循環(huán)水泵,循環(huán)水泵是電廠中耗電水泵的功率圖I是某60MW機(jī)組循環(huán)水流量與循環(huán)水泵較大的設(shè)備之一,機(jī)組運(yùn)行中有的循泵運(yùn)行、有的循泵備用。的功率試驗(yàn)記錄收據(jù)繪制的曲線,橫坐標(biāo)是循環(huán)水流量在不同季節(jié)、不同負(fù)荷等條件下運(yùn)行的循環(huán)水泵如何合理配(m3/s)?？v坐標(biāo)是循環(huán)水泵的功率(kW)置,對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有較大影響,因此確定循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式對電廠降低能耗,竟價(jià)上網(wǎng)意義重大。眾所周知,影50·22漿響凝汽器真空的主要因素有循環(huán)水進(jìn)口溫度、機(jī)組負(fù)荷、循4s2機(jī)3泵環(huán)水流量等,其中,大機(jī)組循環(huán)水流量很大,其確定存在X2機(jī)4定的困難;隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,煤、電的價(jià)格經(jīng)常在變化,因此循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的準(zhǔn)則有所變化;另外,冷卻水管結(jié)垢433對循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式有影響,本文將對以上內(nèi)容進(jìn)行研究。913i5171循環(huán)水量的確定方法圖1循環(huán)水流量與循環(huán)水泵的功率的關(guān)系1.I采用儀器測量循環(huán)水量1.2泵的特性與管路特性交點(diǎn)得到循環(huán)水量用儀器測量循環(huán)水量,即在不同的季節(jié)下,也就是在水系統(tǒng)由循環(huán)水泵和循環(huán)水管路組成,水泵特性一當(dāng)?shù)匮h(huán)水最低進(jìn)口溫度、平均溫度和當(dāng)?shù)匮h(huán)水最高進(jìn)口般利中國煤化工結(jié)果繪成管路水溫度下,在不同的機(jī)組負(fù)荷下,循環(huán)水泵為不同組合時(shí)實(shí)測力阻收稿日期:2000621CNMHG兩種方法獲取。實(shí)作者簡介:繆國鉤(1965-)男漢族江蘇如東人,副教授,碩士,從事電廠優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)及熱工過程自動控制的教學(xué)和研究工作第3期繆國鈞等:電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行際情況下現(xiàn)場試驗(yàn)有一定困難,一般采用經(jīng)驗(yàn)公式求取。要費(fèi)用的這也是將來的趨勢。如果考慮冷卻水的價(jià)格后,循環(huán)水泵出口壓頭與流量的平方成正比。當(dāng)多臺循環(huán)當(dāng)冷卻水流量發(fā)生變化時(shí)汽輪機(jī)的凈收益為:水泵并列運(yùn)行時(shí),根據(jù)揚(yáng)程不變,流量疊加的原理得到多臺AC =R, aD(5)泵并列運(yùn)行的揚(yáng)程曲線式中,AP為汽輪機(jī)輸出功率AP與循泵功率AP間的差值,循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)由泵的特性曲線和管路特性kW;a為系數(shù),當(dāng)冷卻水為開式循環(huán)時(shí)a=1,冷卻水為閉式曲線來確定將流量-揚(yáng)程曲線和管路特性曲線畫在同一張循環(huán)時(shí)a為冷卻水的補(bǔ)水率;D.為冷卻水流量,kg/s;R4為圖上兩者交點(diǎn)就是水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)。循環(huán)水量還可通過上網(wǎng)電價(jià),元/(kW·h);R為冷卻水價(jià)格,元/t;為運(yùn)行時(shí)循環(huán)水泵的特性方程和管路特性方程求解得到。間,h。1.3運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算法確定循環(huán)水量23綜合成本煤耗率法在無條件試驗(yàn)及管路特性和循環(huán)水泵特性不明確的情對于既定機(jī)組,在機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下,況下,可以通過長期的運(yùn)行數(shù)據(jù),推算出凝汽器冷卻水量改變循環(huán)水流量使綜合成本煤耗率最低,此時(shí)的循環(huán)水流D,其原理如量即為最佳值根據(jù)凝汽器內(nèi)傳熱的熱平衡方程,蒸汽在凝結(jié)時(shí)放出的熱量等于冷卻水吸收的熱量,即b=4+n.瓦×10(6)Q=1000(k.-h,)=1000(-h)=4187DA式中,b為綜合成本煤耗率kg/(kW·b);b為發(fā)電煤耗率(1)kg(kW·h);R。為標(biāo)煤價(jià)格,元/1;n為廠用電率%。式中Q為凝汽器的傳熱量/h;D、D為進(jìn)人凝汽器的蒸2.4算例汽量與冷卻水量,U/h;h、h為蒸汽和凝結(jié)水的比增,kJ/kg;某火電廠的2臺600MW機(jī)組配4臺循環(huán)水泵,可有2h、ha為冷卻水出口比焙和進(jìn)口比焓kJ/kg。機(jī)2泵2機(jī)3泵和2機(jī)4泵3種運(yùn)行方式。上網(wǎng)電價(jià)取為在低溫范圍內(nèi),水的比h。、b在數(shù)值上約等于水溫0.43元(kWb),標(biāo)煤單價(jià)取為700元/,冷卻水價(jià)格取05,則由式(1)可得:元/t,η。取P與P的比值。將每種優(yōu)化運(yùn)行方式編制成計(jì)算機(jī)程序,結(jié)合電廠實(shí)際情況,得出各種負(fù)荷下4種循環(huán)泵4.187D/D4.18優(yōu)化調(diào)度方案的循環(huán)水進(jìn)口轉(zhuǎn)換溫度,分別列于表1-表3。525D表中轉(zhuǎn)換溫度1表示由2機(jī)2泵轉(zhuǎn)換為2機(jī)3泵的循環(huán)水進(jìn)D(2)口轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)換溫度2表示由2機(jī)3泵轉(zhuǎn)換為2機(jī)4泵的循環(huán)水進(jìn)口轉(zhuǎn)換溫度。D.=52表1基于最佳真空的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果根據(jù)式(3),在不同泵組合、不同負(fù)荷、不同冷卻水進(jìn)口轉(zhuǎn)換溫度1轉(zhuǎn)換溫度2溫度下記錄冷卻水溫升M,可以計(jì)算出凝汽器冷卻水量。目前大機(jī)組均釆用DCS系統(tǒng),因此,具有充足的原始數(shù)據(jù)計(jì)算循環(huán)水流量。采用此法確定循環(huán)水流量關(guān)鍵是要正確計(jì)算四B出汽輪機(jī)的排汽量D,這一點(diǎn)通過熱平衡計(jì)算可以實(shí)現(xiàn),或認(rèn)為排汽量D與機(jī)組負(fù)荷成比例。26.8例如通過對600MW機(jī)組計(jì)算23.42不同優(yōu)化準(zhǔn)則對循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方13.5式的影響1.220.5確定循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式的優(yōu)化準(zhǔn)則,目前主要有表2考慮冷卻水價(jià)格的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果3種:最佳真空法、考慮冷卻水價(jià)格的最大收益法和綜合成本煤耗率法。轉(zhuǎn)換溫度1轉(zhuǎn)換溫度22.1基于最佳真空的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方法對于既定機(jī)組,在機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下34.7增加循環(huán)水流量D使汽輪機(jī)發(fā)電量的增量AP與循泵的耗電量的增量AP之間的差值達(dá)到最大時(shí)所對應(yīng)的循環(huán)水流量即為最佳循環(huán)水流量。汽輪機(jī)的凈增功率AP30.7APm AP-APp18.3當(dāng)最佳真空目標(biāo)函數(shù)(4)為最大值時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行中國煤化工27.6方式為最佳。2.2考慮冷卻水價(jià)格后的最大收益法CNMHG 26.4電廠循環(huán)水又稱為冷卻水,在缺水的地方冷卻水是需232汽輪機(jī)技術(shù)第53卷表3綜合成本煤耗率法的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果各負(fù)荷下循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換溫度有所提高,具體結(jié)負(fù)荷轉(zhuǎn)換溫度1轉(zhuǎn)換溫度2果見表4所表4考慮冷卻水管結(jié)垢的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果26.8轉(zhuǎn)換溫度1轉(zhuǎn)換溫度224,92L.331.922,119.628.060015.227.3014.512.13冷卻水管結(jié)垢對循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的影響冷卻水管的結(jié)垢將導(dǎo)致傳熱系數(shù)的變化使得凝汽器的4結(jié)論傳熱效果下降,冷卻循環(huán)水出口溫度上升、凝汽器的傳熱端差升高,從而凝汽器真空的下降。真空降低會影響到機(jī)組的(1)循環(huán)水流量確定的各種方法各有特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。具備的條件采用不同的方法。參考文獻(xiàn)[5]將整臺機(jī)組作為一個(gè)熱力系統(tǒng)Q1為外2)在3種不同的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化判斷準(zhǔn)則下,循環(huán)水界輸入鍋爐的熱量Q2為凝汽器的放熱量,Q3為汽輪機(jī)、蒸系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換溫度不同。其中綜合成本煤耗率汽管道及發(fā)電機(jī)等的散熱量,N為汽輪發(fā)電機(jī)組對外輸出的法可以最大限度地選擇2機(jī)2泵和2機(jī)3泵的運(yùn)行方式功率。則根據(jù)熱力學(xué)(3)凝汽器冷卻水管的結(jié)垢會使凝汽器的傳熱效果下Q1=Q2+Q3+N(8)降凝汽器真空下降。冷卻水管的結(jié)垢厚度達(dá)一定值時(shí),會(1)由熱力學(xué)第一定律,計(jì)算凝汽器的放熱量Q2使循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換溫度升高。(2)根據(jù)傳熱方程、傳熱系數(shù)計(jì)算式等分別計(jì)算凝汽器冷卻水管清潔時(shí)的傳熱系數(shù)k,冷卻水量D.,水側(cè)放熱系數(shù)參考文獻(xiàn)a2及汽側(cè)放熱系數(shù)[]葛曉繆國鉤鐘澎等.雙壓凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化(3)確定汽輪機(jī)排汽溫度升高。先假設(shè)一個(gè)排汽溫度運(yùn)行[打].動力工程,2009,29(4):389-393.1,計(jì)算出凝汽器的放熱量Q。計(jì)算出冷卻水管結(jié)垢情況2】胡洪華黃廷輝,艾衛(wèi)國,等大型火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)值的下的冷卻水出水溫度La,凝汽器的放熱量Q2。如果Q2-Q2[3]李勇董玉亮,曹祖慶考慮節(jié)水因素的凝汽器最佳真空的≤103,說明假定的排汽溫度正確,否則重新確定方法[刀].動力工程2001,21(4):1338-1341假定排汽溫度進(jìn)行計(jì)算,直至滿足要求為止。[4]陳國年.發(fā)電廠冷端系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行方式的研究[].汽輪機(jī)技術(shù),2004,46(1):69-74.凝汽器冷卻水管清潔時(shí)及結(jié)垢時(shí)的凝汽器真空機(jī)組功(5)王運(yùn)民.定故分析凝汽器冷卻水管結(jié)垢對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響率減少。經(jīng)計(jì)算60MW機(jī)組在額定負(fù)荷下,當(dāng)凝汽器冷卻[刀].汽輪機(jī)技術(shù),2005,47(2):105-107水管結(jié)垢04mm時(shí),將使凝汽器真空下降3.63×103MPa,(上接第172頁)[3] C J. Meyer, D. G. Kroger. Numerical Investigation of the EHect of(6)對于單個(gè)空冷單元,在所研究的平臺單元高度范圍Fan Performance on Forced Draught內(nèi),平臺高度對通風(fēng)量和換熱效果的影響很小,平臺高度只Plenum Chamber Aerodynamic Behaviour[J]. Applied Thermal是通過側(cè)向風(fēng)速度的變化對換熱略有影響。Engineering,2004,24(2):359-37參考文獻(xiàn)Fan Performance in a Forced Draft Air-cooled Steam Conder[1]K. Duvenhage, D. G. Kroger. The Influence of Wind on the PerJ]. Applied Thermal Engineering, 2006, 26(8): 846-852[5] P J. Hotchkiss, C J. Meyer, T. W von Backstrom. Numerical In-formance of Forced Draught Air-cooled Heat Exchangers[J]vestigation Into the Effect of Cross-flow on he performance of Axi.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 1996, 62Flow Fans in Forced Draught Air-cooled Heat Exchangers[J][2]C J. Meyer. Numerical Investigation of the Efect of Inlet flow Di中國煤化工流動傳熱性能及單元ions on Forced Draught Air -cooled Heat Exchanger Perform-CNMHG, IOance[J]. Applied Thermal Engineering, 2005, 25(11): 1634僻,呼,入吧,工n平臺換熱的數(shù)值模擬[].水動力學(xué)研究與進(jìn)展,2005,20(a1):874-880