第35卷第2期電站輔機(jī)Vol. 35 No. 22014年6月，Power Station Auxiliary EquipmentJun. 2014文章編號: 1672-0210(2014)02 0024-04基于1036MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能分析林少國,黃玲燕,江永(華能海門電廠,廣東汕頭515132)摘要:應(yīng)用理論 分析和試驗(yàn)分析相結(jié)合的方法,針對火電機(jī)組汽輪機(jī)、凝汽器、循環(huán)水泵和管網(wǎng)系統(tǒng)的主要特性和相互之間的制約關(guān)系進(jìn)行了分析。通過對1 036 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化和改造循環(huán)泵的控制系統(tǒng),提出了多種優(yōu)化運(yùn)行的組合方案,獲得循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化后的運(yùn)行方式。綜合煤價和電價進(jìn)行比較后,已在百萬機(jī)組的冷端實(shí)現(xiàn)了較大深度的節(jié)能降耗,在變流量時獲得了最佳的節(jié)能控制。關(guān)鍵詞:百萬千瓦;機(jī)組;冷端;優(yōu)化;循環(huán)水泵;凝汽器;節(jié)能;降耗中圖分類號:TK227文獻(xiàn)標(biāo)識碼:BEnergy Saving Analysis based on the Circulating Water Systemin 1036 MW UnitsLIN Shao guo, HUANG Ling yan, JIANG Yong(Huaneng Haimen Power Plant, Shantou 515132 ,Guangdong Province, China))Abstract: The main features of the thermal power unit steam turbine, condenser, circulating pump and pipe networksystems and mutual restriction have been analyzed combining theoretical analysis with experimental analysis.Through optimization of the circulating water system and transformation of circulating pump in 1 036 MW units,several combination programs for optimized operation have been made and optimized operation mode of circulatingwater system has been achieved. After comparing coal and electricity price, a great amount of energy saving andconsumption reduction has been achieved at the cold end of million units; the best energy- saving control of thevariable flow has also been obtained.Key words: million kilowatts; unit; cold end; optimization; circulating pump; condenser; energy saving; consumptionreduction接采用了不銹鋼材質(zhì)的彈性膨脹節(jié),凝汽器與設(shè)備0概述基礎(chǔ)采用剛性支撐,即在凝汽器中心點(diǎn)為絕對死點(diǎn)，華能海門電廠采用超超臨界1 036 MW汽輪機(jī)在凝汽器底部四周采用聚四氟乙烯作為支撐臺板，組,汽輪機(jī)型號為N1036 - 25. 0/600/600。該機(jī)組當(dāng)凝汽器殼體受熱時，殼體能向四周順利膨脹,同為超超臨界.--次中間再熱.單軸四缸四排汽、沖動時,還考慮了凝汽器抽真空時產(chǎn)生的吸力對低壓缸凝汽式，設(shè)計額定功率為1 036. 5 MW。凝汽器為雙體的受力影響。流程、雙殼體、表面型、殼體與水室為全焊接結(jié)構(gòu)的在不同季節(jié)里,該電廠循環(huán)水的環(huán)境溫度差超單背壓凝汽式,凝汽器的布置形式能使低壓缸與凝過17C,而且機(jī)組常參與廣東電網(wǎng)的深度調(diào)峰,最汽器的熱膨脹位移減至最小。低壓缸與凝汽器的連高的8調(diào)峰中國煤化工值也需至350收稿日期:2014-01-16TYHCNMH G作者簡介林少國(1980-),男,大學(xué)本科.工程師.從事大型火電機(jī)組運(yùn)行管理及系統(tǒng)優(yōu)化方面的工作。24基于1036 MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能分析電站輔機(jī)總第129 期(2014 No.2)MW。循環(huán)泵的廠用電率占0. 7%,對循環(huán)水泵進(jìn)組閉冷器冷卻水的進(jìn)水管之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)管。聯(lián)絡(luò)管行變速改造、葉輪優(yōu)化、系統(tǒng)優(yōu)化冷端優(yōu)化等,可進(jìn)的布置方式，如圖1所示。這種聯(lián)絡(luò)管的布置可滿一步達(dá)到節(jié)能的目的,特別是在循環(huán)泵的電耗與機(jī)足檢修機(jī)組閉式水冷卻的要求，此時就可節(jié)省1臺組熱力循環(huán)效率之間找到平衡點(diǎn),尋找最佳循環(huán)水循環(huán)泵電機(jī)的能耗,也就是“以小代大”的作用。每泵組合運(yùn)行方式,優(yōu)化電廠的節(jié)能運(yùn)行。臺機(jī)組運(yùn)行1~2年就需小修(需20~30天工期)，評價冷端系統(tǒng)總體工作性能的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)考慮兩機(jī)組運(yùn)行3~5年,應(yīng)進(jìn)行大修(40~60天工期),當(dāng)方面因素的變化，既要考慮凝汽器壓力變化對做功檢修機(jī)組的循環(huán)水泵全停時,由運(yùn)行的相鄰機(jī)循環(huán)的影響，還要考慮冷端系統(tǒng)內(nèi)泵的功率變化對廠用水供應(yīng)閉冷器的冷卻水。對閉冷水系統(tǒng)增設(shè)冷卻水電的影響。只用凝汽器壓力評價冷端系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)絡(luò)管后,在停機(jī)檢修時,每天可節(jié)約3.6萬度電，性不夠全面，它不能準(zhǔn)確反映冷端系統(tǒng)全部設(shè)備的節(jié)約效果顯著。[|冷水進(jìn)、網(wǎng)水州冷水進(jìn)、網(wǎng)水運(yùn)行狀況。為此提出從冷端系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，25機(jī)組循邳水聯(lián)絡(luò)管確定最佳真空度和循環(huán)水量，真實(shí)地反映了冷端系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。本文基于改造后的循環(huán)水泵進(jìn)行冷端優(yōu)化試驗(yàn),以確定最佳循泵組合方式。1號機(jī)組2號機(jī)組該電廠1號.2號機(jī)組的凝汽器技術(shù)規(guī)范,如表-品(器)-2機(jī)&(Rm川)出」機(jī)1所示。凝汽器的換熱管采用了鈦管(3號.4號機(jī)組凝汽器采用超級鐵素體不銹鋼管,即海優(yōu)管)。根閉冷水進(jìn)、網(wǎng)川冷水進(jìn)、網(wǎng)水據(jù)該廠區(qū)附近海水的水質(zhì)情況,系統(tǒng)中不配置膠球圖11 號、2號機(jī)組循環(huán)水聯(lián)絡(luò)管布圖清洗裝置,僅在凝汽器循環(huán)水的進(jìn)水管上裝設(shè)二次2循環(huán)泵的雙速節(jié)能改造濾網(wǎng)，就能滿足凝汽器進(jìn)水口的防污要求。表1主機(jī)凝汽器設(shè)計技術(shù)規(guī)范根據(jù)泵類機(jī)械流體相似定律,在-一定范圍內(nèi)改冷卻冷卻水凝汽器變泵的轉(zhuǎn)速,泵的效率近似不變,其性能近似關(guān)系或面積流量/壓力進(jìn)口溫最高水為:t●h~'/kPa度/C溫/CQ:/Q2 =n/n2(1)51 670115 667.723. 533H/H2 = (n/n2)2循環(huán)水壓力供水管采用- -機(jī)一管制, 管材采用PI/P2 = (n/n2)*(3)預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管,并采用“犧牲陽極+表面封閉涂在式(1) ~式(3)中:層”的聯(lián)合防腐措施。循環(huán)水泵的型號為90LKXAQ、H和P分別為泵的轉(zhuǎn)速為n時的流量、-- 18. 3的立式斜流泵，立式斜流泵的主要技術(shù)規(guī)揚(yáng)程和軸功率;范，如表2所示。Qa、H2、P2分別為泵的轉(zhuǎn)速為n2時的流量、揚(yáng)表2循環(huán)水泵技術(shù)規(guī)范程和軸功率。從式(1)~式(3)的關(guān)系式可知,改變水泵轉(zhuǎn)速項(xiàng)目規(guī)范軸功率/ kW2348.7調(diào)節(jié)水量,可獲轉(zhuǎn)速三次方的節(jié)能效果[2]。為此,該揚(yáng)程/ m18.3電廠實(shí)施了循環(huán)水泵的雙速改造，這種改造方案具流量/ m3●h 140 680有成本低、技術(shù)成熟、維護(hù)方便、切換靈活、可靠性高轉(zhuǎn)速/ r. min370等優(yōu)點(diǎn)。效率/%88. 1(3臺泵并列運(yùn)行)按照該電廠循環(huán)水泵的配套現(xiàn)狀,通過改變循環(huán)水泵的運(yùn)行臺數(shù)調(diào)節(jié)凝汽器冷卻水流量的變化,1系統(tǒng)優(yōu)化單臺機(jī)組擬定了8種循環(huán)水泵運(yùn)行方式:一機(jī)一低機(jī)組檢修時需隔離循環(huán)水系統(tǒng),但閉式水系統(tǒng)速泵、一高速JYH中國煤化工京、二高速泵、仍有用戶需求,還需要運(yùn)行,但此時少量冷卻水就可一高速一低CN MH G速泵,其凝汽滿足閉式水的冷卻要求。經(jīng)過優(yōu)化改造,在相鄰機(jī)器循環(huán)水流量和循環(huán)水泵耗功,如表3所示。25電站輔機(jī)總第129期(2014 No. 2)表3機(jī)組8種循環(huán)水泵運(yùn)行方式環(huán)泵并列運(yùn)行后,因出口母管壓力比原來增大，受管循環(huán)水泵流量/m’●h-'軸功率/kW道阻力的影響，1A、1B循泵的電流會略有增加(增運(yùn)行方式幅為3~8A) ,但同等條件下并列泵的總電流值明顯一機(jī)一低37 0371 502下降,試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,葉輪的增效改造起到了節(jié)能降機(jī)-高41 5272 117耗的作用。一機(jī)兩低70 0003 323低- -高77 655 .3 8014試驗(yàn)計算原理一機(jī)兩高85 8424 416兩低一高98 6696 1684.1微增出力 與機(jī)組背壓的關(guān)系一低兩高105 9386783通過對機(jī)組微增出力的對應(yīng)試驗(yàn),在固定負(fù)荷一機(jī)三高110 4287 398下,測出機(jī)組真空度的變化對負(fù)荷的影響,得出機(jī)組運(yùn)行在不同負(fù)荷下,其微增出力與真空度的關(guān)3葉輪提效的節(jié) 能改造系[3]。微增出力公式如式(4)所示:目前,循環(huán)泵的運(yùn)行工況相對于設(shè)計工況有偏ONτ= f,(N,Pn)(4)差。通過對循環(huán)泵通流部分的型線進(jìn)行改進(jìn),才能式(4)中: ONr為機(jī)組微增出力,kW; Pk為機(jī)提高循環(huán)泵的效率,降低泵的能耗。在克服循環(huán)水組背壓，kPa;N為機(jī)組負(fù)荷,kW。的系統(tǒng)阻力和凝汽器循環(huán)水回水正常的前提下,盡4.2凝汽器變工況特性量降低泵的設(shè)計揚(yáng)程,通過對循環(huán)水泵葉輪的優(yōu)化選取機(jī)組在不同季節(jié)里多個典型的循環(huán)水溫度設(shè)計,保證改造后泵實(shí)際運(yùn)行效率達(dá)到預(yù)期的改造條件下進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)合凝汽器冷卻水進(jìn)口溫度、循環(huán)效果,進(jìn)一步降低泵的能耗。為此,該電廠對1C循水泵變組合運(yùn)行方式所對應(yīng)實(shí)測的凝汽器冷卻水流環(huán)水泵進(jìn)行了葉輪提效節(jié)能改造,改造后的節(jié)能效量，以及凝汽器性能試驗(yàn)結(jié)果,得出機(jī)組實(shí)際負(fù)荷分果,如表4所示。別為500 MW、600 MW、700 MW.800 MW、900 MW.表4 1C 循環(huán)水泵葉輪提效后的節(jié)能效果1 036 MW,根據(jù)凝汽器的變工況特性,分別計算出各總電流下出口母管壓力個循環(huán)水進(jìn)口溫度和循環(huán)水流量下的凝汽器壓力。循環(huán)水泵運(yùn)行工況降值0I/A|增加值 0P/MPaPk= f2(N,t,W)(5)單泵運(yùn)行(IC低速)0. 001式(5)中:N為機(jī)組負(fù)荷,kW;W為冷卻水流單泵運(yùn)行(IC高速)25量,m3/s;l為冷卻水進(jìn)口溫度,C。2臺循泵(IC高速，230.0114.3循環(huán)水泵流量耗功1臺低速)當(dāng)循環(huán)水泵的運(yùn)行方式分別對應(yīng)8種循環(huán)水泵2臺循泵運(yùn)行(IC高速，27的組合方式時,實(shí)際運(yùn)行情況，如表3所示，可得出1臺高速)3臺循泵運(yùn)行(IC高速，320.013凝汽器冷卻水流量和循環(huán)水泵耗功的關(guān)系式:Np,=fs(W)(6)以單臺循環(huán)泵運(yùn)行工況為例，改造前,高速檔的式(6)中:Np為循環(huán)水泵耗功,kW。電流為245A,將泵的葉輪提效后,高速檔的電流降4.4最佳運(yùn)行背 壓的計算為220A。在管道特性沒有改變的情況下,高速檔機(jī)組的最佳運(yùn)行背壓是以其功率、循環(huán)水進(jìn)口二種工況運(yùn)行后的出口壓力大體相同(如表4中數(shù)溫度和循環(huán)水流量為變量的目標(biāo)函數(shù),在量值上為據(jù)所示)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，葉輪改造提效后.在保持機(jī)組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量之差為最大時原來出力的基礎(chǔ)上,能夠在一定程度上降低1C循的凝汽器壓力,即:F(N,t,W)=ONτ- ON,(7)環(huán)泵電機(jī)的能耗。(1)1C循泵葉輪增效改造后,降低了1C循環(huán)泵在數(shù)學(xué)意義上，當(dāng)aF(N,1.W)=0時，凝汽器中國煤化工電機(jī)的能耗。在相同工況下,保持或略為增加泵的循環(huán)水流量CNMH c.即:出力,增大了循環(huán)水的流量。af(N,rkexd上二ANP(2)1A、1B低速泵與葉輪增效改造后的1C循aPknwow26