某垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行方式韋尚正',石生春21.北京中科通用能源環(huán)保有限責(zé)任公司，北京1000802.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心,北京100082[摘要]針對(duì)生活垃圾焚燒發(fā)電廠 12 MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究,提出了改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法,并將其與基于最佳真空的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方法和考慮冷卻水價(jià)格后的最大收益法進(jìn)行對(duì)比分析，確定了機(jī)組在不同負(fù)荷和不同循環(huán)水進(jìn)口溫度下最經(jīng)濟(jì)的循環(huán)水泵運(yùn)行組合方式,繪制出機(jī)組循環(huán)水泵的最優(yōu)運(yùn)行工況圖。分析結(jié)果表明,改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法得到的結(jié)果優(yōu)于其它2種方法,它可以在最大限度內(nèi)使用“1機(jī)1小泵”和“2機(jī)1小泵+1大泵”2種運(yùn)行方式,從而.正確指導(dǎo)垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。[關(guān)鍵詞]垃圾焚燒發(fā)電;12 MW機(jī)組;循環(huán)水系統(tǒng);循環(huán)水泵;優(yōu)化運(yùn)行方式;燃料耗率法[中圖分類號(hào)] TK264.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1002 - 3364(2012)12 - 0008 - 04[D0I編號(hào)] 10. 3969/j. issn. 1002 - 3364. 2012. 12. 008OPERATION OPTIMIZATION OF CIRCULATING WATER SYSTEMFOR A WASTE INCINERATION POWER PLANTWEI Shangzheng' ,SHI Shengchun21. Beiing China Sciences General Energy & Environment Co. ,Ltd. , Beiing 100080 ,China2. Nuclear and Radiation Safety Center, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100082 ,ChinaAbstract : Systematic investigation on circulating water system of the 12 MW condensing steam turbinegenerator group for a waste incineration power plant was conducted. A decision criterion，the improved技comprehensive cost fuel consumption rate method , was proposed for the system optimization,and com-pared with the optimum vacuum based circulating water system optimization method and the maximumprofit method considering cooling water price. The most economical operation mode of circulating wa-述ter pumps under different unit loads and variable inlet circulating water temperatures was determined.Furthermore , the optimal operation charts of the circulating water pumps were worked out. It showsthat,results obtained by the improved comprehensive cost fuel consumption rate method are superiorto the other two methods, so this method can be adopted to realize the plants economical operation. .Key words: waste incineration power plant; 12 MW unit; circulating water system; circulating water卷龜pump ;optimal operation ;fuel consumption rate method中國煤化工第期2收稿日期: 2012-03-24作者簡介:韋 尚正(1984 -),男,廣西賀州人,碩士,畢業(yè)于華北電力大學(xué)(北京)熱能工程專業(yè),現(xiàn)為北京甲科通用能源壞保有限責(zé)任公司熱能專.MHCNMHG三業(yè)工程師。E - mail:wsz84@126. com ;.目前,我國垃圾焚燒發(fā)電的廠用電率在15%~表1汽輪機(jī)設(shè)備技術(shù)參數(shù)23%之間,僅循環(huán)水系統(tǒng)的電耗約占1%~2%[-2,因項(xiàng)目此降低循環(huán)水系統(tǒng)的耗電量成為降低廠用電率的關(guān)型號(hào)N12-3. 43-2.鍵。對(duì)此,可以采取改變循環(huán)水泵運(yùn)行方式來調(diào)整循型式單缸沖擊凝汽式環(huán)水流量、改善機(jī)組真空.提高機(jī)組的運(yùn)行效率[5-4。額定功率/MW12經(jīng)濟(jì)功率/MW.6本文基于火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的判定準(zhǔn)則，進(jìn)汽壓力/MPa3. 43建立了針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠的改進(jìn)型綜合成本燃料耗進(jìn)汽溫度/C435率數(shù)學(xué)模型,并以某12 MW垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組的循進(jìn)汽量/t●h-1.56環(huán)水系統(tǒng)為例進(jìn)行優(yōu)化研究，為實(shí)際運(yùn)行提供參考排汽壓力/MPa .0. 007 (0. 006)依據(jù)。汽輪機(jī)汽耗/kg●(kW.h)-14. 568.汽輪機(jī)熱耗/kJ●(kW●h)-111915. 61循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的判定準(zhǔn)則額定冷卻水溫度/C25最高冷卻水溫度/C33在火電廠中,常用于循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的判定.1級(jí)抽汽壓力/MPa0. 843 (0. 670)1級(jí)抽汽溫度/C291 (274)準(zhǔn)則有:基于最佳真空的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方法、考慮冷1級(jí)抽汽量/kg. h-'5900 (3 800)卻水價(jià)格后的最大收益法和綜合成本煤耗率法(-1]。2級(jí)抽汽壓力/MPa0.210 (0. 161)本文綜合考慮了垃圾、煤、電和水等4種不同資源的能2級(jí)抽汽溫度/C162 (146)價(jià),提出針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的2級(jí)抽汽量/kg. h-I980(1 380)判定準(zhǔn)則,即改進(jìn)型綜合成本燃料耗率b。為:3級(jí)抽汽壓力/MPa0.074 5 (0. 058 4)bq= f.(bo+. Kx10*+a..*)+3級(jí)抽汽量/kg.h-14 070 (2 920)注:括號(hào)內(nèi)為經(jīng)濟(jì)功率工況下的對(duì)應(yīng)值。P。R.Dw._ R(1-f).(b+p●Rx10°+a.節(jié).RSMsWRMsw表2凝汽器設(shè)備技術(shù)參數(shù)(1)內(nèi)容式中:f為摻煤比;b0、br分別為發(fā)電用煤、垃圾耗率，分列二道制表面式kg/(kW●h);P.、P。分別為汽輪機(jī)輸出功率、循環(huán)水冷卻面積/m21 000泵耗功,MW;D.為循環(huán)水流量,t/h;Rs為上網(wǎng)電價(jià)，冷卻水量/t.h-12 835元/(kW●h);R.、Rm和RMsw分別為冷卻水價(jià)格、標(biāo)煤水室內(nèi)最大允許水壓/MPa0.3單價(jià)和垃圾的處理費(fèi),元/t;a為系數(shù)(冷卻水為開式循水陽/kPa26.5環(huán)時(shí),a=1;冷卻水為閉式循環(huán)時(shí),a為冷卻水的補(bǔ)水率)。表3循環(huán)水泵設(shè)備 技術(shù)參數(shù)2號(hào)2實(shí)例分析20SA - 22A350S26A流量/m2●h-11 368/1 980/2 304某垃圾焚燒發(fā)電廠為2臺(tái)500 t/d循環(huán)流化床垃揚(yáng)程/m6. 5/21.0/17.524. 7/20.4/15.7圾焚燒爐,配置2臺(tái)12 MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,其.效率/%83循環(huán)水系統(tǒng)均為閉式循環(huán)，單母管制,4臺(tái)循環(huán)水泵并軸功率/kW133.272.8聯(lián)運(yùn)行。汽輪機(jī)、凝汽器及循環(huán)水泵的技術(shù)參數(shù)見必需汽蝕余量/m5.3電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y355M-6Y280M-4表1~表3,機(jī)組及循環(huán)水泵的運(yùn)行組合方式所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)功率/kW60循環(huán)水流量及其耗功見表4。電壓/V中國煤化工380轉(zhuǎn)數(shù)/r. min-1MYHCNMHG 480數(shù)量/臺(tái).是g9表4循環(huán)水泵組合方式機(jī)組循環(huán)水泵循環(huán)水泵循環(huán)水流量循環(huán)水泵前.后組合方式組合運(yùn)行方式組合方式/m3.h-1“總電耗/kW耗功差值/kW1機(jī)1泵1小泵100072.801大泵1 900133.260.41臺(tái)機(jī)組運(yùn)行1機(jī)2泵1大1小2 800206.072. 82大泵3 600266. 42機(jī)2泵1大1小2800(1 400) 206.0 (103. 0)3600(1 800) 266.4 (133.2) 60.4 (30. 2)2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行G2機(jī)3泵.2大1小4 500(2 250) 339.2(169.6) 72.8 (36.4)2機(jī)3泵3大泵.5 400 (2 700) 399.6 (199.8) 60.4 (30.2)2機(jī)4泵3大1小 6 300(3150) 472.4 (236.2) 72.8 (36. 4)_注:假設(shè)2臺(tái)機(jī)組的各運(yùn)行參數(shù)均相同;括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為每臺(tái)機(jī)組的平均值。進(jìn)行數(shù)學(xué)模型計(jì)算時(shí)相關(guān)參數(shù)的取值如下:循環(huán)水獨(dú)運(yùn)行,則采用1臺(tái)小循環(huán)水泵;若2臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)的補(bǔ)水率為3%;發(fā)電煤耗率為0.167 5 kg/(kW. h),行,則采取“1小泵+1大泵”的運(yùn)行方式,即可獲得最發(fā)電垃圾耗率為1. 368 2 kg/(kW●h);當(dāng)前上網(wǎng)電價(jià)佳的經(jīng)濟(jì)效益。在全廠系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下,機(jī)組負(fù)為0.65元/(kW●h),標(biāo)煤單價(jià)為800元/t,冷卻水價(jià)荷通常在6~9MW范圍內(nèi)，當(dāng)循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度為0.5元/t,垃圾處理費(fèi)取為50元/t;摻煤比為5%。低于22 C時(shí),若1臺(tái)機(jī)組單獨(dú)運(yùn)行,則運(yùn)行1臺(tái)小循應(yīng)用Matlab 7.0軟件結(jié)合以上數(shù)據(jù),得出基于最環(huán)水泵;若2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，則采取“1小泵+1大泵”的佳真空的循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方法、考慮冷卻水價(jià)格后的運(yùn)行方式;當(dāng)循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度高于32 C時(shí),若最大收益法和改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法3種判定準(zhǔn)1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行,則須運(yùn)行2臺(tái)大循環(huán)水泵;若2臺(tái)機(jī)組則的最優(yōu)運(yùn)行工況,見圖1.圖2。運(yùn)行,則須運(yùn)行4臺(tái)循環(huán)水泵。這與該電廠的實(shí)際運(yùn)由圖1、圖2可見，當(dāng)循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度低于行情況相吻合。.18 C時(shí),機(jī)組負(fù)荷在4~12 MW之間,若1臺(tái)機(jī)組單320r3030550有28)1包28-262 C8 26-口26-\B24-想24-費(fèi)24-Es 22-Al長222-A2只20羅2018 3567891011284567891011121845678910六2功率/MW技, 302 32F、D2812B 30創(chuàng)3013深26-觀28-雖26-i 241電263E2長24-A:24E3s 20勢456789101112567891011124功率/MW .注:A~1表示不同機(jī)組循環(huán)水泵運(yùn)行組合方式(見表4);A~I右邊的數(shù)字1~1 中國煤化工優(yōu)化方法、考慮冷卻水價(jià)格后的最大收益法和改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法(下同)。期圖1垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的最.JYHCNMHG三. .... 1-61344r.---.. H1-1132325。30. -.-. G2-H2C3-D3H3-I324羅22E 22-200185678910i2185一古8910市12功率/MW圖2不同循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行判定準(zhǔn)則優(yōu)化結(jié)果的比較另外,由圖2還可見，與基于最佳真空的循環(huán)水系[參考文獻(xiàn)]統(tǒng)優(yōu)化方法相比,在機(jī)組負(fù)荷一定的情況下,采用改進(jìn)[1] 樂俊,營從光,張輝.火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究型綜合成本燃料耗率法得出的分界曲線整體上移,即[J].熱力發(fā)電,2008,37(6):9- 12.相鄰2種機(jī)組循環(huán)水泵運(yùn)行組合方式的轉(zhuǎn)換溫度升2]劉哲,王松嶺,王鵬.300MW機(jī)組單元制循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行[J].汽輪機(jī)技術(shù),2010,52(6):475 - 477.高。而用考慮冷卻水價(jià)格后的最大收益法判定的結(jié)果_3]秦攀,林閩成,葉勁松,等.循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分正好相反,即分界曲線整體下移,這與石書雨[4]和繆國析[J].浙江電力,2011,9:51 -60.鈞[51等對(duì)火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的研究結(jié)果相4]石書雨,于剛，張光.不同判定準(zhǔn)則確定循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化反。可見,改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法得到的結(jié)果優(yōu)運(yùn)行的分析[J].熱力發(fā)電,2008,37(9):15- 18.于其它2種方法,它可以在最大限度內(nèi)使用“1機(jī)1小[5]繆國鈞,葛曉霞.電廠循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行[J].汽輪機(jī)泵”和“2機(jī)1小泵+1大泵”2種運(yùn)行方式,從而正確技術(shù),2011.53(3) :230 - 232.指導(dǎo)垃圾焚燒發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。6] 胡勇.閉式循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度[D].北京:華北電力大學(xué)(北京) ,2011.3結(jié)語[7]賈瑞宣.電廠冷端多尺度能耗表征及控制規(guī)律研究[D].北京:華北電力大學(xué)(北京),2011.通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析研究,得出垃圾焚燒發(fā)電_8]繆國鈞.600MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化[J].電站輔機(jī)，2009 ,30<4>:1-3. .廠12MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組閉式循環(huán)水系統(tǒng)在不9] 王瑋,曾德良,楊婷婷,等.基于凝汽器壓力估計(jì)算法的循同負(fù)荷、不同循環(huán)水進(jìn)口溫度條件下的循環(huán)水泵的最環(huán)水泵最優(yōu)運(yùn)行[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2010, 30(14):佳運(yùn)行方式，提出的改進(jìn)型綜合成本燃料耗率法的優(yōu)7-12.化運(yùn)行結(jié)果最好,更適用于垃圾焚燒發(fā)電廠,所得到的[10]盧國棟,張春發(fā),孫燕,等.帶蒸汽冷卻段的加熱器端差基最優(yōu)運(yùn)行工況圖,可作為垃圾焚燒發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)準(zhǔn)值變工況待性研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),2008,50(2):126 -的操作依據(jù),以降低廠用電率,提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。130.[11]邵峰.汽輪機(jī)末級(jí)變工況特性研究[D].保定:華北電力大學(xué)(河北) ,2008.中國煤化工MYHCNMH G11