[低碳技術(shù)LOw CARBON WORLD 2016/5“上大壓小”被替代機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的利用研究蘇翔峰(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司，安徽合肥230601)[摘要]受?chē)?guó)家政策扶持, 電源點(diǎn)、熱源點(diǎn)建設(shè)中“上大壓小”熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目比較普遍，部分被替代機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好,從節(jié)能、節(jié)約原材料、節(jié)約投資的角度考慮,如何在新上項(xiàng)目中將被替代機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)巧妙利用起來(lái),使其"起死回生”是擺在水工專(zhuān)業(yè)面前的一個(gè)課題。本文結(jié)合工程實(shí)例談了-些這方面的做法和體會(huì)。[關(guān)鍵詞]機(jī)組;循環(huán)水系統(tǒng);數(shù)值仿真模型[中圖分類(lèi)號(hào)ITK267[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼IA[文章編號(hào)12095- -2066(2016)14 0020-021概述某電廠現(xiàn)有四臺(tái)機(jī)組,總裝機(jī)容量300MW(1x15MW+1x中國(guó)E25MW+1x125MW+1x135MW),根據(jù)水源條件,所有機(jī)組均采.用帶冷卻塔的二次循環(huán)供水系統(tǒng)。項(xiàng)目公司計(jì)劃拆除#1、#2、圖3#3機(jī)組,原址建設(shè)2臺(tái)350MW超臨界燃煤供熱機(jī)組。且受場(chǎng)地條件限制,布置起來(lái)很不合理。從運(yùn)行角度考慮,方電廠#1、#2機(jī)組(15MW 、25MW)循環(huán)水系統(tǒng)采用母管案三由于采用母管制，避免了檢修一座塔必須停一臺(tái)機(jī)組情制，建成于80年代末，停運(yùn)多年，已無(wú)利用價(jià)值。#3機(jī)組.況的出現(xiàn);冬季循環(huán)水量較小時(shí),還可以單獨(dú)運(yùn)行#3機(jī)循環(huán)(135MW)1997年投產(chǎn),循環(huán)水系統(tǒng)采用單元制,系統(tǒng)配置如下:水系統(tǒng),即解決了冷卻塔的冰凍問(wèn)題,又降低了運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)循環(huán)水泵:48Sh- 22X,2臺(tái)于供熱機(jī)組而言,方案三運(yùn)行更加靈活。配套電動(dòng)機(jī):Y6304-12,2臺(tái)雖然方案三的優(yōu)點(diǎn)很多，但由于兩座冷卻塔形成的循環(huán)循環(huán)水泵參數(shù):Q=2.5-3.47m2/s水系統(tǒng)的配水高度和系統(tǒng)阻力不一樣，兩座塔進(jìn)出水量不相H=25.5~19.5m等，若不加調(diào)控，很容易出現(xiàn)冷卻塔集水池溢流或抽空的情n=485r/min況,也很容易發(fā)生水擊、氣蝕等安全事故,并嚴(yán)重影響電廠機(jī)N=1000kW組正常運(yùn)行,無(wú)法保證機(jī)組安全;同時(shí)配水不當(dāng)也會(huì)影響機(jī)組循環(huán)水母管:DN1800焊接鋼管和冷卻塔的運(yùn)行效率。如何簡(jiǎn)單有效解決兩座冷卻塔之間的冷卻塔:.3500m2逆流式自然通風(fēng)冷卻塔.該系統(tǒng)運(yùn)行至今狀況良好,其間冷卻塔填料換過(guò)一次、循配水難題是該方案成立與否的關(guān)鍵，為此我們對(duì)該方案進(jìn)行了重點(diǎn)研究,工作思路如下:環(huán)水泵電機(jī)由單速改造為雙速。(1)首先根據(jù)新建冷卻塔面積試算二套循環(huán)水系統(tǒng)的流量2循環(huán)水系統(tǒng)方案選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘了解的情況,結(jié)合廠區(qū)總平面布置,本次新建分配比例。(2)根據(jù)流量分配比例,對(duì)新建循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。的二臺(tái)350MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)可供選擇的布置方案有3個(gè):(3)根據(jù)優(yōu)化結(jié)果,進(jìn)行新老二套循環(huán)水系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行的方案一:不考慮#機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的利用,單元制或擴(kuò)水力分析， 研究實(shí)現(xiàn)冷卻塔和機(jī)組之間循環(huán)水量分配的工程大單元制布置,新建2座自然通風(fēng)冷卻塔,配套相應(yīng)的循環(huán)水泵房和循環(huán)水管,系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。(4)結(jié)合冷卻塔水量?jī)?yōu)化分配的計(jì)算結(jié)果,建立循環(huán)水管網(wǎng)恒定流數(shù)學(xué)模型,計(jì)算不同運(yùn)行工況下,循環(huán)水系統(tǒng)各管段的水頭損失,研究確定不同的流量工況下的水泵工作點(diǎn)。(5)研究確定不同循環(huán)水流量工況下控制閥門(mén)的開(kāi)度。3循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化方案二:考慮#3機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的利用,#5機(jī)組單元制方案三夏季工況2x350MW機(jī)組全部滿(mǎn)負(fù)荷純凝運(yùn)行時(shí),布置,新建1座自然通風(fēng)冷卻塔,配套相應(yīng)的循環(huán)水泵房和循新老二座冷卻塔需并聯(lián)運(yùn)行。即新建冷卻塔對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)除了環(huán)水管;#6機(jī)利用老廠#3機(jī)的3500m2自然通風(fēng)冷卻塔和循向一臺(tái)機(jī)組供水外 ,還有部分水量與3500m2 冷卻塔對(duì)應(yīng)的系環(huán)水泵房，新建1座自然通風(fēng)冷卻塔和循環(huán)水系房，聯(lián)合供統(tǒng)一起向另一臺(tái)機(jī)組供水。水,系統(tǒng)圖見(jiàn)圖2。本工程新建冷卻塔按6500m2、7000m2.7500m2、8000m2四種不同淋水面積和夏季50、55.60.65四種不同冷卻倍率分別計(jì)算其與3500m2冷卻塔的流量分配比例。根據(jù)計(jì)算確定的流量分配比例對(duì)新建循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明以下9方案為新建循環(huán)水系統(tǒng)的最優(yōu)方案:冷卻塔淋水面積:7500m2循環(huán)水母管管徑:DN3000方案三:將本工程2x350MW機(jī)組看成一個(gè)整體,在#3機(jī)冷卻倍率:60/51/363500m2自然通風(fēng)冷卻塔和循環(huán)水泵房的基礎(chǔ)上,新建1座自該方案新老二套循環(huán)水系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)流量分配然通風(fēng)冷卻塔和相應(yīng)的循環(huán)水泵房、循環(huán)水管,聯(lián)合供水,系比例為0.76:0.24.統(tǒng)圖見(jiàn)圖3。上述三個(gè)方案中,方案二、三由于利用了#3機(jī)循環(huán)水系4循環(huán)水系中國(guó)煤化工統(tǒng),節(jié)約投資是顯而易見(jiàn)的,但方案二較方案三占地面積大，新老二套循環(huán)YHCNMHG二座循環(huán)水泵20LOW CARBON WORLD 2016/5低碳技術(shù)」房來(lái)的二根供水母管在汽機(jī)房外并聯(lián)后向凝汽器供水，凝汽n=424r/min器出水管在汽機(jī)房外分成二根回水母管分別回到二座冷卻N=3000kW塔。二套系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)需要考慮以下兩個(gè)問(wèn)題:低轉(zhuǎn)速時(shí):Q=6.93-7.43m/s(1)從二座循環(huán)水泵房到汽機(jī)房外的并聯(lián)點(diǎn),四臺(tái)循泵為H=20.16~ 18.76m并聯(lián)運(yùn)行,在并聯(lián)點(diǎn)壓力應(yīng)相等,否則壓力低的一邊就會(huì)存在n=370r/min憋泵現(xiàn)象,使水泵出流量低于設(shè)計(jì)值;N=2000kW(2)從汽機(jī)房外回水管并聯(lián)點(diǎn)到冷卻塔,二座冷卻塔也是6 數(shù)值仿真模型驗(yàn)證并聯(lián)運(yùn)行,兩邊系統(tǒng)阻力也應(yīng)相等,否則阻力大的一邊將會(huì)流根據(jù)以，上的分析,我們初步認(rèn)為對(duì)#3機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行量減少,導(dǎo)致循泵的出水量和對(duì)應(yīng)的冷卻塔回水量不一樣,如簡(jiǎn)單改造后方案三是可行的。鑒于循環(huán)水系統(tǒng)流量、阻力計(jì)算不及時(shí)調(diào)整,回水少的冷卻塔水位會(huì)不斷降低,最終致使系統(tǒng)的準(zhǔn)確性關(guān)系到二座冷卻塔的正常運(yùn)行，本工程委托相關(guān)科不能運(yùn)行。計(jì)算結(jié)果表明,7500m2冷卻塔系統(tǒng)各段水頭損失較研單位對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模型試驗(yàn)研究。根據(jù)設(shè)計(jì)提出的初步方案，研究單位采用鍵合圖理論建3500m2冷卻塔都高。冷卻塔水池至A外并聯(lián)點(diǎn)段管道水頭損立了冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間段的失差值較小，為0.20m,對(duì)循環(huán)水泵出力的影響只有1.5%左動(dòng)態(tài)過(guò)程,得到穩(wěn)態(tài)解。然后采用基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化方右,可以不考慮調(diào)整;A外并聯(lián)點(diǎn)至各冷卻塔段管道水頭損失法， 對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,給出其控制目標(biāo)函數(shù)和必要差值較大,為5.40m,必須采取調(diào)節(jié)措施。的控制閥門(mén)分布,并對(duì)控制閥門(mén)的敏感性進(jìn)行了分析。我們首先想到將此段管道上裝上閥門(mén)，用閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)研究表明:為控制兩個(gè)冷卻塔的豎井水位,保證每個(gè)冷卻調(diào)節(jié)管道損失。經(jīng)計(jì)算,若閥門(mén)阻力要達(dá)到5.40m,閥門(mén)處的塔的進(jìn)排水流量相等,每個(gè)凝汽器分配的水量相等,在循環(huán)水水流速度必須在5m/s以上,已經(jīng)超出了閥門(mén)的承受范圍。我供水管道上設(shè)置一個(gè)控制閥門(mén)，在循環(huán)水回水管道上設(shè)置兩.們又想到加高#3機(jī)配水豎井及配水槽,用自然高差來(lái)增加系.個(gè)控制閥門(mén)，輔以流量計(jì)和微調(diào)閥門(mén)可以實(shí)現(xiàn)上述控制目標(biāo)。統(tǒng)阻力。這個(gè)方案對(duì)老塔改動(dòng)較大，費(fèi)用增加。且減小了淋水7各方案投資、占地分析比較面積,降低了冷卻效果。此外,我們還想到在此段管道上增加本工程循環(huán)水系統(tǒng)方案一需新建二座6000m2 冷卻塔及減壓孔板來(lái)增加系統(tǒng)阻力,此方法簡(jiǎn)單,易操作,但當(dāng)3500m2相應(yīng)的循環(huán)水泵房、循環(huán)水管溝;方案二需新建一座6000m2冷卻塔要單獨(dú)運(yùn)行時(shí),不可能將減壓孔板取出,人為增加了運(yùn)冷卻塔,一座3000m2冷卻塔及相應(yīng)的循環(huán)水泵房、循環(huán)水管行成本經(jīng)過(guò)反復(fù)思考，我們想到采用旁路的方法，系統(tǒng)見(jiàn)圖4。溝;方案三需新建一座7500m2冷卻塔及相應(yīng)的循環(huán)水泵房、具體操作如下:在原有管道(圖中細(xì)線部分)的適當(dāng)位置并聯(lián)循環(huán)水管溝。各方案的投資比較見(jiàn)表1。e1一根小口徑管道(圖中粗線部分),需要配水調(diào)節(jié)時(shí),關(guān)閉閥門(mén)A,使水流從小口徑管道通過(guò),從而提高系統(tǒng)阻力;當(dāng)3500m2項(xiàng)目方案一方案二方案三循環(huán)水管(萬(wàn)元)13001100680冷卻塔單獨(dú)運(yùn)行時(shí),打開(kāi)閥門(mén)A,系統(tǒng)阻力又回到原來(lái)水平。冷卻塔(萬(wàn)元)660049504125此方法操作簡(jiǎn)單，方便靈活。本次增加的小口徑管道直徑為:循環(huán)水泵房(萬(wàn)元)16501320DN1300,長(zhǎng)14.0m,加 上2只三通和3只(人為增加2只)90°合計(jì)(萬(wàn)元)955073705905彎頭,總阻力為5.40m。注:表中只列出了主要有差異的項(xiàng)目。未列出全部項(xiàng)目。A“各方 案新增占地比較見(jiàn)表2。方案占地面積26800m2圖422660m2以上計(jì)算為理論值,與實(shí)際運(yùn)行工況可能存在誤差,在運(yùn)注:表中新增占地面積未考慮冷卻塔與道路之間的面積10600m2行過(guò)程中,還需實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,具體措施如下:在二座由上述比較可以看出，方案三無(wú)論是投資和占地都遠(yuǎn)優(yōu)循泵房的二根供水管和二座冷卻塔的二根回水管上分別裝超于方案一和方案二，并且由于避免了#3機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的拆聲波流量計(jì);在運(yùn)行時(shí)由流量計(jì)監(jiān)控每座循泵房的二臺(tái)循泵除，即縮短了施工工期、節(jié)約了資源又減少了大量的建筑垃的供水量和對(duì)應(yīng)冷卻塔的回水量，如偏差較大，則微調(diào)閥門(mén)圾,保護(hù)了環(huán)境。B,使得水量基本相等,保證冷卻塔和循環(huán)水泵的正常運(yùn)行,避.免造成一座冷卻塔水位持續(xù)降低，而另一座冷卻塔卻在溢水8 結(jié)束語(yǔ)的情況發(fā)生“技術(shù)先進(jìn)、安全可靠 、造價(jià)合理、資源節(jié)約環(huán)境友好、綠5循環(huán)水泵選擇色和諧”是每一個(gè)電力建設(shè)者追求的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就#3機(jī)循環(huán)水泵房?jī)?nèi)設(shè)有二臺(tái)48sh-22x 型單級(jí)雙吸水平必須從大處著眼,小處著手,精細(xì)化設(shè)計(jì)。目前“上大壓小”項(xiàng)中開(kāi)式離心泵,根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)水力計(jì)算,二套系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行目中部分關(guān)停機(jī)組遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用年限，只是由于機(jī)組9時(shí),3500m2冷卻塔對(duì)應(yīng)的循環(huán)水泵調(diào)整后的工況點(diǎn)與水泵并容量小、能耗高而遭淘汰;但輔助系統(tǒng)很多運(yùn)行狀況良好,將聯(lián)曲線基本吻合,且在水泵高效區(qū)間內(nèi)。因此,#3機(jī)循環(huán)水泵其巧妙地融入新建項(xiàng)目中不但可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,而且還能產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益,本文從循環(huán)水系統(tǒng)利可以滿(mǎn)足本工程要求。根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)水力計(jì)算,考慮經(jīng)濟(jì)性,本工程新建循環(huán)水用的一個(gè)側(cè)面論述了其可行性和經(jīng)濟(jì)性。泵初步確定為二臺(tái)立式混流泵、每泵配雙速電機(jī),具體參數(shù)為:收稿日期:2016-5-1中國(guó)煤化工高轉(zhuǎn)速時(shí):Q=9.60-8.51m/sH=22.14~24.63mMHCNMHG2