第33卷第4期發(fā)電技術(shù)L電力建設(shè)2012年4月不同農(nóng)量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究張震偉,謝尉揚(yáng),王艦(浙江浙能能源技術(shù)有限公司,杭州市,310052)摘要:循環(huán)水泵是火力發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備,冷端優(yōu)化是發(fā)電企業(yè)節(jié)能工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和循環(huán)水泵選型階段,采用不同容量循環(huán)水泵進(jìn)行優(yōu)化配置,可以獲得更加靈活的循環(huán)水流量組合以適應(yīng)機(jī)組需要的冷卻水量。通過(guò)不同容量循環(huán)水泵配置方案和目前循環(huán)水泵主要節(jié)能方法之間的比較,說(shuō)明所選方案能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)水泵的節(jié)能調(diào)節(jié)。若在2×100MW機(jī)組中應(yīng)用該配置方案,節(jié)能效果尤為顯著。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;容量配置;節(jié)能;選型設(shè)計(jì)Research on Energy-saving Selection for Circulating Water Pump withUnequal CapacitiesZHANG Zhenwei, XIE Weiyang, WANG JianZhejiang Energy Technology Co, Ltd., Hangzhou 310052, China)ABSTRACT: Circulating water pump( CWP) is the main power consumption equipment and the cold end optimization isone of the important energy-saving items in fossil fuel power plants. The optimized allocation of CwP with unequal capacityin design stage can obtain a more flexible flow combination in order to meet the required cooling water of unit. Bycomparing the present energy-saving methods of CwP with the selection of CwP with unequal capacity, the schemepresented in this paper can achieve the energy-saving regulation of CWP, which will bring about a striking energy-savingeffect by applying to 2 x1 000 Mw unitsKEYWORDS: circulating water pump( CWP); capacity allocation; energy-saving; selection design中圖分類號(hào):TM621.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1000-7229(2012)04-0076-04doi:10.3969/jiss.1000-7229.2012.04.020多臺(tái)循環(huán)水泵擴(kuò)大成母管制供水,可根據(jù)季節(jié)變化實(shí)0引言現(xiàn)靈活的循環(huán)水泵組合運(yùn)行方式,但循環(huán)水管路布置火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水量取決于機(jī)組負(fù)荷冷卻較為復(fù)雜,單機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的故障可能會(huì)擴(kuò)大到同母水進(jìn)水溫度和溫升,在一定水溫條件下,根據(jù)低壓缸管的機(jī)組上,安全風(fēng)險(xiǎn)增大;同時(shí),由于管路布置不對(duì)排汽負(fù)荷變化及時(shí)提供合適的循環(huán)冷卻水量,保證合稱,會(huì)造成運(yùn)行時(shí)機(jī)組間流量分配不均衡。由于擴(kuò)大適的凝汽器真空,是火力發(fā)電廠循環(huán)水運(yùn)行優(yōu)化的一單元制方式節(jié)能效果明顯,目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)組的循項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)選擇不同容量的循環(huán)水泵,進(jìn)行合環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用擴(kuò)大單元制布置方式,如浙能紹興理配置,可以獲得比較靈活的運(yùn)行方式,滿足不同季濱海熱電廠(2×300MW),單機(jī)配置2×50%等容量節(jié)機(jī)組變工況運(yùn)行的需要,取得更好的節(jié)能效果循環(huán)水泵,其運(yùn)行參數(shù)如表1所示3。1循環(huán)水系統(tǒng)傳統(tǒng)節(jié)能調(diào)節(jié)方法表1濱海熱電廠循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)Tab 1 Operation parameters of CWP for火力發(fā)電廠傳統(tǒng)的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能調(diào)節(jié)方法主Binhai cogeneration plant單泵流量/要有:管路節(jié)流調(diào)節(jié)、循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)、單機(jī)增減循季節(jié)(m3,)揚(yáng)程/m效率/%運(yùn)行單機(jī)流量/環(huán)水泵臺(tái)數(shù)和擴(kuò)大單元制方式下增減循環(huán)水泵數(shù)量調(diào)節(jié)2。目前使用最多的是擴(kuò)大單元制方式下增減夏季5.5523.25881機(jī)2泵39%6春秋季6.3310882機(jī)3泵循環(huán)水泵數(shù)量調(diào)節(jié)和循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)擴(kuò)大單元制運(yùn)行方式就是利用2臺(tái)機(jī)組配置的冬季821機(jī)1泵2502076 Electric Power Construction VoL 33, Na 4, Apr,2012第33卷第4期張震偉,等:不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究墩電術(shù)循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)采用特殊的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),在一定范圍內(nèi)調(diào)整葉片角度,達(dá)到調(diào)整循環(huán)水泵出力的目2×50%并聯(lián)75%的。雖然有許多機(jī)組采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)方式,如浙能嘉興發(fā)電廠一期(2×300MW)和二期(4×600MW),但由于葉片調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故障率高,實(shí)際運(yùn)行中50%單運(yùn)行基本上也是按季節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié),無(wú)法達(dá)到完全按冷卻水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的,同時(shí)其初投資也較大,這種調(diào)節(jié)方式在已投產(chǎn)機(jī)組中并不占主流。5060708090100110120系統(tǒng)流量%2交流電機(jī)變速調(diào)節(jié)方法圖1不同容量循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線Fig 1 characteristic curves of CwP with unequal由于火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)普遍按等容量循環(huán)capacity in parallel operation水泵配置方案進(jìn)行設(shè)計(jì),限制了循環(huán)水泵組合的靈活性。所以目前開(kāi)展的循環(huán)水泵節(jié)能改造,通常是在小可用點(diǎn)2、Q2、0、H所封閉面積來(lái)表示;而方案2則維持現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì),保留現(xiàn)有水泵設(shè)備的基礎(chǔ)之上,在30%+50%并聯(lián)方式下運(yùn)行,工作點(diǎn)由點(diǎn)1移至進(jìn)行變流量技術(shù)改造。較為通行的方法是采用交流點(diǎn)3,軸功率大小可用點(diǎn)3、Q3、0、B2所封閉面積來(lái)表電機(jī)調(diào)速技術(shù),主要有雙速電機(jī)調(diào)節(jié)和高壓變頻調(diào)節(jié)。圖1陰影部分面積△P就是方案2較方案1獲2種方法4。得的節(jié)能效果。雙速電機(jī)調(diào)速技術(shù)是通過(guò)改變定子繞組的極對(duì)以濱海熱電廠為例,假設(shè)按上述2個(gè)方案配置數(shù)改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行調(diào)速6。改造時(shí)可當(dāng)系統(tǒng)需水量為75%額定流量時(shí)分析不同容量循以不更換原有的電機(jī)費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單可靠性高,適環(huán)水泵配置方式可獲得的節(jié)能效果如圖2所示。合冬季和春秋季調(diào)節(jié),切換操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是有級(jí)調(diào)圖2中,2×50%配置方式下,2臺(tái)泵并聯(lián)經(jīng)管路速級(jí)差較大,低速時(shí)循環(huán)水泵效率有所降低41。節(jié)流后,水泵揚(yáng)程為242m,總功率為額定負(fù)荷功率高壓變頻技術(shù)在理論上可以獲得高效率、大范圍的91%;50%+30%配置方式下,2臺(tái)泵并聯(lián)經(jīng)節(jié)流的無(wú)級(jí)調(diào)速但要達(dá)到完全的無(wú)級(jí)調(diào)速仍需克服許后,水泵揚(yáng)程為20m,水泵總功率為額定負(fù)荷功率的多困難。首先是轉(zhuǎn)速太低會(huì)對(duì)推力瓦潤(rùn)滑造成危害,73%,節(jié)能顯著。所以,不同容量循環(huán)水泵配置方案,就是在有限遲緩,其無(wú)級(jí)變速功能很難獲得令人滿意的效果。如的循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)下,通過(guò)運(yùn)行方式的組合,盡可能滿何根據(jù)不同水溫、不同汽輪機(jī)負(fù)荷,自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)水足機(jī)組水量需求,從而減少由管路系統(tǒng)調(diào)整引起的壓泵頻率實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的智能運(yùn)行調(diào)度,還有待于頭裕量損失保證水泵在最佳效率區(qū)運(yùn)行,獲得較好進(jìn)一步探索。目前,只有少數(shù)電廠在技改時(shí)采用高壓的節(jié)能效果。如果在設(shè)計(jì)階段實(shí)施還可以避免節(jié)能變頻技術(shù),如大唐七臺(tái)河電廠(2×350MW)在2006改造所增加的額外費(fèi)用。年進(jìn)行了循環(huán)水泵電機(jī)高壓變頻改造。目前,國(guó)內(nèi)300、600MW機(jī)組大多采用2×50%容量循環(huán)水泵母管制設(shè)計(jì)方案,僅能提供50%、3不同容量循環(huán)水泵配置75%、100%共3種有效供水模式。如果同樣考慮每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)循環(huán)水泵,在采用40%+60%不同容水泵軸功率正比于水泵的揚(yáng)程流量,而反比于量循環(huán)水泵配置時(shí),可以獲得40%、50%、60%、效率。為說(shuō)明問(wèn)題,循環(huán)水泵以單元制的2×50%70%80%、100%共6種有效循環(huán)水量組合,節(jié)能效(方案1)和20%+30%+50%(方案2)配置為例,對(duì)不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能機(jī)理進(jìn)行分析。圖1果也將顯著提高。為不同容量循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線曲線A為水泵4不同容量循環(huán)水泵配置在1000MW特性曲線,曲線B為系統(tǒng)阻力特性曲線。機(jī)組上的應(yīng)用如圖1所示,設(shè)計(jì)工況下,額定流量時(shí)循環(huán)水泵工作點(diǎn)位置為點(diǎn)1,循泵揚(yáng)程流量分別為H1、Q1,軸41工程應(yīng)用功率大小可用點(diǎn)1、Q10、H1所封閉面積來(lái)表示。對(duì)于1000MW超超臨界燃煤機(jī)組,現(xiàn)有循環(huán)水當(dāng)系統(tǒng)需水量降為75%額定流量時(shí),方案1仍系統(tǒng)設(shè)計(jì)普遍采用2×50%或3×33%容量母管制配需2泵并聯(lián),運(yùn)行工作點(diǎn)由點(diǎn)1節(jié)流至點(diǎn)2,軸功率大置,如果采用20%+30%+50%容量循環(huán)水泵優(yōu)化配Electric Power Construction vol 33, Na 4, Apr, 201277發(fā)電技術(shù)L電力建設(shè)2012年4月兩棄聯(lián)運(yùn)行20%+30%+50%配置方案供水量′兩泵并聯(lián)75%1|機(jī)組需水量3×33%配置方案供水量H=24.2m20}單泵運(yùn)行兩泵并聯(lián)100%H=18.5m目1615.6:1823.5:2571272循環(huán)水溫/℃0102030405060708090100110120系統(tǒng)流量%圖32×1000MW機(jī)組循環(huán)水流量曲線(a)2×50%容量配置方式Fig 3 Circulating water flow curves forA1:50%+30%+20%并聯(lián)運(yùn)行2×1000MwurA2:50%+30%并聯(lián)運(yùn)行B2:509+30%并聯(lián)B、C共3個(gè)區(qū)域(25.7~27.2℃,18.2~23.5℃,15.6℃以下部分)為可節(jié)能區(qū)域。3×33%方案的供3單泵運(yùn)行泵并聯(lián)100%水量大大超過(guò)20%+30%+50%方案的供水量,最大時(shí)可達(dá)到17000m3/h。這3個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的時(shí)間工況為部分夏季時(shí)間、大部分春秋季時(shí)間和全部冬季419時(shí)間,正是全年循環(huán)水泵節(jié)能調(diào)節(jié)運(yùn)行最長(zhǎng)的時(shí)段這對(duì)于1000MW燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)具有更加現(xiàn)實(shí)的節(jié)P能意義。4.2節(jié)能效益分析0102030405060708090100110120系統(tǒng)流量%2×1000MW機(jī)組采用3×33%容量循環(huán)水泵b)50%+30%+20%容量配置方式母管制運(yùn)行參數(shù)如表2所示。由于設(shè)計(jì)方案僅提供A一水泵特性曲線;B一系統(tǒng)阻力特性曲線了3種運(yùn)行方式,其余運(yùn)行方式下的參數(shù)確定由流量圖2濱海熱電廠循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線內(nèi)插值近似計(jì)算獲得。Fig 2 Characteristic curves of CWP inparallel operation in Binhai cogeneration plant從表2可以看出,由于不同運(yùn)行方式下循環(huán)水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程差異較流量差異更大,所以合理選擇循環(huán)水置,則可組合18種不同的運(yùn)行方式自10%至90%泵配置方式,可以有效降低運(yùn)行壓頭裕量,由此獲得容量之間每級(jí)5%的梯度變化,基本能夠滿足機(jī)組在的節(jié)能效果也將相當(dāng)顯著。變工況運(yùn)行時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)全程調(diào)節(jié)的需要根據(jù)凝汽器內(nèi)傳熱的熱平衡方程可知,若機(jī)組負(fù)表22×1000MW機(jī)組3×33%容量循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)荷、真空維持不變,即排汽量、排汽溫度恒定,當(dāng)季節(jié)Tab 2 Operation parameters of 3 CWPs with33%o capacity in 2 x1 000 MW units變化導(dǎo)致冷卻水溫上升,必須使冷卻水溫下降才能維運(yùn)行流量/揚(yáng)程/軸功率持排汽溫度不變,也就是要增加循環(huán)冷卻水量。所方式(效率取88%)/kW以,根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)背壓和凝汽器運(yùn)行端差,由冷卻水單機(jī)1泵1.98(12.98913.001300181902)溫升、流量和凝汽量之間的關(guān)系,就可以算出機(jī)組額雙機(jī)3泵12.372040.48定負(fù)荷下不同循環(huán)水溫對(duì)應(yīng)的流量變化。單機(jī)2泵11.7616.532171.011000MW機(jī)組,每臺(tái)采用3×33%容量循雙機(jī)5泵11510)18.50850)2303n2(2269)環(huán)水泵和20%+30%+50%容量循環(huán)水泵配置在單機(jī)3泵10.54(1054)20.002002354.25(2349)額定負(fù)荷下循環(huán)水流量隨水溫變化曲線如圖3:括號(hào)中為設(shè)計(jì)值所示比較顯示,20%+30%+50%容量配置方案能更該泵的揚(yáng)程擬合方程式為好地滿足機(jī)組循環(huán)水量需求,2條曲線之間形成的A、H=47.467-23925Q-0.02025Q2(178 Electric Power Construction VoL 33, Na. 4, Apr,2012第33卷第4期張震偉等:不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究墩電救術(shù)式中:H為揚(yáng)程;Q為流量。acceptance,THA)工況,機(jī)組需水量約為設(shè)計(jì)總量假設(shè)各循環(huán)水泵性能相似,如果不考慮管路系的52%,3×33%設(shè)計(jì)方案最優(yōu)供水模式為單機(jī)兩統(tǒng)的節(jié)流影響,則不同容量配置方案的節(jié)能效果比泵66%容量,而20%+30%+50%配置方案則按較如表3所示。本計(jì)算在循環(huán)水泵運(yùn)行方式的匹55%容量(雙機(jī)2×30%+50%)進(jìn)行配置。配上,按照供水量大于需水量選取最接近供水模20%+30%+50%配置方案各參數(shù)可由相同運(yùn)行式,如夏季50%汽輪機(jī)熱耗保證( turbine heat方式下的33%循泵參數(shù)確定。表32×1000MW機(jī)組不同容量循環(huán)水泵配置節(jié)能效果比較Tab 3 Comparison of Energy saving effect for CWP with unequal capacity in 2 x1 000 MW units3×33%配置方案20%+30%+50%配置方案機(jī)組需水量/需水量節(jié)能工況(m3s)百分比/%運(yùn)行方式單機(jī)系功率單機(jī)泵功率kw運(yùn)行方式101060100.0單機(jī)3×33%7063單機(jī)20%+30%+50%7063夏季75%THA7373.2雙機(jī)5×33%5759雙機(jī)20%+30%+2×50%50% THA52514520單機(jī)2×33%4342雙機(jī)2x30%+50%97581.6雙機(jī)5×33%雙機(jī)2×20%+30%+2×50%5874-115春秋季75%THA6436863.7單機(jī)2×33%4342雙機(jī)30%+2×50%50% THA45.3雙機(jī)3×33%3061單機(jī)50%THA57.4單機(jī)2×33%4342雙機(jī)20%+2×50%3674冬季75%THA452964.8雙機(jī)3×33%3061雙機(jī)2×20%+5050%THA3231.8單機(jī)33%I885雙機(jī)20%+50%1979注:TRL指汽輪機(jī)額定工況( uibine rating load,TRL)。表3計(jì)算結(jié)果表明變工況運(yùn)行方式下,優(yōu)化配6參考文獻(xiàn)置方案在春秋季THA、冬季50%THA運(yùn)行工況下單機(jī)循泵軸功率比設(shè)計(jì)方案略有增加,其余變工況運(yùn)行[]D5000發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程S].北京:中國(guó)電力出都能比設(shè)計(jì)方案有更好的節(jié)能效果。版社,2001[2]DLTl1-2009火力發(fā)電廠廠用高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能導(dǎo)則5結(jié)論[S].北京:中國(guó)電力出版社,2009[3]張震偉,王艦.浙江浙能紹興濱海熱電廠閉式冷卻系統(tǒng)循環(huán)水泵(1)不同容量循環(huán)水泵配置可通過(guò)運(yùn)行方式的節(jié)能研究[R].杭州:浙能技術(shù)中心,2010組合,盡可能滿足機(jī)組不同的循環(huán)水量需求,從而減[4]宮少全王繼英王慶斌等.七臺(tái)河電廠循環(huán)水泵變頻技術(shù)改造少由管路系統(tǒng)調(diào)整引起的水泵壓頭裕量損失,保證水[冂].黑龍江電力,2008,30(1):4247泵在最佳效率區(qū)運(yùn)行,減少輔機(jī)功耗。[5]陳康強(qiáng)循環(huán)水泵電機(jī)改造技術(shù)方案[R]湘潭:湘電集團(tuán)有限公(2)20%+30%+50%容量配置方案組合基本6盛煥程,劉文循環(huán)水泵采用雙速電機(jī)可行性探討[門(mén)]江蘇電機(jī)能夠滿足機(jī)組在變工況運(yùn)行時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)全程調(diào)節(jié)工程,2003,22(5):4244.的需要。7]徐海新張林,王興平,等,600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)行(3)不同容量循環(huán)水泵配置可以有多種選擇方優(yōu)化[J.發(fā)電設(shè)備,2009(3):191-193式,具體應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況,綜合各種因素進(jìn)楊少華,楊有,吉瓦級(jí)超臨界壓力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用變頻技術(shù)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[]廣東電力2007,20(1):2326行合理選擇,以獲得最佳的節(jié)能效果。(4)不同容量循環(huán)水泵配置可以改變現(xiàn)有火力收稿日期:2011-09-25修回日期:2012-01-17發(fā)電廠在生產(chǎn)投運(yùn)后開(kāi)展循環(huán)水泵改造的被動(dòng)局面作者簡(jiǎn)介:將循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能措施落實(shí)在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和作者簡(jiǎn)介:張震偉(1968),男,工程師,從事發(fā)電企業(yè)技術(shù)服務(wù)工循環(huán)水泵選型階段,更加符合循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初作,Ema:znw863@sina.com衷。但不同容量循環(huán)水泵配置同時(shí)也會(huì)給電廠的運(yùn)(編輯:沈雷)行、檢修和備件帶來(lái)一定的不便。Electric Power Construction Vol 33. Na4,Ap,20129