浙江電力2011年第9期ZHEJIANG ELECTRIC POWER5循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分析秦攀',林閩成2,葉勁松2,孫永平',董益華(1浙江省電力試驗(yàn)研究院,杭州310014;2.浙能溫州發(fā)電有限公司,浙江溫州325602)摘要:針對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)對(duì)機(jī)組冷端運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生的影響,通過試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和理論分析,綜合研究循環(huán)水溫、循環(huán)水量、凝汽器特性、低壓缸排汽壓力等多種因素對(duì)機(jī)組負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)性的影響,依據(jù)2個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則計(jì)算確定某300MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)在不同循環(huán)水溫、不同負(fù)荷條件下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式,并對(duì)該型機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際優(yōu)化運(yùn)行方式的選取方法進(jìn)行討論和分析。關(guān)鍵詞:300MW機(jī)組;循環(huán)水泵;優(yōu)化運(yùn)行;評(píng)價(jià)準(zhǔn)則中圖分類號(hào):TK2641文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):1007-1881(2011)090051-03Economic analysis on Optimal Operation of Circulating Water SystemQIN Pan, LIN Min-cheng2, YE Jin-song SUN Yong-ping, DONG Yi-hua(1. Zhejiang Electric Power Test and Research Institute, Hangzhou 310014, China2. Zhejiang Energy Wenzhou Power Generation Co, Ltd, Wenzhou Zhejiang 325602, China)Abstract: In view of the influence of circulating water system on cold-end system operation economy of u-nits, this paper carries out the comprehensive research on the influence of multiple factors such as circulatinwater temperature, circulating water volume, condenser characteristics, exhaust steam pressure of low pres-sure cylinder on the unit load and economy through the tests, numeric calculation and theoretical analysis.The economic operation modes of the circulating water system for 300 MW unit under different circulating water temtures and loads are confirmed after the calculation according to the two evaluation criteria, and thselection method of actual optimal operation mode of the circulating water system for the unit of this type isanalyzKey words: 300 MW unit; circulating water pump; optimal operation; evaluation criteria循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行,對(duì)發(fā)電機(jī)組的凈輸確定循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的判定準(zhǔn)則,最常出電能有一定的影響,對(duì)提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性有使用的方法是電能增益法。對(duì)1臺(tái)機(jī)組而言,在著積極的作用。在機(jī)組日常運(yùn)行過程中,隨著環(huán)機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下,增加循環(huán)水境溫度及機(jī)組負(fù)荷的變化,可以采取改變循環(huán)水流量,會(huì)降低汽輪機(jī)的背壓,汽輪機(jī)的電能會(huì)隨泵(簡(jiǎn)稱循泵)運(yùn)行方式來調(diào)整循環(huán)水流量、改善著機(jī)組背壓的降低而增加。同時(shí)增加的循環(huán)水流機(jī)組真空、提高汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。因量又會(huì)使循泵的耗功增加。當(dāng)汽輪機(jī)電能的微增此,在機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度及循環(huán)水流量之間存值△P與循泵的耗電增加值ΔP。之間的差值達(dá)到在一個(gè)尋優(yōu)的目標(biāo),找到在不同負(fù)荷、不同環(huán)境最大時(shí),所對(duì)應(yīng)的循環(huán)水流量即為最佳循環(huán)水流溫度下最優(yōu)的循環(huán)水流量,就可以把機(jī)組整體的量。這時(shí),汽輪機(jī)的最大凈增電能△P=m為:運(yùn)行能耗降到最低?！鱌=△P-△P12綜合費(fèi)用法1循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則發(fā)電廠作為電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主體,不僅關(guān)心11電能增益法電能的節(jié)省,同TYH中國(guó)煤化工合成本CNMHG52浙江電力2011年第9期的降低。在機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下改變循環(huán)水流量,使綜合成本煤耗率最低的冷端受0.02尋優(yōu)方法,稱為綜合費(fèi)用法。該方法考慮了煤和電不同能量?jī)r(jià)值的綜合煤耗率,也把發(fā)電廠供電-00煤耗、上網(wǎng)電價(jià)和標(biāo)煤價(jià)格有機(jī)地聯(lián)系起來,可以更加直觀地分析判斷發(fā)電廠的節(jié)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。采取該優(yōu)化評(píng)價(jià)方法時(shí),需把由背壓降低得到增益的發(fā)電機(jī)電能,根據(jù)機(jī)組供電煤耗和標(biāo)煤凝汽器壓力kPa價(jià)格,折算得到煤耗收益費(fèi)用△Fn,再根據(jù)上網(wǎng)圖1某300MW機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)凝汽器壓力與機(jī)組電價(jià),推算得到循泵的損耗費(fèi)用△F4,兩者之差出力的修正曲線達(dá)最大值時(shí)就是發(fā)電廠最優(yōu)成本費(fèi)用所對(duì)應(yīng)的循時(shí),再降低背壓,機(jī)組出力已不再增加,汽輪機(jī)環(huán)水運(yùn)行方式。這時(shí),汽輪機(jī)的最佳綜合費(fèi)用末級(jí)葉柵發(fā)生“阻塞”,即動(dòng)葉斜切部分的膨脹能△F為力已經(jīng)被利用完。如果再降低背壓,蒸汽將在動(dòng)△F=AFn-△F(2)葉斜切部分之外膨脹,末級(jí)焓降與電能均不再增以上2種方法是從微增電能和綜合煤耗2個(gè)加。若背壓繼續(xù)降低,對(duì)應(yīng)的飽和溫度下降,使方面來體現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行方式的差異,雖然因標(biāo)煤價(jià)最低壓力級(jí)加熱器的抽汽量增大,致使末級(jí)電能格和上網(wǎng)電價(jià)的變化而會(huì)略有不同,但變化趨勢(shì)減小,此時(shí)汽輪機(jī)的背壓稱為極限背壓,對(duì)應(yīng)的是一致的。通過以上2種方法對(duì)某300MW機(jī)組真空即為極限真空。當(dāng)出現(xiàn)上述極限背壓時(shí),如的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)比較,并進(jìn)行計(jì)算分析,果水溫還要降低,則可減少循泵運(yùn)行臺(tái)數(shù),減小給出最優(yōu)的運(yùn)行方式。循泵動(dòng)葉角度,適當(dāng)關(guān)小循環(huán)水回水調(diào)節(jié)閥,避2循環(huán)水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型免機(jī)組背壓進(jìn)一步降低,以免對(duì)機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不利影響。21汽輪機(jī)特性2.2凝汽器的變工況特性汽輪機(jī)特性就是研究汽輪機(jī)背壓與出力的關(guān)凝汽器變工況計(jì)算模型主要是建立機(jī)組負(fù)系,即在不同的機(jī)組排汽流量下,改變凝汽器壓荷、循環(huán)水溫度、循環(huán)水流量與凝汽器壓力的關(guān)力,得出機(jī)組出力與背壓的關(guān)系。當(dāng)其他設(shè)備的系。在不同熱負(fù)荷、不同冷卻水溫度下,改變進(jìn)運(yùn)行參數(shù)一定時(shí),在某一新蒸汽參數(shù)和流量下,人凝汽器的循環(huán)水流量,得出凝汽器壓力與循環(huán)汽輪機(jī)輸出電能與排汽壓力之間的關(guān)系為水流量的變化關(guān)系:Pe=f(No, P)(3)Pk=f(eul, D, D)式中:P為汽輪機(jī)輸出電能;N為機(jī)組負(fù)荷;P式中:為循環(huán)水入口溫度;D為循環(huán)水流量;為汽輪機(jī)背壓。D為排汽流量。在正常運(yùn)行時(shí),可認(rèn)為凝汽器壓力變化對(duì)機(jī)汽輪機(jī)的背壓由凝汽器排汽溫度對(duì)應(yīng)的飽和組出力的影響等同于汽輪機(jī)背壓變化對(duì)機(jī)組出力壓力得到,凝汽器的排汽溫度為:的影響。根據(jù)制造廠提供的汽輪機(jī)排汽壓力對(duì)機(jī)t=tn+△t+bt組出力的修正曲線,通過曲線擬合得到不同排汽式中:t為凝汽器的排汽溫度;M為循環(huán)水平均壓力對(duì)應(yīng)的出力值,在確定最佳循環(huán)水量和計(jì)算溫升;8t為凝汽器端差。經(jīng)濟(jì)效果時(shí)都要用到這一特性關(guān)系。圖1是某23循泵的耗功特性300MW機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)典型的背壓與出力的循泵的耗功特性就是在一定外部環(huán)境中,確修正曲線。定循環(huán)水流量和循泵電能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系由圖1可知,凝汽器壓力與機(jī)組出力基本呈Pp=f(Dw)線形關(guān)系,凝汽器壓力每增加1kPa,機(jī)組出力式中:P為循泵所耗的電能。約增加1%。但是當(dāng)汽輪機(jī)背壓降低到一定數(shù)值循泵耗功V山中國(guó)煤化工環(huán)水的流CNMHG2011年第9期秦攀,等:循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分析量。由于循環(huán)水流量大、管徑粗、壓力低,不易直進(jìn)水溫度20℃時(shí)的綜合費(fèi)用比較如圖3所示。接測(cè)量,一般多采用熱平衡計(jì)算的方法取得。熱平衡計(jì)算法是依據(jù)熱量平衡的原理,汽輪機(jī)排汽2000}-…熱量等于循環(huán)水帶走的熱量,通過汽輪機(jī)排汽流量、排汽負(fù)荷、循環(huán)水溫升來推算循環(huán)水流量。根據(jù)循泵的配置和日常運(yùn)行模式,循泵運(yùn)行方式可以分為一機(jī)一泵、兩機(jī)三泵和一機(jī)二泵。000由于本次試驗(yàn)機(jī)組的循泵動(dòng)葉在一定范圍內(nèi)可6000調(diào),根據(jù)循泵動(dòng)葉開度分為大、中、小3個(gè)不同200250350開度,測(cè)定各工況下循泵的耗功和凝汽器循環(huán)水機(jī)組負(fù)荷/W流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如表1所示。注:圖中1~9為組合編號(hào),組合方式見表1表1試驗(yàn)循泵組合方式匯總圖220℃進(jìn)水溫度下各工況電能收益比較循環(huán)水流量循泵耗功組合循泵動(dòng)葉開度/(m3h2)循泵組合方式16980124023456789中大小中大小中大1528257941730兩機(jī)三泵100028810261491778280381963機(jī)二泵2000305762217機(jī)組負(fù)荷/MW3計(jì)算實(shí)例注:圖中1-9為組合編號(hào),組合方式見表1。針對(duì)某發(fā)電廠引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組開展圖320℃進(jìn)水溫度下各工況綜合費(fèi)用比較循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn),通過變換機(jī)組負(fù)荷、改變循環(huán)水流量,在不同的季節(jié)進(jìn)行循泵組合優(yōu)化4結(jié)論與建議在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行凝汽器變工況計(jì)算,根從推薦的運(yùn)行方式看,兩種評(píng)價(jià)準(zhǔn)則影響趨據(jù)電能增益法、綜合費(fèi)用法,分別得到各不同進(jìn)勢(shì)是一致的,只有個(gè)別工況略有出人。這是因?yàn)樗疁囟认碌膬?yōu)選運(yùn)行方式。兩種評(píng)價(jià)準(zhǔn)則尋優(yōu)的核心指導(dǎo)思想是相同的,只3.1電能增益法計(jì)算結(jié)果是存在電能、費(fèi)用的表現(xiàn)形式差異。綜合費(fèi)用法為了方便比較表1中各種組合方式的優(yōu)劣,是在電能收益的基礎(chǔ)上,又考慮了現(xiàn)實(shí)的標(biāo)煤價(jià)選用處于中間狀態(tài)的兩機(jī)三泵動(dòng)葉居中的組合作格和上網(wǎng)電價(jià)。在標(biāo)煤價(jià)格降低的時(shí)候,可以考為參比工況,所得電能為其他不同的組合工況與慮增加循環(huán)水量、降低汽輪機(jī)背壓來達(dá)到機(jī)組增參比工況的差值,電能大于0,說明組合工況優(yōu)于加發(fā)電量的目的;在上網(wǎng)電價(jià)高的情況下,可以參比工況,電能越大,說明組合工況越節(jié)能。設(shè)考慮減少循泵的耗功來降低廠用電率,以減少發(fā)計(jì)進(jìn)水溫度20℃時(shí)的節(jié)約電能比較如圖2所示。電成本費(fèi)用。選取較具代表性的機(jī)組負(fù)荷以及循3.2綜合費(fèi)用法計(jì)算結(jié)果環(huán)水進(jìn)水溫度,依照目前的煤價(jià)和電價(jià)情況推薦以兩泵三機(jī)動(dòng)葉居中組合工況作為參比工運(yùn)行組合方式如表2所示。況,在電能收益的基礎(chǔ)上,考慮機(jī)組實(shí)際的供電在循環(huán)水溫大于23℃時(shí),推薦一機(jī)二泵動(dòng)葉煤耗、標(biāo)煤價(jià)格(以850元/t計(jì))、上網(wǎng)電價(jià)(扣大角度和兩機(jī)三泵動(dòng)葉大角度運(yùn)行方式。兩機(jī)三除17%的增值稅后,以0.349元/kWh計(jì)),設(shè)計(jì)中國(guó)煤化工60頁)CNMHG浙江電力2011年第9期“Am×100%7362×100%=754%實(shí)際低壓電網(wǎng)運(yùn)行特性顯然存在較大的差異,直△AL99760接影響理論線損計(jì)算的精度?；谌嘭?fù)荷不平(5)本臺(tái)區(qū)統(tǒng)計(jì)線損率衡的低壓電網(wǎng)等值電阻和功率損耗計(jì)算,將三相不平衡損耗系數(shù)α直接引人低壓臺(tái)區(qū)線路的等A∑A△A%=—=1×100%=97608858×100%值電阻和功率損耗計(jì)算中,使計(jì)算原理和數(shù)學(xué)模9760型更接近低壓電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行特性,有利于提高=9.24%計(jì)算的精度。通過某供電所部分臺(tái)區(qū)的實(shí)測(cè)計(jì)算統(tǒng)計(jì)線損比理論線損高出211%,說明本臺(tái)分析,基于三相負(fù)荷不平衡的低壓臺(tái)區(qū)線路理論區(qū)還有一定的降損潛力。線損計(jì)算法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際線損更為接近。上例中如采用傳統(tǒng)粗估計(jì)算法計(jì)算,則本臺(tái)區(qū)中所有三相四線制線段④,⑦,⑩及式(6)與(8)參考文獻(xiàn)的結(jié)構(gòu)常數(shù)N均取35,計(jì)算方法與步驟與上述[l方向暉供電所“三率”管理基礎(chǔ)M]北京中國(guó)電力出相同,等值電阻Ra的計(jì)算值為022Ω,兩種算版社,2010法相差1545%,臺(tái)區(qū)理論線損率為804%,兩種[2]廖學(xué)琦農(nóng)網(wǎng)線損計(jì)算分析與降損措施[M]北京:中國(guó)水利水電出版社,2003算法相差622%。[3]王抒祥供電所管理[M]北京中國(guó)電力出版社,20005結(jié)語傳統(tǒng)的粗估計(jì)算方法中,對(duì)低壓三相四線制收稿日期:201102-11線路的理論線損計(jì)算式(6)與(8)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)N作者簡(jiǎn)介:方向暉(1967-),男,浙江建德人,副教授,高級(jí)值統(tǒng)一取3.5,此計(jì)算方法是基于假設(shè)零線的損技師,長(zhǎng)期從事配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)和教學(xué)研究工作。耗為相線損耗的一半這一前提得出,這一假設(shè)與(本文編輯:楊勇)(上接第53頁)合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性的情況下,可以考慮適當(dāng)表2推薦運(yùn)行方式匯總延長(zhǎng)兩機(jī)三泵動(dòng)葉大角度的運(yùn)行時(shí)間。負(fù)荷率(占額定負(fù)荷的百分?jǐn)?shù))實(shí)際情況中,循泵不可能頻繁啟停切換,出循環(huán)水溫度/C0%60%70%80%9%10%于安全、振動(dòng)等方面的考慮,動(dòng)葉也不宜于經(jīng)常5-7組合1組合1組合1組合1組合1組合1調(diào)整。所以在循環(huán)水溫11-~23℃之間時(shí),推薦兩組合1組合1組合2組合2組合2組合2機(jī)三泵運(yùn)行,隨著溫度的降低,適當(dāng)調(diào)小循泵的組合1組合2組合4組合4組合4組合4動(dòng)葉開度。在循環(huán)水溫度低于11℃時(shí),推薦一機(jī)組合4組合4組合4組合4組合4組合43579組合4組合4組合4組合4組合4組合5二泵運(yùn)行,適當(dāng)延長(zhǎng)動(dòng)葉小開度的運(yùn)行時(shí)間組合4組合5組合5組合5組合5組合6參考文獻(xiàn)組合5組合5組合5組合6組合6組合6組合6組合6組合6組合9組合9組合91]何冬輝火電廠冷端系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化研究[D]大連組合6組合9組合9組合9組合9組合9大連理工大學(xué),2010.27-33組合9組合9組合9組合9組合9組合9【2]徐海新600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行J發(fā)注:組合方式見表1。電設(shè)備,2009(3):191-193泵動(dòng)葉大角度工況,雖然是次優(yōu)運(yùn)行方式,經(jīng)濟(jì)收稿日期:2011-07-04性略遜于一機(jī)二泵動(dòng)葉大開度工況,以循環(huán)水溫作者簡(jiǎn)介:秦攀(1976-),男,山東蒙陰人,碩士,工程師,30℃、常用機(jī)組負(fù)荷率80%計(jì)算,兩者費(fèi)用差約主要從事汽輪發(fā)電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)和節(jié)能改造工作。90元/h。但是相比一機(jī)二泵多了1臺(tái)循泵備用(本文編輯:陸瑩)方便發(fā)電廠合理安排檢修、靈活運(yùn)籌調(diào)度,在綜中國(guó)煤化工CNMHG