團發(fā)電技術(shù)日POWER TECHNOLOGY_600MW機組循環(huán)水泵增容改造及經(jīng)濟性研究甘淑芳(江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠,江西豐城331100)摘要:針對豐城 二期發(fā)電廠4臺循環(huán)水泵增容改造的實例，詳細介紹了循環(huán)水泵最佳改造方法,并根據(jù)改造后的實測數(shù)據(jù),計算出對機組真空及經(jīng)濟性的影響。關鍵詞:汽輪機;循環(huán)水泵;增容改造;流量真空中圖分類號: TM621 .文獻標識碼: B臺循環(huán)水泵通過取水頭經(jīng)取水涵管從贛江取水,供兩0引言臺機使用。循環(huán)水系統(tǒng)采用母管式,-臺機采用- -根DN3200的母管供水,兩根母管用聯(lián)絡廣門聯(lián)接。采用在國家出臺了--系列具有強制性節(jié)能措施的-機雙泵的形式。循環(huán)水泵電機功率為3500 kW,大背景下，節(jié)能降耗已成為各火力發(fā)電廠生產(chǎn)中電壓等級為6 kV。凝汽器為上海動力設備有限公司的重要任務。為此，各發(fā)電集團及火電廠均設法通過生產(chǎn)的N-40000型,其形式為雙背壓、雙殼體、單流各種途徑來提高機組運行的經(jīng)濟水平，600 MW機程、表面式、橫向布置,它由低壓側(cè)的凝汽器A和高壓組凝汽器真空值是影響機組經(jīng)濟性和安全性的重側(cè)的凝汽器B組成。水泵性能參數(shù):要指標,因此保證凝汽器最佳真空是發(fā)電廠節(jié)能1) -臺660 MW機組配二臺水泵,并聯(lián)運行時的一項重要內(nèi)容。據(jù)估算,凝汽器真空度每提高為循環(huán)水泵設計運行工況點,每臺泵設計運行工況保1% ,則機組的煤耗下降1%。凝汽器真空值受到凝證點為: Q=9.8m'/s, H=26.2m,η≥85 %。汽器的傳熱性能真空系統(tǒng)嚴密性、循環(huán)水溫度及2) -臺660 MW機組配-臺水泵運行時為循環(huán)循環(huán)水流量以及真空泵等因素影響。由于循環(huán)水水泵工況點,每臺泵設計運行工況保證點為: Q=泵的功率在廠用電率中占較大比例,故提高循環(huán)13.0 m/s, H=21.4m, η≥88%。.水泵的出力和效率、優(yōu)化循環(huán)水量匹配是提高機1.2 改造背景組真空、降低機組煤耗的有效途徑。電廠在循環(huán)水泵設計選型的時候,夏季工況的時本文以豐城二期發(fā)電廠四臺循環(huán)水泵增容改候贛江設計水位是按21.15 m設計計算的,而冬季是造為背景，詳細介紹了循環(huán)水泵最佳改造方法,并按20.22 m設計計算的。最后計算出來夏季水泵需根據(jù)改造后的實測數(shù)據(jù),計算出對機組真空及經(jīng)要的總揚程為24.70 m,冬季為20.9 m。所以最后選濟性的影響。定循環(huán)水泵揚程為21.2~25.5 m。但隨著江水水位的逐年下降,現(xiàn)在實際的江水位出現(xiàn)了較大的變化,夏1循環(huán)水系統(tǒng)設備概述及改造背景季水位基本維持在17~18 m左右運行,而在2009年的11月份贛江水位- -度到達歷史最低水位15.9 m。比1.1設備概述當時循泵設計的時候贛江水位低4 m多,導致循環(huán)水豐城二期發(fā)電廠的循環(huán)水系統(tǒng)為開式循環(huán),由四泵嚴重偏離了設計工況運行,將2009年6月3日與中國煤化工作者簡介:MHCNMH G甘淑芳(1977-),女，工程師,從事電廠節(jié)能管理工作。32江.2009年10月11日兩天6號機運行數(shù)據(jù)進行對比,如也基本在3500~3 600 kW,但泵由SEZ2000- 1670/表1所示。1350型變成了SEZ2000-1680/1300型,循泵的設計表1 6號機組運行參數(shù)總表水位變成16.3 m,泵的流量在贛江水位達到16.3 m的贛江水位機組平均負 凝汽器真河水溫 低壓缸排汽溫時候增加明顯,可以適應目前贛江水位的情況，滿足參數(shù)/n荷/MW空/Pa度/C .度/C機組運行的要求。2009年621.5432.595.19223.2593.32.1泵運行性能曲線分析2009年1016.54394.24423.53635.69根據(jù)水泵廠家提供舊泵與新泵運行性能曲線可月11日從上面的數(shù)據(jù)可以看出,在機組平均負荷相差不以看出; .大的情況下,河水溫度基本相同,由于贛江水位不同,第一,新泵運行的最大揚程達到了34.5 m,已經(jīng)凝汽器真空相差達到了0.95 kPa,折算成對煤耗影響遠遠超出了舊泵最大28 m的揚程, 新泵的運行效率也到了最佳;也達到了3克以上。與水泵廠家的技術(shù)專家進行溝通后,經(jīng)過計算后第二,新泵流量增加明顯。在揚程一樣的情況認為:根據(jù)記錄運行參數(shù),水泵目前實際運行的揚程.下,新泵流量比舊泵的流量明顯增加。水泵出口揚程在25 ~ 29 m,軸功率約3160 kW;在揚程29 m時,已越大,新泵流量增加比舊泵更明顯,也就是說在水位經(jīng)超出目前水泵的最小流量點的范圍,水泵長時間在越低的情況下,新泵的流量比舊泵的流量有更大的小流量運行,不僅造成機組的真空不理想，影響機組2.2新泵并列運行分析增加。的經(jīng)濟運行,而且循泵在不可靠區(qū)域運行,可能產(chǎn)生Hc=K+ BQ(1)振動、汽蝕等,嚴重影響機組的安全運行。而與省內(nèi)同類型電廠黃金埠電廠相比,在凝汽器端差、真空嚴其中:Hc一泵運行狀態(tài) 下的總揚程;K-靜揚程;密性基本相同,平均負荷相差也不大的情況下,凝汽B-一與泵和管道有關的一 個常數(shù);器真空比黃金埠電廠小,相差最大的達到了1.89%，Q一流量。 .如果折算成對煤耗影響就達到了5克以上。由于循環(huán)水管路長,且循環(huán)水管道運行后內(nèi)壁出現(xiàn)如貝殼類的微生物,引起管道實際運行的水阻2改造方案的論證 與實施比設計大,即B增大,使設計的管道特性曲線變陡,高效系列化節(jié)能的泵,是泵節(jié)能的根本措施,從而當贛江水位上升，引起靜揚程K減少,使特性曲設計方面考慮提高泵效率的方法有多種,但主要的線下移。措施是采用三元流動葉輪,可使在同等流量、壓力條假設目前舊泵運行的流量為4 m/s,那么可以計件下的泵效率提高。在泵的改造過程中,應用高效葉算出現(xiàn)在的管道的阻力,也就是可以得出相應的實際輪代替舊的低效葉輪或葉片可以取得理想的效果。管路特性,根據(jù)這個實際運行的管路曲線,就可以得根據(jù)循環(huán)水泵目前運行性能狀況,決定在不改變循環(huán)出實際運行的新泵的流量數(shù)據(jù),如表2所示。表2新泵的流量數(shù)據(jù)水供水管道,不改變循環(huán)泵及電機外形安裝尺寸的基低水位2泵并聯(lián)低水位1泵礎上,達到循環(huán)泵的增容優(yōu)化改造的目標。經(jīng)過調(diào)研和多方論證，最終形成了- -系列可行流量/(m'/s)7.7251的方案并由水泵廠家對循環(huán)泵實施改造。泵出口揚程/m34.526.4管道可以保持不變,泵的筒體也不變,只是改變泵功率/kW11.199.72的葉輪,將原來由3片式葉輪改為4片式葉輪,葉輪設計水位/m16.17的出口直徑由φ1670變?yōu)棣? 680, 進口由φ1 350注:假設現(xiàn)中國煤化工,得出管道阻力后變?yōu)橹?300。改變的部件也不多，配套的電機功率計算出的新泵流TYHCNMHG2014年第4期/總第169期8發(fā)電技術(shù)日POWER TECHNOLOGY.從上面的數(shù)據(jù)也可以知道,在這種情況下,改造后新舊兩臺泵參數(shù)對比也可以看出,改造后電機功的泵流量由改造前的4 m'/s變成了現(xiàn)在的7.725 m'/s,率增加大約為120 kW,增加的這部份功率折算成泵的流量增加達到了93%。電機電流約為14 A,而我們現(xiàn)在電機運行最大的由于目前運行的總揚程Hc和靜揚程K是- -定電流也就是390 A以下,相對于額定電流428 A來的,隨著Q的增大,也就是說B減小，管道特性曲講也有足夠的裕量。線就會變得更平緩,新泵的流量也會隨之增大。為配合循泵改造,防止在迎峰度夏期間出現(xiàn)電2.3 新泵改造后對電機功率和電流影響分析機運行溫度過高的情況,我們同時對電機的冷卻新泵設計贛江水位是按照16.3 m設計,如果贛系統(tǒng)也做改造,因此也可避免--些預想不到的因江出現(xiàn)洪水的時候,泵的電機也不會出現(xiàn)超功率素造成電機超溫的情況發(fā)生。及超電流的情況，因為從上面的功率特性曲線可以看出,電機最大功率是3280 kW,贛江水位上升，3改造 后泵的流量與未改造的泵的流量相泵的揚程減少,電機運行的功率會隨之減小,泵運比行的流量會增加。最大功率3280 kW距離電機額定功率3500kW還有一定的裕量,電機在贛江各2010年11月30日,完成了對6號機11.12號循種水位下也不會出現(xiàn)超電流運行;且從上面改造.環(huán)水泵的節(jié)能改造,為了更好地驗證循環(huán)水泵改表3 11號.12號循環(huán)水泵流量 與10號循環(huán)水泵流量對比數(shù)據(jù)泵電機運行電凝汽器回水蝶電科院現(xiàn)場實測與改造前的10號循環(huán)水泵項目內(nèi)容泵出口壓力/kPa回水蝶閥贛江水位/m流量/m/s相比流量增加/% .流/A11號泵單泵運行參數(shù)84.71005016.311.315.5改造后泵運行參數(shù)12 號泵單泵運行參數(shù)38811010.9712.511號.12號泵并泵運行參數(shù)391409<11/12) 16/8811/12)0017.78改造后泵運行參數(shù)10 號泵單泵運行參數(shù)9.78循環(huán)水泵電機額定電流為428 A,額定功率為3500kW表4 12號循環(huán)水泵改造后與沒有改造的10號循環(huán)水泵機組運行情況數(shù)據(jù)對比序號機組時間循環(huán)水溫機組負荷/MW Dcs背壓值/kPADEH背壓值/ DCS背壓平均DEH背壓平均背壓平均差循環(huán)水泵泵運行電度/CkPA差值/kPA值/kPA運行情況5號機組3723.92/4.183.7/4.310號泵.370.172010.12.11-0.1450-0.0726號機組3704.12/4.273.9/4.112號泵391.265044.24/5.134.0/5.210泵370.14.50.080.150.1155014.40/4.814.2/4.712號泵391.264.51/5.984.3/6.110號泵370.174.30.50.0.565584.51/4.924.3/4.9255.32/6.965.1/7.110號泵373.8201.11.16 16.170.805 .0.852264.83/5.844.5/5.912號泵391.0616.40/8.586.11/8.69中國煤化工10號泵370.02010.11.108.9CNMHG.MYH645.57/7.445.41/7.3284江的峰咖i造后的效果,在12月7日,對循環(huán)水泵流量進行了臺機四臺循環(huán)水泵全部改造后,在循環(huán)水溫為現(xiàn)場實測。下面就實測的改造后的11、12號循環(huán)18.9 C情況下(接近機組設計的年平均循環(huán)水溫度水泵流量與未改造的10號循環(huán)水泵流量對比數(shù)據(jù)20C) ,年平均負荷70%，真空提高了0.6 kPa,降低如表3所示。了機組煤耗:從表3的數(shù)據(jù)可以看出,改造后單泵的流量都315 g/kW.h(機組年均煤耗) x 1.34%x0.6X比改造前流量增加超過10%,最大的11號循環(huán)水70%(年均負荷率) =1.79 g/kW.h泵達到了15.5%,遠遠超過了項目立項時的估算按年發(fā)電量60億計算,標煤價760元/噸計算,值，且改造后循環(huán)水泵電機的電流全部在額定電可以降低年發(fā)電成本:流以下運行,達到了僅改造泵達到增容的目標。5.5 x 109 kW.h(年發(fā)電量)x 1.79 g/kW.hx 10~°X760元(標煤單價)=748.2萬元4改造后對機組真空及經(jīng)濟性的影響而4臺泵的改造費用和配套電機冷卻系統(tǒng)改造費用、泵現(xiàn)場施工費用等全部費用為434萬元，兩臺機組同時在AGC投人的情況下,改造后改造一年內(nèi)不僅可收回成本,且大大提高了機組循環(huán)水泵與沒有改造的循環(huán)水泵供水的機組,背運行的安全性。壓及其它數(shù)據(jù)的運行情況對比如表4。從表4的數(shù)據(jù)可以看出:5結(jié)束語1)從第1組數(shù)據(jù)可以看出,當兩臺機組負荷都為370MW時,兩臺機組的背壓基本一致,因為從已完成的循環(huán)水泵改造效果來看,其經(jīng)濟效益此時機組負荷低,相對熱負荷也低,循環(huán)水量多少大大超出了項目立項時的預期。在不改變循環(huán)水供對機組真空的影響不明顯,兩臺機組影響背壓的水管道、不改變循環(huán)泵及電機外形安裝尺寸的基礎其它條件(包括凝汽器端差、機組真空嚴密性)也. 上,通過加大葉輪直徑,增大葉片入口角和開口數(shù)葉基本一致;片出口角,對循環(huán)水泵進行改造,提高了泵的效率、增2)負荷從低到高,兩臺機背壓相差也從低到大了泵的出口流量,更適應目前贛江水位的情況,提高，到660 MW的時候兩臺機組的真空相差達到了高機組運行安全性的同時大大降低機組煤耗,提高了1kPa;也就是隨著熱負荷的增加，5號機組因未改機組運行的經(jīng)濟性。造而引|起的循環(huán)水量不足的問題就顯現(xiàn)出來了;3)根據(jù)凝汽器向上的放射特性曲線,隨著循參考 文獻:環(huán)水溫度的增加,循環(huán)水量對機組真空的影響也增大,如果到了夏季工況，循環(huán)水量對真空的影響[1]郭聰明,劉俊.汽封改進在火電站節(jié)能中的應用[0].華北電將會超過1 kPao力技術(shù),2011,37(2). .2009年電廠全年機組背壓是5.11 kPa,根據(jù)上[2]魏新利,付衛(wèi)東,張軍等泵與風機節(jié)能技術(shù)[M].北京:化學汽廠提供的真空對機組熱耗的影響修正曲線,背壓[3]丁俊齊，劉福郭,徐海東循環(huán)水泵在線優(yōu)化運行.汽輪機工業(yè)出版社,2010.在4.9-8.29 kPa區(qū)間時,當背壓升高1 kPa, 可以引技術(shù),2004, 46(5).起熱耗變化為1.34%,引起煤耗的變化1.34%。兩中國煤化工MHCNMH G2014年第4期/總第169期85