大型定速循环水泵在湿冷火电机组上的节能优化

２０１１年第４期　，Ｊ．京柱采　・４５・　大型定速循环水泵在湿冷火电机组上的节能优化　邢希东　（天津大唐国际盘山发电有限责任公司，天津蓟县；３０１９００）　摘要：汽轮发电机组的凝汽器系统是节能挖潜的重点部位，定速运行的循环水泵是火电机组辅机中能耗最大的设　备。天津大唐国际盘山发电公司通过循环水泵２台塔３泵的运行方式优化，使机组的发电煤耗有所降低，达到了节能　目标。本文的方法可为其他同类机组进行节能改造及节能运行方式调整提供借鉴参考。　关键词：　电厂用泵循环水泵两塔三泵运行优化节能　力厂的国产设备。锅炉为亚临界压力、一次中间　引　言　再热、固态排渣、单炉膛、兀型布置、全钢构架　悬吊结构、半露天布置、控制循环汽包炉，型号　随着电力企业改革的不断深化和发展，电力　为ＨＧ一２０２３／１７．６一ＹＭ４。汽轮机为哈尔滨汽轮机有　企业由生产型向经营型转变，降低发电成本将是　限公司制造的亚临界、一次中间再热、单轴、四　经营型企业长期坚持的目标。机组的厂用电率是　缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机，型号是Ｎ６００—　火电机组的主要技术经济指标之一。厂用电率对　１６．７，５３７，５３７一Ｉ。发电机为哈尔滨电机有限公司制　供电煤耗这一主要指标的影响十分明显。据经验　造的ＱＦＳＮ一６００—２ＹＨ型三相隐极式同步发电机，　数据，６００　Ｍｗ机组的厂用电率每变化１％对供电　冷却方式为水一氢一氢。　煤耗的影响系数为３．４９９％，经济效益可观。降低　机组的厂用电率，将能有效地提高机组的经济性。　１．２真空系统主要辅机及规范　以下结合天津大唐国际盘山发电公司（以下简称　凝汽式汽轮机真空系统主要设备包括凝汽器、　盘山发电公司）循环水系统运行优化降低厂用电　真空泵和循环水泵三大设备。盘山发电公司的真　率的实例介绍节能降耗的方法和途径。　空系统主要设备（凝汽器、循环水泵）的参数如　表１所示。　１概述　２循环水系统运行方式优化　天津大唐国际盘山发电公司２ｘ６００ＭＷ火电机　组是我国华北地区投产最早的６００ＭＷ亚临界火电　盘山发电公司循环水系统采用的是闭式冷却　机组，是京津唐电网的主力机组。被国家计委列　系统，每台机组配有１座凉水塔和２台循环水泵。　为１９９６年利用国家外汇储备购买国产发电设备发　循环水泵出力不可调，其额定电流为３７９　Ａ，运行　展民族工业的试点项目。工程于１９９８年１０月开　电流一般维持在３２０～３６０　Ａ。在生产过程中，必须　工，其中三号机组于２００１年１２月１８日正式投　连续运行的循环泵是正常运行中消耗厂用电最大　产，四号机组于２００２年６月５日正式投产。　的辅机。尤其是夏季运行方式，单机双泵时其对　１．１设备概述　厂用电率的影响更为明显。对循环水泵运行方式　实施优化将会对降低厂用电率产生明显的作用。　２台机组的机电炉主设备均选用哈尔滨三大动　盘山发电公司对循环水运行方式采取了以下几点　・４６・　小番柱采　２０１１年第４期　表１凝汽器参数　项　目　单位　主要技术数据　型　号　Ｎ一３６Ｏ０ｏ—ｌ　型　式　双背压、双壳体、单流程、　表面式、横向布置　总冷却面积　ｍ２　３６Ｏ０ｏ　凝汽器Ａ冷却面积　ｍ２　１８Ｏｏｏ　凝汽器Ｂ冷却面积　ｍ２　１８０ｏＯ　冷却水质　闭式循环水　冷却水进口温度　℃　２１　设计冷却水量　ｍ３／ｓ　１８．５　冷却水管设计流速　ｍ／ｓ　２．Ｏ　凝汽器设计真空　ｋＰａ　Ａ凝汽器　４．７　Ｂ凝汽器　５．７３６　制造厂家　上海动力设备有限公司　表１（续）循环水泵参数　名称　项　目　单位　参数　型号　８８Ｉ　ＸＡ－２７．５　型式　立式单级单吸导叶式、内体可抽出式混流泵　循环　水泵　流量　ｍ３／ｓ　９．３　扬程　ｍ　２７．５　效率　％　８８．５　型号　ＹＬ３１５０－１６，２１５０一ｌ　功率　ｋＷ　３１５０　循环　效率　％　９５．３（保证值）　电机　泵　电压　ｋＶ　６　电流　Ａ　３７８．６　厂家　湘潭电机集团有限公司　优化：　合理启停备用泵。由于北方地区循环水温度　随季节变化很大，因此合理地调整循环水泵启停　时间，也是减少其耗电的方法。目前循环水运行　方式可分为３种：夏季运行方式（环境温度很高　的时候单机双泵运行）、冬季运行方式（单机单泵　运行）和随机运行方式（根据机组负荷变化以及　气温变化对备用循环水泵进行启停）。具体采用哪　种运行方式，主要依据的指标就是机组负荷和排　汽真空。　通过对循环水泵运行方式采取这种以机组真　空的大小确定循环水泵开１台或２台的优化运行，　在真空允许条件下尽量开１台循环水泵运行，使　循环水泵电耗下降了０．Ｏ３个百分点。　两机三泵实现后，夏季高温天气将由４台水　泵改为３台水泵运行。作为全厂最大的耗能设备，　减少１台水泵的运行，对于节约厂用电的效果是　十分明显的。假设两机三泵方案每年减少一台循　环水泵４个月的运行时间，可节约厂用电９０７万　ｋＷ・ｈ，节能效益十分可观，为全公司的节能降耗　工作做出重大贡献。　２．１两机（塔）三泵运行方式优化介绍　目前火电厂的循环水系统绝大多数采用的是　单元制设计即每台机组配备２台循环水泵，机组　之间循环水系统无联系。这就造成单台机组优化　循环水泵运行方式时存在单泵运行循环水量略显　不足，而双泵运行时循环水量略显过剩的矛盾局　面。夏季运行方式时，单机双泵时其对厂用电率　的影响更为明显。对于２台及以上的机组，考虑　联通循环水系统，采用母管制供水，可以解决单　台机组优化运行时的这一矛盾，使循环水系统的　优化方式更加多样、更加灵活。理论上，母管制　联通的机组台数越多，显现的经济效益越大，客　观上受循环水泵出力、水量分配等因素的制约。　盘山发电公司为了有效地节能降耗，提出了　６００　ＭＷ大容量机组循环水夏季运行方式采用两机　三泵即将２台机组的循环水泵出入口管道联通，　夏季实现３台循环水泵供应２台机组的优化方案，　系统布置如图１所示。在做好各方面的充足论证　后，两机三泵方案进入了试验实施阶段。利用机　组正常检修和临修的机会，进行了两机三泵方案　的设备改造和实际试验工作。相继解决了联通水　量和联通门开度的比例确定、２座冷水塔水位维持　平衡等难点问题。将利用今年２台机组分别大小　修的机会，对新增出入口联通管道和联通门进行　实际调试，以实现两机三泵的运行方式。　２００３年进行了技术改造，在３＃、４样机循环水　泵出口母管ＤＮ　３２００上加装ＤＮ１８００联通管，加　装两个串联ＤＮ　１８００电动蝶阀，阀门装在阀门井　内（设计阀门井高出地面１．２　ｍ）。２００８年在两水　塔间加装混凝土联通水渠，由２个电动闸板控制，　三泵二塔运行时保持水塔水位平衡。　２．２两塔三泵试验数据及结论　系统改造完毕后，分别进行了设备单体调试、　通水调试等分部试运。最后进行了两塔三泵和单　塔单泵运行方式对比的实际试验。试验数据如表　２０１１年第４期　小兼柱采　・４７・　图１循环水两塔三泵系统布置图　２、表３所示。　２）以上方式两塔三泵，补水方式不变时，两　２．２．１数据分析　水塔水位偏差２０　ｅｍ（３　机１．９　ｍ、　机１．７　ｍ），　１）两塔三泵和单机单泵比较（＃４机２泵，＃３　循环水ｐＨ值基本一致（８．５６和８．５３）。　机单泵），在以上负荷时且室外温度１５￣Ｃ左右，＃３　２．２．２试验结论　机真空上涨（０．９＋０．４）／２＝０．６５　ｋＰａ，社４机真空上　１）三泵二塔最佳运行工况应在：负荷８０％以　涨（０．６＋０．２）／２＝０．４　ｋＰａ。　上，真空在９２～９５　ｋＰａ范围。　表２两塔三泵试验数据（一）　真空（ｋＰＢ）　排汽温度（℃）　运行方式　３・机　４Ｉ机　３・机　４　机　高压　低压　高压　低压　高压　低压　高压　低压　两塔三泵　９４Ａ　９５．９　９５．８　９６．２　３９，３８．９　３６．４／３４．８　３５／３４．５　３２．２，３２．９　单塔单泵　９３．５　９５．５　９５．２　９６　４０．９／４０．４　３７．２，３５．８　３７，３６．３　３２．９，３３．２　表３两塔三泵试验数据（二）　循泵电流（Ａ）　负荷（Ｍｗ）　循环水人口水温（℃）　循环水出口水温（℃）　３。机　４Ｉ机　３‘机　４Ｉ机　３　：ｔ９＇１，／４　机　３　／／￣；Ｌ／４　机　３Ａ　３Ｂ　４Ａ　４Ｂ　６０ｏ　４７０　１９、２ｏ，ｌ９、２Ｏ　３２、３２／２８、２９　３４１　３３３　６０ｏ　４３ｌ８　７０　１８、ｌ９，１８、ｌ８　３５、３５／３２、３１　３３１　３２２　・４８・　小番柱采　２０１１年第４期　２）设计水塔联通管渠偏小，使两塔水位偏差　较大，最好水位偏差控制在１００　ｍｍ以内。　３）当机组运行真空在９５　ｋＰａ以上，保持单机　单泵运行。　４）当机组运行真空在９２　ｋＰａ以下，保持单机　双泵运行。　３两塔三泵运行方式的规定　经过实际对比试验，证明夏季运行方式下采　取两塔三泵运行方式更为经济更为合理，综合设　备启停影响等因素，对循环水运行方式制定了如　下规定：　１）每天６：Ｏ０时之后，按照循环水优化系统　指导建议，进行循环水泵运行方式的倒换。　２）每天２０：０ｏ时之后，按照循环水优化系　统指导建议，进行循环水泵运行方式的倒换。　３）循环水运行方式优化过程中，每天４台循　环水泵只允许发生启停操作各一次。　４）循环水泵优化运行过程中，每天应选择不　同的循环水泵进行操作，尽量实现各台循环水泵　启停次数基本相当。　５）在循环水泵优化过程中，２台机循环水塔　间联通门、循环水出口母管联通门保持开启。　６）在循环水泵停运时，应先关出口门后停泵　（同时要防止憋泵）。　７）本措施适于２机正常运行中２机２泵、２　机３泵及２机４泵运行方式；单台机组运行时，　要求２台机循环水塔间联通门、循环水出口母管　联通门关闭。　４两塔三泵运行方式的综合效益　分析　由参考文献ｌ中的分析可知：通过对循环泵　运行方式进行以机组真空的大小确定循环泵开一　台或两台的优化运行，在真空允许下尽量开一台　循环泵运行，使循环泵电耗下降了Ｏ．０３％。假设２　机３泵方案每年减少一台循环水泵４个月的运行　时间，可节约厂用电９０７万ｋＷ・ｈ，节能效果十分　可观【１］。目前，盘山发电公司公司已经和相关科　技公司合作成功开发出用于指导循环水优化运行　的科技软件，根据“优化产生效益大于循环水泵　增加电耗”的原则，可以对不同负荷不同环境温　度下循环水的最佳运行方式给出提示，使得循环　水系统优化运行更加科学。两台机组真空平均分　别上升了０．４ｋＰａ和０．６５ｋＰａ，节能效果显著。　５结束语　单元制循环水系统，循环水泵一般为“一机　两泵”，没有机组间循环水联通门，会导致单台机　组优化循环水泵运行方式时存在单泵运行循环水　量略显不足而双泵运行时循环水量略微过剩的矛　盾局面。对于两台及以上的机组，宜考虑联通循　环水系统，采用扩大单元制供水，将会解决单台　机组优化运行时这一矛盾，另外还可大大降低机　组在启停时循环水泵的耗电量，使循环水系统的　优化方式更加灵活多样。理论上，联通的机组台　数越多，显现的经济效益越大。　参考文献　１邢希东．６００ＭＷ火电机组降低厂用电率措施ｆＪ】．中国电力，　２００７，　（０９）：６０—６４　邢希东，邢百俊，金日锋等．６００ＭＷ机组冷凝系统节能优化　改造介绍ｍ．能源技术经济，２０１０，（１２）：５３－５７　，　邢希东．李学斌．６００ＭＷ机组影响供电煤耗的因素分析及控　制【Ｊ】．华中电力，２００７，（０５）：７１－７４　（本文编辑王振华）