基于1036MW機組循環(huán)水系統的節能分析

第35卷第2期電站輔機Vol. 35 No. 22014年6月，Power Station Auxiliary EquipmentJun. 2014文章編號: 1672-0210(2014)02 0024-04基于1036MW機組循環(huán)水系統的節能分析林少?lài)?黃玲燕,江永(華能海門(mén)電廠(chǎng),廣東汕頭515132)摘要:應用理論 分析和試驗分析相結合的方法,針對火電機組汽輪機、凝汽器、循環(huán)水泵和管網(wǎng)系統的主要特性和相互之間的制約關(guān)系進(jìn)行了分析。通過(guò)對1 036 MW機組循環(huán)水系統的運行優(yōu)化和改造循環(huán)泵的控制系統,提出了多種優(yōu)化運行的組合方案,獲得循環(huán)水系統優(yōu)化后的運行方式。綜合煤價(jià)和電價(jià)進(jìn)行比較后,已在百萬(wàn)機組的冷端實(shí)現了較大深度的節能降耗,在變流量時(shí)獲得了最佳的節能控制。關(guān)鍵詞:百萬(wàn)千瓦;機組;冷端;優(yōu)化;循環(huán)水泵;凝汽器;節能;降耗中圖分類(lèi)號:TK227文獻標識碼:BEnergy Saving Analysis based on the Circulating Water Systemin 1036 MW UnitsLIN Shao guo, HUANG Ling yan, JIANG Yong(Huaneng Haimen Power Plant, Shantou 515132 ,Guangdong Province, China))Abstract: The main features of the thermal power unit steam turbine, condenser, circulating pump and pipe networksystems and mutual restriction have been analyzed combining theoretical analysis with experimental analysis.Through optimization of the circulating water system and transformation of circulating pump in 1 036 MW units,several combination programs for optimized operation have been made and optimized operation mode of circulatingwater system has been achieved. After comparing coal and electricity price, a great amount of energy saving andconsumption reduction has been achieved at the cold end of million units; the best energy- saving control of thevariable flow has also been obtained.Key words: million kilowatts; unit; cold end; optimization; circulating pump; condenser; energy saving; consumptionreduction接采用了不銹鋼材質(zhì)的彈性膨脹節,凝汽器與設備0概述基礎采用剛性支撐,即在凝汽器中心點(diǎn)為絕對死點(diǎn)，華能海門(mén)電廠(chǎng)采用超超臨界1 036 MW汽輪機在凝汽器底部四周采用聚四氟乙烯作為支撐臺板，組,汽輪機型號為N1036 - 25. 0/600/600。該機組當凝汽器殼體受熱時(shí)，殼體能向四周順利膨脹,同為超超臨界.--次中間再熱.單軸四缸四排汽、沖動(dòng)時(shí),還考慮了凝汽器抽真空時(shí)產(chǎn)生的吸力對低壓缸凝汽式，設計額定功率為1 036. 5 MW。凝汽器為雙體的受力影響。流程、雙殼體、表面型、殼體與水室為全焊接結構的在不同季節里,該電廠(chǎng)循環(huán)水的環(huán)境溫度差超單背壓凝汽式,凝汽器的布置形式能使低壓缸與凝過(guò)17C,而且機組常參與廣東電網(wǎng)的深度調峰,最汽器的熱膨脹位移減至最小。低壓缸與凝汽器的連高的8調峰中國煤化工值也需至350收稿日期:2014-01-16TYHCNMH G作者簡(jiǎn)介林少?lài)?1980-),男,大學(xué)本科.工程師.從事大型火電機組運行管理及系統優(yōu)化方面的工作。24基于1036 MW機組循環(huán)水系統的節能分析電站輔機總第129 期(2014 No.2)MW。循環(huán)泵的廠(chǎng)用電率占0. 7%,對循環(huán)水泵進(jìn)組閉冷器冷卻水的進(jìn)水管之間設置聯(lián)絡(luò )管。聯(lián)絡(luò )管行變速改造、葉輪優(yōu)化、系統優(yōu)化冷端優(yōu)化等,可進(jìn)的布置方式，如圖1所示。這種聯(lián)絡(luò )管的布置可滿(mǎn)一步達到節能的目的,特別是在循環(huán)泵的電耗與機足檢修機組閉式水冷卻的要求，此時(shí)就可節省1臺組熱力循環(huán)效率之間找到平衡點(diǎn),尋找最佳循環(huán)水循環(huán)泵電機的能耗,也就是“以小代大”的作用。每泵組合運行方式,優(yōu)化電廠(chǎng)的節能運行。臺機組運行1~2年就需小修(需20~30天工期)，評價(jià)冷端系統總體工作性能的指標應當考慮兩機組運行3~5年,應進(jìn)行大修(40~60天工期),當方面因素的變化，既要考慮凝汽器壓力變化對做功檢修機組的循環(huán)水泵全停時(shí),由運行的相鄰機循環(huán)的影響，還要考慮冷端系統內泵的功率變化對廠(chǎng)用水供應閉冷器的冷卻水。對閉冷水系統增設冷卻水電的影響。只用凝汽器壓力評價(jià)冷端系統的經(jīng)濟聯(lián)絡(luò )管后,在停機檢修時(shí),每天可節約3.6萬(wàn)度電，性不夠全面，它不能準確反映冷端系統全部設備的節約效果顯著(zhù)。[|冷水進(jìn)、網(wǎng)水州冷水進(jìn)、網(wǎng)水運行狀況。為此提出從冷端系統整體的角度出發(fā)，25機組循邳水聯(lián)絡(luò )管確定最佳真空度和循環(huán)水量，真實(shí)地反映了冷端系統的運行經(jīng)濟性。本文基于改造后的循環(huán)水泵進(jìn)行冷端優(yōu)化試驗,以確定最佳循泵組合方式。1號機組2號機組該電廠(chǎng)1號.2號機組的凝汽器技術(shù)規范,如表-品(器)-2機&(Rm川)出」機1所示。凝汽器的換熱管采用了鈦管(3號.4號機組凝汽器采用超級鐵素體不銹鋼管,即海優(yōu)管)。根閉冷水進(jìn)、網(wǎng)川冷水進(jìn)、網(wǎng)水據該廠(chǎng)區附近海水的水質(zhì)情況,系統中不配置膠球圖11 號、2號機組循環(huán)水聯(lián)絡(luò )管布圖清洗裝置,僅在凝汽器循環(huán)水的進(jìn)水管上裝設二次2循環(huán)泵的雙速節能改造濾網(wǎng)，就能滿(mǎn)足凝汽器進(jìn)水口的防污要求。表1主機凝汽器設計技術(shù)規范根據泵類(lèi)機械流體相似定律,在-一定范圍內改冷卻冷卻水凝汽器變泵的轉速,泵的效率近似不變,其性能近似關(guān)系或面積流量/壓力進(jìn)口溫最高水為:t●h~'/kPa度/C溫/CQ:/Q2 =n/n2(1)51 670115 667.723. 533H/H2 = (n/n2)2循環(huán)水壓力供水管采用- -機一管制, 管材采用PI/P2 = (n/n2)*(3)預應力鋼筒砼管,并采用“犧牲陽(yáng)極+表面封閉涂在式(1) ~式(3)中:層”的聯(lián)合防腐措施。循環(huán)水泵的型號為90LKXAQ、H和P分別為泵的轉速為n時(shí)的流量、-- 18. 3的立式斜流泵，立式斜流泵的主要技術(shù)規揚程和軸功率;范，如表2所示。Qa、H2、P2分別為泵的轉速為n2時(shí)的流量、揚表2循環(huán)水泵技術(shù)規范程和軸功率。從式(1)~式(3)的關(guān)系式可知,改變水泵轉速項目規范軸功率/ kW2348.7調節水量,可獲轉速三次方的節能效果[2]。為此,該揚程/ m18.3電廠(chǎng)實(shí)施了循環(huán)水泵的雙速改造，這種改造方案具流量/ m3●h 140 680有成本低、技術(shù)成熟、維護方便、切換靈活、可靠性高轉速/ r. min370等優(yōu)點(diǎn)。效率/%88. 1(3臺泵并列運行)按照該電廠(chǎng)循環(huán)水泵的配套現狀,通過(guò)改變循環(huán)水泵的運行臺數調節凝汽器冷卻水流量的變化,1系統優(yōu)化單臺機組擬定了8種循環(huán)水泵運行方式:一機一低機組檢修時(shí)需隔離循環(huán)水系統,但閉式水系統速泵、一高速JYH中國煤化工京、二高速泵、仍有用戶(hù)需求,還需要運行,但此時(shí)少量冷卻水就可一高速一低CN MH G速泵,其凝汽滿(mǎn)足閉式水的冷卻要求。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造,在相鄰機器循環(huán)水流量和循環(huán)水泵耗功,如表3所示。25電站輔機總第129期(2014 No. 2)表3機組8種循環(huán)水泵運行方式環(huán)泵并列運行后,因出口母管壓力比原來(lái)增大，受管循環(huán)水泵流量/m’●h-'軸功率/kW道阻力的影響，1A、1B循泵的電流會(huì )略有增加(增運行方式幅為3~8A) ,但同等條件下并列泵的總電流值明顯一機一低37 0371 502下降,試驗數據表明,葉輪的增效改造起到了節能降機-高41 5272 117耗的作用。一機兩低70 0003 323低- -高77 655 .3 8014試驗計算原理一機兩高85 8424 416兩低一高98 6696 1684.1微增出力 與機組背壓的關(guān)系一低兩高105 9386783通過(guò)對機組微增出力的對應試驗,在固定負荷一機三高110 4287 398下,測出機組真空度的變化對負荷的影響,得出機組運行在不同負荷下,其微增出力與真空度的關(guān)3葉輪提效的節 能改造系[3]。微增出力公式如式(4)所示:目前,循環(huán)泵的運行工況相對于設計工況有偏ONτ= f,(N,Pn)(4)差。通過(guò)對循環(huán)泵通流部分的型線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn),才能式(4)中: ONr為機組微增出力,kW; Pk為機提高循環(huán)泵的效率,降低泵的能耗。在克服循環(huán)水組背壓，kPa;N為機組負荷,kW。的系統阻力和凝汽器循環(huán)水回水正常的前提下,盡4.2凝汽器變工況特性量降低泵的設計揚程,通過(guò)對循環(huán)水泵葉輪的優(yōu)化選取機組在不同季節里多個(gè)典型的循環(huán)水溫度設計,保證改造后泵實(shí)際運行效率達到預期的改造條件下進(jìn)行試驗,結合凝汽器冷卻水進(jìn)口溫度、循環(huán)效果,進(jìn)一步降低泵的能耗。為此,該電廠(chǎng)對1C循水泵變組合運行方式所對應實(shí)測的凝汽器冷卻水流環(huán)水泵進(jìn)行了葉輪提效節能改造,改造后的節能效量，以及凝汽器性能試驗結果,得出機組實(shí)際負荷分果,如表4所示。別為500 MW、600 MW、700 MW.800 MW、900 MW.表4 1C 循環(huán)水泵葉輪提效后的節能效果1 036 MW,根據凝汽器的變工況特性,分別計算出各總電流下出口母管壓力個(gè)循環(huán)水進(jìn)口溫度和循環(huán)水流量下的凝汽器壓力。循環(huán)水泵運行工況降值0I/A|增加值 0P/MPaPk= f2(N,t,W)(5)單泵運行(IC低速)0. 001式(5)中:N為機組負荷,kW;W為冷卻水流單泵運行(IC高速)25量,m3/s;l為冷卻水進(jìn)口溫度,C。2臺循泵(IC高速，230.0114.3循環(huán)水泵流量耗功1臺低速)當循環(huán)水泵的運行方式分別對應8種循環(huán)水泵2臺循泵運行(IC高速，27的組合方式時(shí),實(shí)際運行情況，如表3所示，可得出1臺高速)3臺循泵運行(IC高速，320.013凝汽器冷卻水流量和循環(huán)水泵耗功的關(guān)系式:Np,=fs(W)(6)以單臺循環(huán)泵運行工況為例，改造前,高速檔的式(6)中:Np為循環(huán)水泵耗功,kW。電流為245A,將泵的葉輪提效后,高速檔的電流降4.4最佳運行背 壓的計算為220A。在管道特性沒(méi)有改變的情況下,高速檔機組的最佳運行背壓是以其功率、循環(huán)水進(jìn)口二種工況運行后的出口壓力大體相同(如表4中數溫度和循環(huán)水流量為變量的目標函數,在量值上為據所示)。試驗數據說(shuō)明，葉輪改造提效后.在保持機組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量之差為最大時(shí)原來(lái)出力的基礎上,能夠在一定程度上降低1C循的凝汽器壓力,即:F(N,t,W)=ONτ- ON,(7)環(huán)泵電機的能耗。(1)1C循泵葉輪增效改造后,降低了1C循環(huán)泵在數學(xué)意義上，當aF(N,1.W)=0時(shí)，凝汽器中國煤化工電機的能耗。在相同工況下,保持或略為增加泵的循環(huán)水流量CNMH c.即:出力,增大了循環(huán)水的流量。af(N,rkexd上二ANP(2)1A、1B低速泵與葉輪增效改造后的1C循aPknwow26