

基于逐月運行節能優(yōu)化的1000MW火電機組循環(huán)水泵配置
- 期刊名字:電力建設
- 文件大?。?56kb
- 論文作者:楊志,龍國慶
- 作者單位:廣東省電力設計研究院
- 更新時(shí)間:2020-07-10
- 下載次數:次
第33卷第10期2012年10月電力建設發(fā)電技術(shù)基于逐月運行節能優(yōu)化的1000MW火電機組循環(huán)水泵配置楊志,龍國慶(廣東省電力設計研究院,廣州市510663 )摘要:合理配 置循環(huán)水泵和優(yōu)化運行方式是電廠(chǎng)循環(huán)水系統設計中的關(guān)鍵技術(shù)和節能降耗的重要步驟。提出在循環(huán)水泵配置選型階段就考慮循環(huán)水系統按廠(chǎng)址氣象條件、負荷變化的多工況優(yōu)化運行,以達到初始投資和運行經(jīng)濟性的綜合最優(yōu),結合某1 000 MW火電機組工程實(shí)例,基于逐月運行節能優(yōu)化結果,對多種循環(huán)水泵配置方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟比較,提出了推薦方案。關(guān)鍵詞:運行優(yōu)化;10000 MW;火電機組;循環(huán)水泵;節能;氣象條件:Circulating Pump Configuration of 1 000 MW Thermal PowerUnit Based on Monthly Operation OptimizationYANG Zhi, LONG Guoqing(Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510663, China)ABSTRACT: The reasonable section of circulating pump configuration and the opimization of operation mode are the keytechnology of circulation water sysem in thermal power unit, and the important step of energy saving and consumptionreduction. This paper suggested that the optimal operation with multiple load cases of meteorological conditions and loadchange should be considered at the elecion stage of circulating pump configuraion, in order to achieve the comprehensiveoptimization of initial investment and operation economy. Taking a 1 000 MW thermal power unit for example, the technicaleconomy was compared between various configuration modes of circulating pumps, and proposed a recommended scheme,based on the optimization results of energy saving in monthly operation.KEYWORDS: operation optimization; 1 000 MW; thermal power unit; circulating pump; energy saving;meteorological condition中團分類(lèi)號: TM 621.7文獻標志碼: A文章編號: 1000 -7229(2012)10-0059 -04doi: 10. 3969/j. issn. 1000 - 7229.2012. 10. 014國內已建機組循泵配置選型通常主要針對泵及所0引言配電機設備本體,計算運行費用時(shí)循環(huán)水量的調節往往目前我國工業(yè)企業(yè)單位GDP能耗居高不下的情根據經(jīng)驗按季節確定['21,忽略因運行水量變化造成的況已經(jīng)引起高度重視,國家在“十二五”節能減排綜汽輪機功率變化,從而出現循泵本體的選型合理但系統合性工作方案中提出了單位生產(chǎn)總值能耗降低16%的運行經(jīng)濟性不是最好的情況。為實(shí)現國家節能目標,的目標。我國火力發(fā)電廠(chǎng)能耗在- -次能源生產(chǎn)總量非常有必要在循泵選型時(shí)采用從“按經(jīng)驗逐季調節”到中占有很大比重,冷卻水系統中的循環(huán)水泵(以下簡(jiǎn)“按計算逐月調節”轉化的精細化節能優(yōu)化思路。本文稱(chēng)循泵)是火電廠(chǎng)節能的重要對象,占汽輪發(fā)電機組將以長(cháng)江中游某采用二次循環(huán)的2x 1000 MW火電機額定發(fā)電量的1. 0% ~1. 5% ,其運行特性不僅關(guān)系組為例,基于循環(huán)水系統經(jīng)濟運行理論,結合當地氣象到電能的損耗,而且會(huì )直接影響凝汽器背壓,從而影條件對各種循泵配置方案進(jìn)行逐月運行的節能優(yōu)化研響機組煤耗或發(fā)電量。特別是對于1 000 MW級火究,并在此著(zhù)小進(jìn)行南暗花竹中國煤化工電機組,其冷卻水系統規模大、電能消耗多,合理配置11000HCNM H G.方式循泵和優(yōu)化運行方式對電廠(chǎng)能否實(shí)現安全、經(jīng)濟運行和節能降耗目標至關(guān)重要。根據設計經(jīng)驗及對國內外同類(lèi)型機組的調研分Eletrir Poner Construction VoL 33, Na 10, Oc. , 20121 59發(fā)電技術(shù)電力建設2012年10月析[3]. ,結合廠(chǎng)址氣象條件特點(diǎn),本工程2x1 000 MW22 配置方案1循泵運行工況(1 x1 000 MW機組)Tab.2 Operating conditions in No, 1 configuration機組循泵主要按一機兩泵擴 大單元制、一-機三泵單元scheme of circulating pump (1 x1 000 MW unit)制2種配置方式進(jìn)行比選。進(jìn)口泵價(jià)格昂貴,循泵型循泵運行方式流量百分比/%流量/(m3.s-1)式按國產(chǎn)立式斜流泵考慮。3泵1028.4由于四季氣溫變化和全年發(fā)電負荷變化,機組對2泵7S21.3循環(huán)水量的需求變化也較大。為了降低電耗,可將1泵4(11.41 000 MW機組循泵設計成流量可調的方式。改變循泵特性一般采用變頻調節、改變泵的轉速、調節導葉表3配置方案2循泵運行工況(1 x1 000 MW機組)[ab.3 Operating conditions in No.2 configuration和葉片的安裝角度3種方法。根據同類(lèi)工程計算結果[4],變頻器的投資回收流量百分比/% .流量/(m2 .g-')期取決于機組變負荷運行的時(shí)間。大型變頻器價(jià)格3高高,為減小投人的風(fēng)險,建議電廠(chǎng)在投運幾年后再進(jìn)2高1低9行循泵變頻改造論證。2低1高25.4近年來(lái),國內1000 MW火電機組在技術(shù)改造3低3423.8中,通常采用雙速電機的方法來(lái)對循泵進(jìn)行調2高速[4),僅改變其接線(xiàn)方式,不再添置任何設備,從改1高1低19.3造費用、維護保養、運行可靠角度考慮,都具有相對2低17.6的優(yōu)越性。運行經(jīng)驗表明,雙速泵方案更適用于大單高40型循泵的流量條件。動(dòng)葉可調泵的投資增加較多單低9.5(造價(jià)增加約20%),同類(lèi)機組運行經(jīng)驗較少,在此不進(jìn)行比選。表4配置方案3循泵運行工況Tab.4 Operating conditions in No. 3 configuration綜合上述分析,本工程2x1 000 MW機組主scheme of circulating pump要對如表1所示的3種循泵配置方案進(jìn)行深人流量/比選。機組百分比/% (m3 .s-')表12x1 000 MW機組初選循泵配置方案Tab.1 Primary configuration scheme of2低。8323.5circulating pump in 2x1 000 MW units1x1000MW5017.0循泵調速.組合循環(huán)水流量方案14.2方式可調節組數3025.5定速-機三泵單元制85雙速19.8機兩泵擴大單元制2x1 000 MW22.67421.02不同配置方案循泵運行工況對于表1中的3種循泵配置方案,需結合本工程3循 泵最優(yōu)運行方式的確定循環(huán)水管路阻力特性,對各種組合工況的運行工作點(diǎn)參數進(jìn)行精確的計算,也是下- -步進(jìn)行循泵逐月運行目前,一部分電廠(chǎng)在確定循環(huán)水系統的運行方式優(yōu)化計算的基礎和重要步驟。根據同類(lèi)工程的改造中缺乏可操作性的理論依據'5),對循環(huán)水量的調節經(jīng)驗,循泵雙速異步電動(dòng)機極數分別按16極和18極相當粗略,并帶有一定的隨意性,循環(huán)水系統遠未達考慮,轉速分別為370r/min和330r/min。到經(jīng)濟運行[67] ,造成了能源的極大浪費。采用流體計算分析軟件AFT Impulse 4.0 ,進(jìn)行3在汽輪機排汽量和循環(huán)水溫一定的情況下,隨著(zhù)種循泵配置方案下各運行組合工況的循泵工作點(diǎn)參循環(huán)水量p的增加凝汽器直空升高,汽輪機輸出數計算,計算結果如表2~4所示。功率增加,中國煤化工之增多,抵償增發(fā).在3種循泵配置方案不同運行工況參數點(diǎn)確定功率的收益YH.CN M H GN,與循環(huán)泵耗電之后,可進(jìn)行逐月的運行優(yōu)化。量Np之差AN達到最大時(shí)的循環(huán)水量稱(chēng)最佳循環(huán)水601 Eletric Power Comstruction VoL 33, No 10, Oc. .2012第33卷第10期楊志,等:基于逐月運行節能優(yōu)化的1 000 MW火電機組循環(huán)水泵配置發(fā)電技術(shù)I量,相應的凝汽器真空稱(chēng)最佳真空。圖1為循環(huán)水量100r可連續調節系統的最佳運行真空示意圖。9:90主80N,g 75●長(cháng)70-- +理論最優(yōu)運行水量一方案1優(yōu)化運行水 量升65士方案2優(yōu)化運行水量6(- *方案3優(yōu)化運行水量D/(th)51234567891012月份圖1最優(yōu)運行真空示意Fig. 1 Optimal vacuum in operation圖2逐月最優(yōu)運行水量和各循泵配置方案優(yōu)化運行水量Fig.2 Optimal water in monthly operation and water in根據上述循環(huán)水系統運行方式優(yōu)化的分析和相optimization configuration scheme of circulating pump應數學(xué)模型[8] ,結合本工程廠(chǎng)址的氣象條件,計算得到每個(gè)月機組運行的最優(yōu)水量,從而根據與最優(yōu)水量表63種循泵配置方案的逐月綜合節能功率值的貼近度,確定各種泵型配置下的逐月最優(yōu)運行Tab.6 Integrated monthly energy-saving power in方式(910]。three configuration schemes of circulating pumps萬(wàn)kW .h假設機組滿(mǎn)發(fā),以循泵配置方案1為基準工況,3方案1方案2種配置方案的月最優(yōu)運行方式如表5所示,逐月最優(yōu)1 1401 120運行水量和各循泵配置方案優(yōu)化運行水量如圖2990所示。01 2701 210t5 3種循泵配置方案的最優(yōu)運行方式22102 100Tab. 5 Optimal operation modes for three configuration7501 300schemes of circulating pumps方案312泵2低1高21高1低2機3低1372.1 0703泵3低2機3高(-3902高1低1 350全年合計37867注:全年合計節能功率值按年運行5 000 h考慮;每月的節能功率值均為與方案1對比的相對值,含循泵耗功與機組微增功率差異。2低1高節能功率分別為378萬(wàn)kW .h和367萬(wàn)kW●h,按112高上網(wǎng)電價(jià)0.45元/(kW . h)計算,年節電折合費用.12分別為170萬(wàn)元和165萬(wàn)元。注:最優(yōu)運行水最計算時(shí)假設循泵可連續調節(變頻)。4各種循泵配置綜合比選根據運行優(yōu)化結果,對各種循泵配置方案的綜合根據設備費用及土建費用現價(jià),結合循泵逐月運節能功率進(jìn)行對比,如表6所示。行節能方式優(yōu)化結果,按年運行小時(shí)數5000 h、各月從各種循泵配置方案采用最佳運行方式下的綜合運行小時(shí)數平均分配合年進(jìn)出二況考慮,對3種循節能功率比較表可以看出,采用循泵流量可調(雙速)泵配置方中國煤化工?如表7所示。其的方案2和方案3與流量不可調的方案1(定速)相中,經(jīng)濟比HCNMH G失設備及土建初投,比,節能效果非常明顯,方案2和方案3較方案1年總資、循泵運行費用、微增功率產(chǎn)生的費用等。Elric Power Constructiom Vol. 33. Na. 10. Ocr. 2012| 61]發(fā)電技術(shù)電力建設2012年10月表73種循泵配置方案的綜合經(jīng)濟比較(2x1000MW)用循泵流量可調(雙速)的方案與流量不可調的方案Tab.7 Comprehensive economic comparison between three(定速)相比,增加了水量的調節方式,節約了廠(chǎng)用電,configuration schemes of circulating pumps (2 x1 000MW)年節能功率可達378萬(wàn)kW . h,若機組承擔調峰任務(wù),項目方案1方案2方案 3發(fā)電負荷變化較大時(shí),運行經(jīng)濟性將會(huì )更加明顯。設備及上建費合計/萬(wàn)元.3 2463366.3 441(3)綜合經(jīng)濟技術(shù)比較顯示,本工程循泵配置采循泵造價(jià)/萬(wàn)元1 8001 9202 000用一機三泵單元制(立式雙速斜流泵)方案經(jīng)濟性最其他主要設備造價(jià)/萬(wàn)元41360優(yōu),且系統簡(jiǎn)單、流量調節靈活方便、設備成熟可靠、泵房土建費用/萬(wàn)元1 033同類(lèi)機組運行經(jīng)驗豐富。年運行費用差值/萬(wàn)元- 17065年總費用/萬(wàn)元461308 .246參考文獻排名[1]金迪. 1 000 MW火電機組循環(huán)水系統選型探討[J].華東電力,注:年總費用按20年考慮,采用動(dòng)態(tài)經(jīng)濟分析的年費用最小法2004 ,32(10) :30-32.計算。[2]李波.濱?;痣姀S(chǎng)1 000 MW機組循環(huán)水泵選型方案的探討[J].機電工程技術(shù),2007 ,36<11) :95-97.從綜合經(jīng)濟比較結果可以得出:[3]王東海某核電站循環(huán)水泵的選擇及配置[J].給水排水,2006 ,32.(1)從設備費用和土建費用的初始投資來(lái)看,方(4):95-97.案1的初始投資較低,但總體相差不大;從年運行費[4]王維.三門(mén)核電廠(chǎng)循環(huán)水泵節能淺析[J].水泵技術(shù),2011(1):37-39.用來(lái)看,方案2和方案3基本相當,比方案1優(yōu)勢較[5]齊復東,賈樹(shù)本,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統[ M].北京:水大,年運行費用省約165萬(wàn)元;綜合年費用排名分別利電力出版社,99:100-263.為方案2、方案3、方案1,即一機三泵(單元制,雙速[6] 上愛(ài)軍,李艷華.張小桃.等.循環(huán)水泵運行方式的在線(xiàn)分析與研立式斜流泵)有最優(yōu)的綜合經(jīng)濟性。究[J].汽輪機技術(shù),2005 ,47(2):130-133.(2)從運行調節水量靈活性和節約廠(chǎng)用電角度[7]金晏海,闞洪.循環(huán)水泵的運行方式及節能分析[J].華電技術(shù),來(lái)看,方案2和方案3基本相當,由于- -機兩泵方案2011 ,33(7)77-82 .增加了聯(lián)絡(luò )閥,從操作和檢修維護方面比較,比一機[8]盧懷鈿.鐘少偉.1 036 MW機組汽輪機冷端運行優(yōu)化及循泵雙速節能改造的試驗研究[J]電力建設.2011 ,32(7) ;109-12.三泵方案略顯復雜。1 000 MW機組采用國產(chǎn)泵- -[9]黃新元,趙圖.火電廠(chǎng)單元制循環(huán)水系統離散優(yōu)化模型及其應用機三泵設備,技術(shù)更為成熟,運行經(jīng)驗豐富。[J].熱能動(dòng)力工程,2004 ,19(3) :302-305.(3)從綜合經(jīng)濟性、運行穩定性和檢修維護等方10] 繆國鈞,葛曉霞.電廠(chǎng)循環(huán)水系統的優(yōu)化運行[J].汽輪機技術(shù),面考慮,方案2較有優(yōu)勢。2011 ,53(3) :230-232.5結論收稿日期:2012-06- 19修回 日期:2012-07-31作者簡(jiǎn)介:(1)在循泵配置選型階段就考慮循環(huán)水系統多楊志(1982),男,碩士,工程師,主要從事火電廠(chǎng)水工工藝方面研工況優(yōu)化運行,采用從“按經(jīng)驗逐季調節”到“按計算究工作. E-mail:yangzhi@ gedi. com. cn;逐月調節”轉化的精細化節能優(yōu)化思路,可達到初始龍國慶(1971),男,碩士,高級工程師,主要從事火電廠(chǎng)水工工藝投資和運行經(jīng)濟性的綜合最優(yōu)。方面研究工作,E mailogguoqing@ gedi. com. cn。(編輯:樊愛(ài)霞)(2)基于循環(huán)水系統逐月運行節能優(yōu)化結果,采中國煤化工YHCNMHGElectric Power Constrcion Vol 33, Na.10, Oct. .2012
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