冷端優(yōu)化項(xiàng)目檢測(cè)報(bào)告.doc

吉林省電力科學(xué)研究院吉林省電力科學(xué)研究院 檢測(cè)報(bào)告檢測(cè)報(bào)告 超超臨界超超臨界 600MW600MW 機(jī)組機(jī)組 冷端優(yōu)化項(xiàng)目檢測(cè)報(bào)告冷端優(yōu)化項(xiàng)目檢測(cè)報(bào)告 吉林省電力科學(xué)研究院 長(zhǎng)春市人民大街 133 號(hào) 2014 年 2 月 報(bào)告提交日期 報(bào)告提交日期 2014 年 2 月 15 日 工工 作作 者 者 吉林省電力科學(xué)研究院 編編 寫寫 者 者 審審 核 核 部門經(jīng)理 吉林省電力科學(xué)研究院 批批 準(zhǔn) 準(zhǔn) 副總經(jīng)理 吉林省電力科學(xué)研究院 目目 錄錄 1 前言前言 4 2 超超臨界超超臨界 600MW 機(jī)組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范機(jī)組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范 5 3 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成 6 4 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能 7 5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的主要內(nèi)容及結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的主要內(nèi)容及結(jié)果 8 6 結(jié)論結(jié)論 12 1 前言 為了進(jìn)一步提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 降低機(jī)組的供電煤耗 研究機(jī)組 冷端設(shè)備的運(yùn)行特性 提高冷端設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 2012 年下半年 江蘇 闞山發(fā)電有限公司與上海明華電力技術(shù)工程有限公司合作申請(qǐng) 2 600MW 超超臨界機(jī)組閉式循環(huán)冷端優(yōu)化系統(tǒng)研究與開發(fā) 科技項(xiàng)目 經(jīng)上海電力 股份有限公司及中國(guó)電力投資集團(tuán)公司批準(zhǔn)立項(xiàng) 機(jī)組冷端設(shè)備主要包括汽輪機(jī)低壓缸的末級(jí)組 凝汽器 冷卻塔 循 環(huán)水泵 循環(huán)供水系統(tǒng)及空氣抽出系統(tǒng) 真空泵 等 在研究這些冷端設(shè) 備性能 計(jì)算模型和運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上 開發(fā)了 600MW 超臨界機(jī)組閉式循 環(huán)冷端優(yōu)化系統(tǒng)軟件 以下簡(jiǎn)稱冷端優(yōu)化系統(tǒng) 該軟件在電廠 EDNA 實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上 完成冷端設(shè)備數(shù)據(jù)采集 存儲(chǔ) 計(jì)算 診斷 尋優(yōu) 發(fā) 布等功能 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)視 管理和優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo) 該系統(tǒng)通過在 線性能計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠 1 2 機(jī)組冷端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 并將相 關(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 再根據(jù)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果指導(dǎo)冷端設(shè)備的運(yùn)行 冷端優(yōu) 化系統(tǒng)的開發(fā) 將有助于運(yùn)行和專業(yè)人員分析冷端設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí) 際值和基準(zhǔn)值之間的差距 原因及對(duì)策 有助于為運(yùn)行和檢修人員提供切 實(shí)的指導(dǎo) 為經(jīng)濟(jì)分析和決策人員提供行動(dòng)的依據(jù) 從而實(shí)現(xiàn)冷端設(shè)備的 優(yōu)化運(yùn)行 并最終提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 本項(xiàng)目從 2013 年初啟動(dòng) 到 2013 年 10 月系統(tǒng)上線試運(yùn)行 到目前 為止系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定 很好地指導(dǎo)了冷端設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù) 為了客觀評(píng)價(jià) 項(xiàng)目的應(yīng)用效果 闞山發(fā)電有限責(zé)任公司委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)吉林省電力 科學(xué)研究院于 2014 年 2 月對(duì)本項(xiàng)目的實(shí)際使用情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 2 超超臨界 600MW 機(jī)組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范 江蘇闞山發(fā)電有限公司二臺(tái) 600MW 超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)為引進(jìn)日本三 菱技術(shù)制造超超臨界 一次中間再熱 單軸 兩缸兩排汽凝汽式汽輪機(jī) 型號(hào) CCLN600 25 600 600 TC2F 48 汽輪機(jī)組高中壓部分采用合缸結(jié) 構(gòu) 低壓部分采用雙分流低壓缸 凝汽器為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 制造的 N 33000 5 單殼體 單背壓 雙分流 表面式 橫向布置結(jié)構(gòu) 采用從東芝公司引進(jìn)的 AT 型管束排列 冷卻面積 33000m2 冷卻水量 66300t h 冷卻水入口溫度 21 35 凝汽器背壓 0 0051MPa a 冷 卻管總根數(shù) 21368 根 冷卻管材質(zhì) TP316L 冷卻管規(guī)格 31 75 0 7 頂部三排及通道外側(cè) 空冷區(qū) 31 75 0 5 主凝結(jié)區(qū) 循環(huán)水系統(tǒng)為閉式循環(huán) 循環(huán)水泵出口至凝汽器 凝汽器排水至冷卻 塔 經(jīng)冷卻后進(jìn)入循環(huán)水泵前池再至循環(huán)水泵 每臺(tái)機(jī)配置兩臺(tái)循泵 一 個(gè)冷卻水塔 其中一臺(tái)循泵可以高低速切換運(yùn)行 補(bǔ)充水來自化學(xué)補(bǔ)給水 為防凝汽器冷卻水管滋生微生物和結(jié)垢 分別在循環(huán)水泵前池加入殺菌劑 阻垢劑 循環(huán)水泵型號(hào) 88LKXB 24 型式 濕井式 固定葉片 轉(zhuǎn)子可 抽式 立式斜流泵 夏季單機(jī)二臺(tái)循泵運(yùn)行 冬季單機(jī)單泵運(yùn)行 春秋季 兩機(jī)三泵運(yùn)行 凝結(jié)水系統(tǒng)采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng) 系統(tǒng)中設(shè)凝結(jié)水泵 凝汽器 熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后 經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置 汽封冷卻器和 四級(jí)低壓加熱器后進(jìn)入除氧器 系統(tǒng)采用 2 100 容量的凝結(jié)水泵 一臺(tái) 運(yùn)行 一臺(tái)備用 凝結(jié)水泵采用美國(guó)羅賓康公司新一代高壓變頻器 變頻 器為一拖二型式 利用變頻器出口刀閘冷切換 當(dāng)任何一臺(tái)泵發(fā)生故障時(shí) 備用泵自動(dòng)啟動(dòng)投入運(yùn)行 每臺(tái)機(jī)組共配置三臺(tái)水環(huán)式真空泵 正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)運(yùn)行或一臺(tái)運(yùn)行 啟動(dòng)時(shí)三臺(tái)真空泵可一起投入運(yùn)行 凝汽器還設(shè)置 1 只帶有水封的真空破 壞閥 真空泵為雙級(jí)水環(huán)式真空泵型式 AWAMURA 200EVMA 在冷卻水溫 度 22 條件下 最低吸入真空可以達(dá)到 4 4kPa a 機(jī)組的循環(huán)水采用閉式循環(huán) 循環(huán)水經(jīng)冷卻塔使用冷空氣進(jìn)行冷卻 冷卻塔塔高 150 6m 水塔面積 9000m2 進(jìn)風(fēng)口高度 9 8m 集水池內(nèi) 壁半徑 57 8m 喉部半徑 32 8m 119 8m 標(biāo)高 塔頂出口半徑 36m 150 6m 標(biāo)高 集水池水深 2 00m 3 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成 冷端系統(tǒng)的工作原理圖如下所示 冷端優(yōu)化系統(tǒng)主要目的是對(duì)機(jī)組冷端設(shè)備性能進(jìn)行監(jiān)測(cè) 優(yōu)化和運(yùn)行 指導(dǎo) 其包括漏空氣量等底層測(cè)量設(shè)備 優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 SIS 數(shù)據(jù)庫和 SQL SERVER 2005 數(shù)據(jù)庫 冷端設(shè)備數(shù)據(jù)模型 服務(wù)器端應(yīng)用程序 WEB 前臺(tái)展示及知識(shí)庫等內(nèi)容 4 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能 4 1 凝汽器漏空氣量的測(cè)量 通過安裝于真空抽氣管道上的混合氣體測(cè)量 裝置來測(cè)量與計(jì)算凝汽器單位時(shí)間內(nèi)的漏空氣量 為定量計(jì)算與分析漏入 空氣對(duì)凝汽器及機(jī)組的性能影響提供了基礎(chǔ) 4 2 冷端設(shè)備運(yùn)行性能監(jiān)測(cè)及優(yōu)化 通過建立凝汽器 冷卻塔 真空泵 混合氣體 循環(huán)水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來實(shí)時(shí)計(jì)算與監(jiān)測(cè)這些冷端設(shè)備的運(yùn)行 性能參數(shù) 為設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行和故障診斷提供了基礎(chǔ) 4 3 空氣濃度對(duì)凝汽器傳熱系數(shù) 真空及真空泵性能影響監(jiān)測(cè) 分析漏入 空氣量及不同真空泵運(yùn)行方式時(shí)凝汽器空氣濃度的變化及其對(duì)凝汽器傳熱 系數(shù) 真空等的影響 為凝汽器 真空泵等的變工況計(jì)算提供依據(jù) 4 4 凝汽器真空嚴(yán)密性在線計(jì)算 實(shí)現(xiàn)了通過熱力學(xué)方法在線計(jì)算凝汽器 的真空嚴(yán)密性 為運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)測(cè)凝汽器運(yùn)行情況提供了有效的手段 4 5 凝汽器 冷卻塔變工況計(jì)算及參數(shù)預(yù)測(cè) 對(duì)凝汽器 冷卻塔 真空泵 等冷端設(shè)備進(jìn)行變工況計(jì)算及參數(shù)預(yù)測(cè) 為運(yùn)行人員及時(shí)做出運(yùn)行調(diào)節(jié)提 供依據(jù) 4 6 循環(huán)水泵運(yùn)行指導(dǎo)及參數(shù)預(yù)測(cè) 分析計(jì)算不同循環(huán)水泵組合運(yùn)行方式 下對(duì)機(jī)組背壓 機(jī)組煤耗 利潤(rùn)率等的影響 指導(dǎo)運(yùn)行人員選用最經(jīng)濟(jì)的 循泵運(yùn)行方式 4 7 真空泵運(yùn)行指導(dǎo)及參數(shù)預(yù)測(cè) 分析計(jì)算不同真空泵組合運(yùn)行方式下對(duì) 機(jī)組背壓 機(jī)組煤耗 利潤(rùn)率等的影響 指導(dǎo)運(yùn)行人員選用最經(jīng)濟(jì)的真空 泵運(yùn)行方式 4 8 凝汽器背壓損失原因分析及優(yōu)化 分析計(jì)算造成凝汽器背壓損失的原 因 并綜合分析冷端設(shè)備性能對(duì)凝汽器背壓的影響 為提高凝汽器運(yùn)行背 壓提供了建議和方向 4 9 冷端設(shè)備故障診斷 綜合分析機(jī)組冷端設(shè)備的運(yùn)行情況 診斷冷端設(shè) 備運(yùn)行中存在的問題 及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并通知維護(hù)人員進(jìn)行處理 5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的主要內(nèi)容及結(jié)果 本次檢測(cè)從 2013 年 12 月 23 日開始到 2013 年 12 月 26 日結(jié)束 共持 續(xù) 4 天 測(cè)試功能點(diǎn) 3 個(gè) 下邊為主要的檢測(cè)內(nèi)容和結(jié)果 5 1 循泵運(yùn)行方式指導(dǎo)驗(yàn)證 系統(tǒng)提供了不同循環(huán)水泵運(yùn)行方式下的背壓 循環(huán)水量 冷卻水入口 溫度及機(jī)組煤耗 利潤(rùn)等數(shù)據(jù) 運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)提示選擇最經(jīng)濟(jì)的循 泵運(yùn)行方式 下圖為 2013 年 12 月 26 日的循環(huán)水泵運(yùn)行方式給出的運(yùn)行 指導(dǎo)建議截圖 試驗(yàn)當(dāng)天氣溫較高 達(dá) 6 9 度 一般電廠冬季采用的循環(huán)水泵運(yùn)行方式 都是兩臺(tái)低速泵的母管方式運(yùn)行 而冷端優(yōu)化系統(tǒng)給出的建議是二低一高 的循泵運(yùn)行方式 試驗(yàn)采取了在兩臺(tái)低速循環(huán)水泵的基礎(chǔ)上再加開一臺(tái)高 速泵 用兩低一高的方式運(yùn)行 試驗(yàn)前后數(shù)據(jù)如下 工況循泵運(yùn)行方式背壓 kPa循環(huán)水流量 t h循泵功率 kW循環(huán)水溫度 檢測(cè)前母管制二臺(tái)高速 6 9437505294420 77 最優(yōu)工況預(yù)測(cè)值母管制二高一低 6 2948238412821 73 最優(yōu)工況檢測(cè)結(jié)果母管制二高一低 6 3449501406821 65 從試驗(yàn)結(jié)果可看出 在采用兩低一高的循環(huán)水泵運(yùn)行方式后 循泵功 率上升了 3380 1997 1383kW 而凝汽器背壓下降了 6 05 5 57 0 48kPa 比 冷端優(yōu)化系統(tǒng)預(yù)測(cè)的稍小 但在扣除機(jī)組功率的影響因素后 還是比較接 近的 說明在冬季采用兩臺(tái)低速泵不一定就是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式 而與環(huán) 境溫度關(guān)系比較大 通過試驗(yàn) 證明了冷端優(yōu)化系統(tǒng)的循環(huán)水泵運(yùn)行方式 參數(shù)預(yù)測(cè)和運(yùn)行指導(dǎo)是可行的 試驗(yàn)過程中冷端各主要參數(shù)的變化示意圖 如下 5 2 真空泵運(yùn)行方式指導(dǎo)驗(yàn)證 系統(tǒng)提供了不同真空泵運(yùn)行方式下的背壓 漏空氣量 空氣濃度及機(jī)組 煤耗 利潤(rùn)等數(shù)據(jù) 運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)提示選擇最經(jīng)濟(jì)的真空泵運(yùn)行方 式 由于 2 號(hào)機(jī)組漏空氣量比較大 故在做實(shí)驗(yàn)前 2 號(hào)機(jī)組為 2 臺(tái)真空泵 運(yùn)行 為了驗(yàn)證 于 12 月 23 日凌晨和 12 月 24 日凌晨分別進(jìn)行了兩次試 驗(yàn) 試驗(yàn)內(nèi)容分別為真空泵切換為 1 臺(tái)和 3 臺(tái)泵運(yùn)行 與當(dāng)前 2 臺(tái)破空泵 的運(yùn)行方式進(jìn)行比較 試驗(yàn)情況如下 1 真空泵運(yùn)行方式試驗(yàn)一 1 試驗(yàn)內(nèi)容 真空泵運(yùn)行方式由 2 臺(tái)切換為 3 臺(tái)運(yùn)行 2 試驗(yàn)時(shí)間 2013 年 12 月 23 日 0 00 07 00 3 試驗(yàn)前優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)真空泵的運(yùn)行建議 下圖為 2013 年 12 月 23 日現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前真空泵運(yùn)行方式給出的運(yùn)行指 導(dǎo)建議截圖 目前為 2 臺(tái)真空泵運(yùn)行 系統(tǒng)給出的優(yōu)化建議是開 1 臺(tái)真空 泵煤耗會(huì)增加 1 25g 背壓下降 0 48kPa 而開 3 臺(tái)真空泵凝汽器背壓能提 高 0 16kPa 煤耗會(huì)下降 0 20g 4 試驗(yàn)過程 在保持機(jī)組出力基本穩(wěn)定的前提下 把 2 號(hào)機(jī)三臺(tái)真空泵全開 與兩 臺(tái)真空泵運(yùn)行時(shí)情況進(jìn)行比較 試驗(yàn)結(jié)果如下 試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)前背壓試驗(yàn)穩(wěn)定工況后背壓 12 月 23 日 00 00 07 002 臺(tái)真空泵運(yùn)行 方式切換為 3 臺(tái) 運(yùn)行 4 47kPa4 26kPa 從試驗(yàn)結(jié)果可看出 在 2 號(hào)機(jī)組從 2 臺(tái)真空泵運(yùn)行方式切換到 3 臺(tái)泵 運(yùn)行方式后 真空提高了 4 47 4 26 0 21 kPa 扣除機(jī)組負(fù)荷變化的影響 說明在當(dāng)前運(yùn)行情況 漏空氣量較大 下 開三臺(tái)真空泵可以提高凝汽器背壓 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性更高 5 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)截圖 說明 2013 12 23 日實(shí)驗(yàn) 真空泵由 2 臺(tái)變?yōu)?3 臺(tái)運(yùn)行 功率由 216kW 到 325kW 期間機(jī)組功率基本保持穩(wěn)定 凝汽器背壓由 4 47kPa 提高 到 4 26kPa 提高了 0 21kPa 2 真空泵運(yùn)行方式試驗(yàn)二 4 試驗(yàn)內(nèi)容 真空泵運(yùn)行方式由 2 臺(tái)切換為 1 臺(tái)運(yùn)行 5 試驗(yàn)時(shí)間 2013 年 12 月 24 日 0 00 07 00 6 試驗(yàn)前優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)真空泵的運(yùn)行建議 下圖為 2013 年 12 月 24 日現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前真空泵運(yùn)行方式給出的運(yùn)行指 導(dǎo)建議截圖 目前為 2 臺(tái)真空泵運(yùn)行 系統(tǒng)給出的優(yōu)化建議是開 1 臺(tái)真空 泵煤耗會(huì)增加 0 61g 背壓下降 0 37kPa 而開 3 臺(tái)真空泵凝汽器背壓能提 高 0 08kPa 煤耗會(huì)下降 0 05g 4 試驗(yàn)過程 在保持機(jī)組出力基本穩(wěn)定的前提下 把 2 號(hào)機(jī)只開 1 臺(tái)真空泵 與兩 臺(tái)真空泵運(yùn)行時(shí)情況進(jìn)行比較 試驗(yàn)結(jié)果如下 試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)前背壓試驗(yàn)穩(wěn)定工況后背 壓 12 月 24 日 00 00 07 00 2 臺(tái)真空泵運(yùn) 行方式切換為 1 臺(tái)運(yùn)行 5 08kPa5 51kPa 從試驗(yàn)結(jié)果可看出 在 2 號(hào)機(jī)組從 2 臺(tái)真空泵運(yùn)行方式切換到 1 臺(tái)泵 運(yùn)行方式后 真空下降了 5 51 5 08 0 43 kPa 扣除機(jī)組負(fù)荷變化的影響 說明在當(dāng)前運(yùn)行情況 漏空氣量較大 下 開一臺(tái)真空泵會(huì)使凝汽器背壓大幅下降 機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低 5 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)截圖 說明 2013 12 24 日實(shí)驗(yàn) 真空泵由 2 臺(tái)變?yōu)?1 臺(tái)運(yùn)行 功率由 215kW 到 112kW 期間機(jī)組功率基本保持穩(wěn)定 凝汽器背壓由 5 08kPa 下降 到 5 51kPa 下降了 0 43kPa 從上述兩次試驗(yàn)可看出 優(yōu)化系統(tǒng)給出的真空泵運(yùn)行方式的參數(shù)預(yù)測(cè) 和運(yùn)行指導(dǎo)建議是與試驗(yàn)結(jié)果相符的 可以用于平時(shí)的真空泵運(yùn)行方式指 導(dǎo) 5 3 凝汽器真空嚴(yán)密性在線計(jì)算驗(yàn)證 系統(tǒng)提供了真空嚴(yán)密性的歷史及實(shí)時(shí)運(yùn)行計(jì)算數(shù)據(jù) 2013 年 12 月 25 日 冷端優(yōu)化系統(tǒng)真空嚴(yán)密性的計(jì)算結(jié)果為 2 號(hào)機(jī)真空嚴(yán)密性為 269Pa min 停真空泵 進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)驗(yàn)證 試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 工況負(fù)荷 MW 真空試驗(yàn)時(shí)間 1482 31 95 74 14 20 34 2483 27 95 55 14 21 34 3482 19 95 28 14 22 34 4481 36 94 95 14 23 34 5480 83 94 69 14 24 34 6480 52 94 38 14 25 34 2 號(hào)機(jī)組的真空嚴(yán)密性為 94 38 95 74 5 1 36 5 0 272 0 272 1000 272 Pa min 與冷端優(yōu)化系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果 269 接近 說明冷端優(yōu)化系統(tǒng)的真空嚴(yán)密性 計(jì)算結(jié)果可反映凝汽器真空嚴(yán)密性的實(shí)際變化情況 12 月 25 日冷端優(yōu)化系統(tǒng)真空嚴(yán)密性的趨勢(shì)圖如下 6 結(jié)論 6 1 功能性 系統(tǒng)正確實(shí)現(xiàn)了冷端設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理 設(shè)備模型建立 設(shè)備性能監(jiān)測(cè)及循環(huán)水泵運(yùn)行指導(dǎo) 真空泵運(yùn)行指導(dǎo)及設(shè)備故障診斷等系 統(tǒng)主要功能 并提供了對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析