冷端系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能診斷技術(shù) -王浩0409

.1冷端系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能診斷技術(shù)西安熱工研究院：王浩2014.4.92023年9月16日前言2023年9月16日2一、診斷理論二、數(shù)學(xué)建模三、設(shè)計(jì)優(yōu)化四、專項(xiàng)研究五、優(yōu)化運(yùn)行六、性能試驗(yàn)七、能耗診斷八、技術(shù)改造冷端系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)進(jìn)行以下專題研究：主要內(nèi)容3一、存在問(wèn)題二、診斷技術(shù)三、工程實(shí)例2023年9月16日2023年9月16日4一、冷端系統(tǒng)概述

冷端系統(tǒng)主要任務(wù)是把從汽輪機(jī)排汽口排出的蒸汽凝結(jié)成水，并在汽輪機(jī)排汽口建立與維持一定的真空度。一、冷端系統(tǒng)概述5主要設(shè)備包括：1、凝汽器；2、抽真空系統(tǒng)和真空泵；3、循環(huán)水系統(tǒng)、循環(huán)水泵和冷卻塔；4、凝結(jié)水系統(tǒng)和凝結(jié)水泵；5、以及相關(guān)的管道、閥門等附件。

2023年9月16日?qǐng)D1冷端系統(tǒng)架構(gòu)2023年9月16日二、存在問(wèn)題1、凝汽器1）冷卻管臟污

冷凝管臟污包括汽側(cè)和水側(cè)臟污兩種，引起凝汽器性能下降的一般是水側(cè)臟污。圖2冷卻管現(xiàn)場(chǎng)圖片62023年9月16日7二、存在問(wèn)題圖3冷卻管清潔系數(shù)下降0.1，對(duì)機(jī)組發(fā)電煤耗影響水側(cè)臟污直接導(dǎo)致凝汽器清潔系數(shù)降低，增加了傳熱熱阻。部分電廠凝汽器冷卻管臟污嚴(yán)重，其清潔系數(shù)在0.5～0.6之間。2023年9月16日8二、存在問(wèn)題主要原因：（1）循環(huán)水水質(zhì)差；（2）膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行方式欠妥；（3）膠球清洗系統(tǒng)存在缺陷；（4）收球率低；（5）運(yùn)行監(jiān)督不到位等。2023年9月16日92）空氣分壓力大二、存在問(wèn)題機(jī)組真空嚴(yán)密性表征漏入空氣流量大小，切除抽氣設(shè)備后的真空下降率是反映真空系統(tǒng)嚴(yán)密程度的指標(biāo)。圖4真空下降速率與凝汽器壓力變化量2023年9月16日10二、存在問(wèn)題主要原因：（1）真空嚴(yán)密性差；（2）抽真空系統(tǒng)缺陷；（3）軸加水封缺陷；（4）軸封回汽缺陷；（5）抽真空設(shè)備異常；（6）抽真空管路阻力大等。2023年9月16日113）循環(huán)水流量偏低通常凝汽器冷卻水溫升設(shè)計(jì)值一般為8~10℃左右，冷卻水流量減少10%，冷卻水溫升增加約1℃。圖5冷卻水流量變化10%對(duì)發(fā)電煤耗影響二、存在問(wèn)題2023年9月16日12二、存在問(wèn)題主要原因：（1）循環(huán)水泵效率低；（2）循環(huán)水泵出口門或循環(huán)水凝汽器出口門開(kāi)度小；（3）循環(huán)水二次濾網(wǎng)阻力大；（4）凝汽器水阻大；（5）海水潮位；（6）循環(huán)水取水高程變化等。2023年9月16日134）循環(huán)水入口溫度高二、存在問(wèn)題圖6冷卻水溫度變化1℃對(duì)發(fā)電煤耗影響2023年9月16日14二、存在問(wèn)題主要原因：（1）直流供水冷卻機(jī)組取水口位置不合理；（2）回水影響取水口溫度；（3）取水明渠不合理；（4）冷卻塔填料老化、型式落后；（5）噴濺裝置濺散性差；（6）噴濺裝置堵塞；（7）冷卻塔冷卻面積不足；（8）托架或除水器通風(fēng)阻力大等。2023年9月16日155）熱負(fù)荷大二、存在問(wèn)題

一般凝汽器熱負(fù)荷按TMCR工況設(shè)計(jì)，與THA工況相比，凝汽器熱負(fù)荷偏大在5%左右，對(duì)于經(jīng)濟(jì)性處于平均水平的機(jī)組，額定工況下凝汽器實(shí)際熱負(fù)荷通常小于設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。圖7

凝汽器熱負(fù)荷變化5%對(duì)發(fā)電煤耗影響2023年9月16日16主要原因：（1）汽輪機(jī)熱耗高；（2）低旁泄漏；（3）小汽輪機(jī)缸效率低；（4）閥門內(nèi)漏嚴(yán)重等。二、存在問(wèn)題2023年9月16日17二、存在問(wèn)題6）凝汽器面積不足

直流冷卻系統(tǒng)機(jī)組凝汽器面積略小，冷卻水流量較大；

循環(huán)冷卻系統(tǒng)凝汽器面積略大，冷卻水流量較小。機(jī)組容量直流冷卻機(jī)組循環(huán)冷卻機(jī)組300MW16000～1800017500～19000330MW17000～1800018000～19000350MW18000～1900019000～21000600MW亞33000～3500035000～39000600MW超33000～3500034000～380001000MW52000～5500054000～60000表1凝汽器設(shè)計(jì)面積（m2）2023年9月16日18二、存在問(wèn)題絕大多數(shù)新投產(chǎn)機(jī)組凝汽器冷卻面積完全可滿足性能要求；對(duì)于服役較久機(jī)組，凝汽器增容改造需優(yōu)化管束排列、增加冷卻管數(shù)量和更改管板連接支撐等，必要時(shí)需更換凝汽器外殼，投資和工程量較大。2023年9月16日19二、存在問(wèn)題主要原因：設(shè)計(jì)面積不足、水室積聚空氣、凝汽器堵管率高。部位壁厚小于30%管數(shù)壁厚30%~50%管數(shù)舊堵管甲側(cè)上水室7217558甲側(cè)下水室56360124乙側(cè)上水室84129152乙側(cè)下水室143204123總計(jì)355868457堵管以及減薄冷卻管數(shù)量為2831根，占冷卻管總數(shù)比例為12.5%表2某廠凝汽器堵管率20一、冷端系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題2、抽真空系統(tǒng)1）真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差；2）真空系統(tǒng)存在漏點(diǎn)2023年9月16日二、存在問(wèn)題項(xiàng)目XHY#3MDJ#7SG#8TL#2高壓缸結(jié)合面√√√√中、低結(jié)合面√√√√凝汽器喉部伸縮節(jié)√√√√低壓軸封√√√√疏水?dāng)U容器與凝汽器連接處√√√√負(fù)壓管道與擴(kuò)容器連接處√√√√軸加疏水水封√√√×真空破壞門√×√×八抽管道與汽缸結(jié)合面√×××凝結(jié)水系統(tǒng)負(fù)壓管道×√××負(fù)壓系統(tǒng)取樣儀表管漏×√√√真空系統(tǒng)輔助設(shè)備√√√√凝汽器汽側(cè)聯(lián)通管√√√√凝汽器汽側(cè)人孔門×√√√8號(hào)低加疏水與凝汽器結(jié)合處×√×√凝泵盤根×√√√抽氣設(shè)備×√××表3真空系統(tǒng)常見(jiàn)漏點(diǎn)2023年9月16日213）抽真空系統(tǒng)缺陷二、存在問(wèn)題案例一案例二案例三2023年9月16日2250注水接凝汽器，標(biāo)高和軸加中心線齊平3200mm案例四案例五二、存在問(wèn)題2023年9月16日23二、存在問(wèn)題案例六案例七2023年9月16日24二、存在問(wèn)題4）真空泵系統(tǒng)缺陷（1）抽真空管路阻力大（華能JGS電廠）（2）真空泵效率低（山東或佛山真空泵廠）（3）真空泵冷卻液流量低（華能東方電廠）（4）真空泵冷卻液冷卻水溫度高（南方大部分電廠）（5）真空泵冷卻液冷卻水流量少（華能DF電廠）（6）真空泵換熱器臟污（粵電JW電廠）（7）凝汽器水室無(wú)真空泵或水室真空泵運(yùn)行效果差（大部分開(kāi)式冷卻電廠）2023年9月16日25案例八案例九案例十案例十一二、存在問(wèn)題2023年9月16日26案例十二案例十三二、存在問(wèn)題2023年9月16日27二、存在問(wèn)題3、循環(huán)水系統(tǒng)1）循環(huán)水泵與系統(tǒng)阻力不匹配循環(huán)泵始終處于高揚(yáng)程小流量或低揚(yáng)程大流量區(qū)域運(yùn)行，且循環(huán)水泵實(shí)際效率低。圖9-2循環(huán)水泵性能曲線圖9-2循環(huán)水泵性能曲線圖9-2循環(huán)水泵性能曲線圖8循環(huán)水泵特性曲線2023年9月16日28二、存在問(wèn)題2）循環(huán)水泵效率低機(jī)組服役久，循環(huán)水泵葉輪磨損、腐蝕、老化較嚴(yán)重，且早期循環(huán)水泵設(shè)計(jì)水平相對(duì)落后等，循環(huán)水泵實(shí)際效率低于0.7。圖9循環(huán)水泵特性曲線29一、冷端系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題3）循環(huán)水系統(tǒng)阻力大（循環(huán)水二次濾網(wǎng)、凝汽器水阻、系統(tǒng)閥門阻力）2023年9月16日二、存在問(wèn)題圖9循環(huán)水二次濾網(wǎng)圖10凝汽器水阻線2023年9月16日304）海水潮汐變化二、存在問(wèn)題圖11海水潮位變化圖12循環(huán)水泵耗電率變化2023年9月16日31二、存在問(wèn)題5）循環(huán)水泵耗電率高圖13不同地區(qū)循環(huán)水泵耗電率比較

需要說(shuō)明的是：循環(huán)水泵耗電率過(guò)高或過(guò)低均不經(jīng)濟(jì)，需兼顧經(jīng)濟(jì)背壓下，優(yōu)化循環(huán)水泵運(yùn)行方式，使循環(huán)水泵耗電率區(qū)域合理。32一、冷端系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題2023年9月16日二、存在問(wèn)題6）循環(huán)水泵運(yùn)行方式不合理國(guó)華CD電廠、SZ電廠、粵電JW電廠地處于我國(guó)北方，全年雙泵運(yùn)行；國(guó)華NH電廠地處于我國(guó)南方，一機(jī)三泵運(yùn)行時(shí)間僅為28天。33一、冷端系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題4、冷卻塔（1）噴濺裝置堵塞、脫落（2）配水不均勻（3）配風(fēng)不均勻（4）填料損壞、破碎（5）冷卻面積不足（6）熱力性能差（7）夏季出塔水溫高2023年9月16日二、存在問(wèn)題2023年9月16日34圖14冷卻塔現(xiàn)場(chǎng)拍攝圖片二、存在問(wèn)題351）凝結(jié)水泵耗電率高

通常600MW及以上超（超）臨界機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率不大于0.18%。2023年9月16日表4600MW機(jī)組凝泵耗電率(75%負(fù)荷率）5、凝結(jié)水系統(tǒng)

5、凝結(jié)水系統(tǒng)

二、存在問(wèn)題先進(jìn)水平HY1號(hào)HHW2號(hào)TS4號(hào)JH1號(hào)DD2號(hào)ZH2號(hào)JW3號(hào)QB4號(hào)0.180.40.320.390.360.360.330.340.342023年9月16日36二、存在問(wèn)題2）凝結(jié)水系統(tǒng)阻力大3）凝結(jié)水過(guò)冷度大4）凝結(jié)水泵效率低圖15除氧器水位調(diào)整門2023年9月16日37二、存在問(wèn)題6、總結(jié)由于設(shè)計(jì)選型主輔機(jī)系統(tǒng)適配性差問(wèn)題、系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題、基建遺留問(wèn)題、運(yùn)行監(jiān)管不到位、檢修維護(hù)不及時(shí)、電廠重視程度不足等一系列問(wèn)題，造成部分機(jī)組真空偏低0.5～1kPa，嚴(yán)重時(shí)真空偏低1kPa以上。

經(jīng)核算，1000MW機(jī)組真空長(zhǎng)期偏低1kPa，每年多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤9000～10000噸。2023年9月16日38表5冷端系統(tǒng)主要參數(shù)對(duì)發(fā)電煤耗的影響（一機(jī)兩泵）項(xiàng)目名稱變化101520253035排汽壓力，kPa1kPa2.2~2.4冷卻水溫度，℃1℃0.360.460.610.780.971.22冷卻水流量，t/h10%0.500.620.760.941.161.42凝汽器熱負(fù)荷，MJ/h5%0.630