間冷機組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行

間冷機組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行【摘要】輪臺電廠2×350MW燃煤1號、2號機組，2臺機組配置1座間冷塔，散熱器采用立式布置，小機排汽進(jìn)入主機間冷系統(tǒng)冷卻，每臺機組設(shè)計6個扇區(qū)，每臺機組三臺循環(huán)泵。本文論述了單機運行期間全塔12個扇區(qū)配水，降低循環(huán)水溫度，提高機組真空。機組三臺循環(huán)泵高低速優(yōu)化運行，降低機組煤耗。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠

間冷機組循環(huán)水系統(tǒng)全塔配水循環(huán)泵高低速1．概述輪臺電廠2×350MW燃煤機組配置1座間冷塔，散熱器采用立式布置，小機排汽進(jìn)入主機間冷系統(tǒng)冷卻，每臺機組設(shè)計6個扇區(qū)，每個扇區(qū)16個冷卻三角，每臺機組散熱面積為893443m2，間冷塔換熱總面積為1786886m2。每臺機組三臺閉式增壓循環(huán)水泵，將凝汽器冷卻排汽的主機循環(huán)水經(jīng)過增壓后送入間冷塔各扇區(qū)進(jìn)行冷卻，冷卻后的主機循環(huán)水通過間冷塔各自回水管回至1、2號機凝汽器繼續(xù)冷卻機組排汽，從而形成一閉式循環(huán)。在火力發(fā)電廠中，冷卻塔及循環(huán)水系統(tǒng)作為一個冷端重要的設(shè)備，其冷卻效果和安全可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機組的安全運行，因此，冷卻塔及循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠發(fā)電機組關(guān)系到機組經(jīng)濟性的一個重要系統(tǒng)。2．現(xiàn)狀間冷塔主機循環(huán)水管道初始設(shè)計無法滿足單機運行全塔12扇區(qū)運行狀態(tài)，根據(jù)機組這兩年運行狀態(tài)，夏季工況單機運行時間逐年增加。按照初始設(shè)計，單機運行只能投入本機的6個扇區(qū)，造成了停運機組6個扇區(qū)的冷卻面積浪費，并且停運機組在扇區(qū)百葉窗全關(guān)的情況下，也不可避免的形成漏風(fēng)，減少投運扇區(qū)的抽吸力，造成投運扇區(qū)通風(fēng)量減小，進(jìn)一步降低換熱效果，使主機循環(huán)水溫降減小，機組真空下降，降低機組效率。主機循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)有供回水聯(lián)絡(luò)門，分別設(shè)置于循環(huán)泵入口聯(lián)絡(luò)管及出口聯(lián)絡(luò)管，聯(lián)絡(luò)電動閥各串聯(lián)設(shè)計兩個聯(lián)絡(luò)門確保嚴(yán)密，閥門內(nèi)徑為DN1800，該聯(lián)絡(luò)門設(shè)計為傳統(tǒng)設(shè)計，能起到的兩機循環(huán)水并聯(lián)的作用。兩機扇區(qū)回水（出水）母管需新增裝兩串聯(lián)電動聯(lián)絡(luò)閥，用于全塔配水，閥門改造完成后2021年4月完成電動閥調(diào)試工作。單臺機組循環(huán)水系統(tǒng)有三臺循環(huán)泵可高、低速切換運行，高速485rpm，每小時耗電量530kw.h；低速425rpm每小時耗電量370kw.h，集控運行人員根據(jù)不同季節(jié)及機組負(fù)荷運行兩臺或三循環(huán)泵，無明確的能耗對比試驗，只是憑經(jīng)驗進(jìn)行。3．循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行預(yù)期效果3.1單機運行，實現(xiàn)間冷塔全塔配水提高機組凝結(jié)器真空。在夏季一臺機組運行、一臺機組備用時，通過新增設(shè)聯(lián)絡(luò)管與聯(lián)絡(luò)門，達(dá)到單機運行時也可投入最多12個扇區(qū)同時運行，相當(dāng)于增加一倍的換熱面積；從而達(dá)到降低進(jìn)入凝結(jié)器的循環(huán)水溫度，提升機組真空降煤耗的效果。單機12扇區(qū)全部投入與6扇區(qū)投入時相比，循環(huán)水溫升吸熱量均可被扇區(qū)冷卻下來，至少可以平均降低4℃，主機循環(huán)水溫度降低4℃相對于汽輪機排汽溫度也會下降4℃，按照排汽溫度下降4℃計算，夏季工況真空至少平均增加2kPa。按照超臨界機組1kPa真空對應(yīng)1.2g煤耗計算，2×1.2=2.4，每1kw.h可節(jié)省2.4g煤耗，這僅是按照最低限度計算值，若試驗后提高的真空值高于2kPa則產(chǎn)生的節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該值。3.2優(yōu)化機組循環(huán)泵運行方式，實現(xiàn)最佳能效。當(dāng)機組負(fù)荷一定時，間冷塔扇區(qū)換熱效果不變的情況下，對于影響凝結(jié)器真空（排汽壓力）的主要因素是循環(huán)水量。在此情況下，增加循環(huán)水流量可以提高凝汽器真空，但是循環(huán)水泵流量增加會引起循環(huán)水泵功率也增加，只有當(dāng)循環(huán)水流量的增加使汽輪機的增發(fā)功率大于循環(huán)水泵增加的電功率時，增加循環(huán)水泵的流量對機組的經(jīng)濟性才是有利的。通過每臺機組三臺循環(huán)泵優(yōu)化運行，根據(jù)負(fù)荷的不同，合理利用高、低速泵運行，試驗出最佳運行方式，也就是最佳效率，從而降低煤耗或減少循環(huán)泵耗電率。4．間冷塔扇區(qū)回水聯(lián)絡(luò)閥設(shè)備改造及費用在1、2號機間冷塔扇區(qū)冷水回水管路加裝一路聯(lián)絡(luò)管，加裝串聯(lián)兩個蝶閥，串聯(lián)加裝兩個蝶閥是防止蝶閥不嚴(yán)密造成冬季串水，閥門位置見下圖，閥門尺寸DN1800，管路尺寸與閥門尺寸相符，相應(yīng)增加兩個蝶閥控制機構(gòu)（液壓或電動），配套電源與DCS傳輸點。

單機停運期間，在位于間冷塔西部塔外地面以下兩管道間地面開挖，結(jié)合停運一臺機組時加裝該機組側(cè)相應(yīng)循環(huán)水管路與閥門，當(dāng)停運另一臺機組時加裝另一側(cè)循環(huán)水管路與閥門，熱工將閥門控制接入DCS系統(tǒng)，2021年4月閥門調(diào)試完成，全部改造完成共投入成本46萬元。全塔配水示意圖（以2號機運行，1號機停機為例）5．循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化試驗5.1單機運行全塔配水試驗全塔配水試驗從2021年5月21日至27日，2號機組運行自帶本機6個扇區(qū)后，帶停運的1號機不同數(shù)量扇區(qū)進(jìn)行試驗，經(jīng)對各負(fù)荷段進(jìn)行試驗，全塔配水操作運行正常，試驗達(dá)到預(yù)期效果，循環(huán)水溫度降低4--6度左右，真空提高2--5.5kPa，見表1；從表2曲線圖可看出全塔配水后機組真空提高效果明顯。由于全天氣溫是不斷變化的，試驗值與實際值略有偏差，但試驗時基本控制在一個小時內(nèi)進(jìn)行全塔配水前后真空值對比，偏差不會太大?？傮w來看，機組負(fù)荷越高真空提高值越大，全塔配水效果越好，低負(fù)荷提高2.5kPa左右，高負(fù)荷5kPa左右，經(jīng)濟效益顯著。表1：全塔配水試驗數(shù)據(jù)表序號負(fù)荷MW2號機真空kPa2號機運行循泵1號機投入扇區(qū)數(shù)2號機凝結(jié)器水側(cè)進(jìn)水溫度℃出水溫度℃115781.28A、C036.844.2215783.4A、C430.237321083.98B、C628.537.5421081.54B、C033.642.6530378.34A、B、C638.749.2630273.66A、B、C045.255.6734777.49A、B、C640.951.8832572.0A、B、C046.857.7表2：全塔配水運行機組在不同負(fù)荷段與未全塔配水時同負(fù)荷下真空提高曲線圖5.2循環(huán)泵優(yōu)化試驗根據(jù)機組負(fù)荷情況對156MW、175MW、250MW、280MW、310MW、350MW幾個工況下，分別啟動一高一低速泵、兩高速泵、兩高一低三臺泵進(jìn)行的2號機組真空變化記錄。機組負(fù)荷穩(wěn)定30分鐘情況下，分別啟動一高一低速泵、兩高速泵、兩高一低三臺泵記錄運行循泵臺數(shù)變化后機組真空變化，至少在循泵運行臺數(shù)變化20分鐘以上真空穩(wěn)定后再記錄。依據(jù)輪臺電廠空冷機組耗差分析表：廠用電率1%影響煤耗3.3g/kw.h，真空1kpa影響煤耗1.2g/kw.h，各負(fù)荷段試驗值見表3可知：5.2.1.滿負(fù)荷兩高一低真空提高降低的供電煤耗大于循泵升高的耗電率影響的供電煤耗，約降低煤耗約0.42g/kw.h；5.2.2.310MW兩高一低比兩高速泵運行降低煤耗約0.26g/kw.h；5.2.3.280MW負(fù)荷下兩高比一高一低速泵運行降低煤耗約0.14g/kw.h；三臺泵比兩高速泵運行反而增加煤耗約0.17g/kw.h；5.2.4.250MW負(fù)荷下兩高一低比兩高速泵運行增加煤耗約0.37g/kw.h；兩高速比一高一低速泵增加0.02g/kw.h；5.2.5.175MW負(fù)荷以下循泵運行一高一低比較經(jīng)濟，運行兩高速泵耗電率升高較多，煤耗約上升0.11g/kw.h；5.2.6.156MW低負(fù)荷時兩臺低速泵運行經(jīng)濟，運行兩高速泵耗電率升高較多，煤耗約上升0.09g/kw.h；表3：156MW至350MW負(fù)荷下循環(huán)泵運行方式影響煤耗表序號負(fù)荷MW循泵運行情況真空提高值kPa真空影響煤耗g/kw.h耗電率變化%耗電率影響煤耗g/kw.h總體影響煤耗g/kw.h13502高1低3臺泵對比2臺高速泵0.650.780.110.36-0.4223102高1低3臺泵對比2臺高速泵0.60.720.120.4-0.3232802高1低3臺泵對比2臺高速泵0.220.260.130.430.1742802臺高速泵對比1高1低速泵0.280.340.060.2-0.1452502高1低3臺泵對比2臺高速泵0.250.30.150.50.262502臺高速泵對比1高1低速泵0.180.220.060.2-0.0271752臺高速泵對比1高1低速泵0.180.220.10.330.1181561高1低速泵對比2低速泵0.20.240.10.330.096、循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行成果6.1單機全塔配水成果根據(jù)各負(fù)荷段記錄的循泵不同臺數(shù)運行情況時的真空變化值，依據(jù)西安熱工院性能試驗后提供的輪臺電廠空冷機組耗差分析表（廠用電率1%影響煤耗3.3g/kw.h，真空1kpa影響煤耗1.2g/kw.h），通過同負(fù)荷下增加運行泵臺數(shù)升高的耗電率而增加的供電煤耗和提高真空降低的供電煤耗進(jìn)行分析。350MW超臨界機組真空每提高1kPa降低煤耗1.2g/kw.h,平均提高真空按3kPa計算降低煤耗3.6g/kw.h。根據(jù)上年度單機運行平均61%負(fù)荷率每月電量為1.36億kWh，每月可節(jié)省燃煤1.36×108×3.6g=4.896×108g=489.6t燃煤，平均每天16.32噸煤。上年度5、6、7、8、9、10六個月份中單機運行78天，計算得出2021年度節(jié)省燃煤16.32×78=1276.96t標(biāo)煤，按照標(biāo)煤價每噸410元計算，全年單機運行期間至少節(jié)省52.35萬元，一年收回設(shè)備改造投資。全塔配水在設(shè)備小改造的情況下順利實現(xiàn)了單機運行機組節(jié)能降耗的目地，實現(xiàn)設(shè)備改造投資一年成本回收，今后每年節(jié)約燃煤費用50萬元以上。6.2機組循環(huán)泵優(yōu)化運行成果根據(jù)試驗制定了循環(huán)泵優(yōu)化運行原則：300MW負(fù)荷以上循環(huán)泵三臺泵運行；250MW負(fù)荷以上負(fù)荷，兩臺高速泵運行；175MW至250MW負(fù)荷一高一低兩臺循環(huán)泵運行；156MW負(fù)荷時兩低速泵運行。2021年全年負(fù)荷率在61%，共發(fā)電29.93億千瓦時，循環(huán)泵優(yōu)化運行后，平均降低廠用電率約0.1%，折合降低煤耗0.33g/kw.h，全年節(jié)省燃煤約1100噸，按照標(biāo)煤價每噸410元計算，循環(huán)泵全年優(yōu)化運行至少節(jié)省45萬元燃煤費用。循