馬巖昕，馬越

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江省齊齊哈爾市161000)

供熱機組循環(huán)水系統(tǒng)冬季節(jié)能優(yōu)化運行措施

馬巖昕，馬越

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江省齊齊哈爾市161000)

針對某發(fā)電廠冬季循環(huán)水系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題，闡述了300 MW供熱機組循環(huán)水系統(tǒng)的組成及作用，分析了循環(huán)水入口溫度對主機真空的影響，提出采取彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置與擋風板雙向調整等冬季節(jié)能優(yōu)化運行措施，解決了循環(huán)水系統(tǒng)耗電量大的問題。實施此節(jié)能措施后節(jié)約大量的綜合廠用電，對機組經濟運行起了重要的作用。

300 MW供熱機組;循環(huán)水系統(tǒng);綜合廠用電;彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置

0 引言

某發(fā)電廠安裝2臺300 MW供熱機組，于2007年建成投產。該廠循環(huán)水系統(tǒng)由4臺循環(huán)水泵組成，其中2、3號循環(huán)水泵為雙速泵，功率為1 600，1 000 kW;電流為199，137 A;轉速為496，425 r/min。2臺機組各設2臺凝汽器，正常運行當機組負荷大于60%時，采用2臺循環(huán)水泵供1臺機組的運行方式。為了節(jié)約廠用電，自2009年冬季開始，循環(huán)水系統(tǒng)采用2臺低速循環(huán)水泵供2臺機的運行方式。本文介紹該電廠循環(huán)水系統(tǒng)的組成、工作原理、運行中存在的問題及改進方法，提出冬季供熱機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行措施［1］。

1 循環(huán)水系統(tǒng)的組成及工作原理

循環(huán)水系統(tǒng)由冷卻水塔、循環(huán)水泵、清污機、膠球沖洗系統(tǒng)、凝汽器及有關設備組成，每臺機組配2臺循環(huán)水泵，容量為2×60%，循環(huán)水泵在設計條件下連續(xù)運行。

在額定工況(rated conditions，RC)下，夏季冷卻倍率為60倍，春、秋季為51倍，冬季為36倍。夏季、冬季分別按1臺機配2臺循環(huán)水泵、1臺機配1臺循環(huán)水泵方式運行，春、秋季改為2臺機配3臺高速循環(huán)水泵方式運行。循環(huán)水系統(tǒng)流程:嫩江江岸泵→反應沉淀池→冷卻水塔→攔污柵及清污機→循環(huán)水泵→液控出口蝶閥→凝汽器及輔機(板式換熱器及水環(huán)式真空泵等)→循環(huán)水壓力回水管→冷卻水塔(蒸發(fā)一部分)［2］。

凝汽器型號為N—17000—8;形式為單殼體，對分雙流程、表面式;冷卻面積為17 000 m2;其上部與汽機排汽缸采用柔性連接(彈性補償節(jié))［3］。

膠球清洗系統(tǒng)中的主要設備包括收球網、膠球循環(huán)泵、裝球室、分匯器、噴球器、手動球閥等［4］。

循環(huán)水泵的主要作用是將冷卻水送入凝汽器內，冷卻水吸收在汽輪機內做完功的蒸汽的汽化潛熱，使其凝結成水后，再返回到冷卻水塔，進行往返循環(huán)使用。循環(huán)水泵是保證凝汽式汽輪機安全、經濟運行的重要設備，其運行工況的優(yōu)劣直接影響發(fā)電廠的安全性和經濟性［5］。

因此，保持循環(huán)水泵在最佳工況下運行，是降低綜合廠用電率的最有效辦法。循環(huán)水系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

2 存在的問題及冬季節(jié)能優(yōu)化運行措施

2.1 存在的問題

冬季2臺機組的真空一直在-0.097 5 MPa以上，而300 MW供熱機組的最佳真空是-0.095 MPa，凝汽器的最佳真空對指導汽輪機組的運行具有非常重要的意義。機組在冬季工況下運行，冷卻水溫很低，與其他季節(jié)相比，同樣的冷卻水量可以達到更高的凝汽器真空。若凝汽器真空高于機組的最佳真空，就白白消耗了循環(huán)水泵的部分功率而毫無收益，造成綜合廠用電的浪費［6］。

2.2 冬季節(jié)能優(yōu)化運行措施

(1)該電廠供熱系統(tǒng)彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置管道外徑為1 219 mm，2根熱網供熱管道外徑均為1 000 mm。供熱期間負荷為250 MW，鍋爐的主蒸汽流量為960 t/h，再熱蒸汽進入中壓缸的進汽量為747.12 t/h，汽輪機的排汽量為(539.99+31.85)t/h，熱網最大抽汽量(負荷250 MW時)為450 t/h，因LV最小只能關至30%，所以排入凝汽器的蒸汽量大約為370.12 t/h。冬季時循環(huán)水的冷卻倍率是36。采用上述數(shù)據可以算出:循環(huán)水的冷卻倍率=循環(huán)水量/排入凝汽器的蒸汽量=36.1。

由此可見，通過彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置的調節(jié)以保持機組的最佳真空是可行的。

(2)從10月15日至11月15日及次年的3月15日至4月15日，采用2臺機組啟動2臺高速循環(huán)水泵及循環(huán)水回水上雙塔運行方式。此時2臺機組的冷卻水塔還沒有投擋風板，凝汽器水側入口溫度一般為16～20℃，溫度還是較高的。白天負荷為250 MW，2臺機的真空為-0.093 6 MW左右;夜間負荷為210 MW，2臺機的真空為-0.095 MW左右。為了保證機組在最佳真空下運行，采用2臺高速循環(huán)水泵供2臺機組的運行方式。

(3)從11月15日至次年3月15日，此時室外結冰，冷卻水塔投擋風板。用冷卻水塔擋風板控制凝汽器入口溫度為10～15℃，并相應減少冷卻水量，采用啟動2臺低速循環(huán)水泵供2臺機組及循環(huán)水回水上雙塔運行方式，使凝汽器的真空接近于-0.095 MPa的最佳真空。

(4)在室外溫度下降較多，需要投大量擋風板以防止掛冰太多時，凝汽器的水側入口溫度相應增加到13～17℃，這時就要調節(jié)2臺機組的彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置(改變汽輪機的排汽量)的開關位置，在保證熱網供熱溫度及不影響機組負荷的情況下，減小低壓缸的排汽量，控制機組達到-0.095 MPa的真空。

總之，當室外溫度下降較少，冷卻水塔結冰不嚴重時，用擋風板控制凝汽器入口溫度為10～15℃，并及時調節(jié)凝汽器的循環(huán)水量，以保證凝汽器的真空接近于最佳最空-0.095 MPa。當室外溫度下降較多，冷卻水塔結冰嚴重時，用擋風板控制凝汽器入口溫度為13～17℃，同時調節(jié)彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置，減小低壓缸的排汽量，控制機組達到-0.095 MPa的真空。

(5)運行人員每2 h檢查1次清污機，使雜草、填料、小石子等雜物不進入凝汽器，以免凝汽器水側出入口溫差大，一旦發(fā)現(xiàn)溫差大于規(guī)定值，立即清掃凝汽器，從而保證凝汽器的真空為最佳真空［7］。

(6)供熱期間膠球沖洗系統(tǒng)每5天投入1次，投入膠球數(shù)量是凝汽器冷卻水管數(shù)的10%～12% (700～1 400個)，膠球收球率在98%以上。一旦發(fā)現(xiàn)凝汽器端差超過規(guī)定范圍，應增加膠球的投入次數(shù)，直至凝汽器的端差達到規(guī)定值，避免因凝汽器的端差大而影響機組的最佳真空［8］。

(7)機組供熱運行時，在保證供熱溫度、流量的前提下，對于不同機組負荷，調節(jié)彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置的開度，以保證凝汽器達到最佳真空，計算試驗結果如表1所示。減少;另一方面，由于循環(huán)水溫度降低，傳熱對數(shù)平均溫差增大，傳熱量增加，前者對傳熱的影響小，后者對傳熱的影響比前者大得多。因此，循環(huán)水溫度降低以后，總的傳熱量增加，即排汽量一定的情況下，凝汽器的真空顯著提高［9］。

(8)機組供熱運行時，在保證供熱溫度、流量的前提下，機組負荷及彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置的開度一定時，通過拆裝檔風板，改變凝汽器入口冷卻水溫度對凝汽器真空的影響，如表2所示。

循環(huán)水溫度對汽輪機凝汽器真空的影響很大，循環(huán)水溫度降低以后，白鋼管的平均溫度降低，白鋼管兩側的水膜平均溫度也更低，傳熱系數(shù)降低，傳熱量

3 效益分析

經采用上述節(jié)能措施后，在保證機組最佳真空運行的同時，既節(jié)約了大量的廠用電，又降低了冷卻水塔的結冰量，同時減少了每年冷卻水塔的維護費用，經濟效益顯著。

該電廠從安全方面考慮在一般情況下，夏、春、秋季為2臺機組配4臺高速循環(huán)水泵運行，冬季為2臺機組配3臺高速循環(huán)水泵運行?，F(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)運行方式:冬季為2臺機組配2臺低速循環(huán)水泵運行;春、秋2季短，為2臺機組配3臺高速循環(huán)水泵運行;夏季為2臺機組配4臺高速循環(huán)水泵運行［10］。下文進行原循環(huán)水系統(tǒng)運行方式與采用節(jié)能措施后運行方式的經濟比較計算［11-13］。

高速泵運行時平均電流約為177 A，低速泵運行時平均電流約為118 A。

按1臺高速2臺低速循環(huán)水泵和1臺高速1臺低速循環(huán)水泵各運行50天計算，采用節(jié)能措施后的循環(huán)水系統(tǒng)運行方式較原運行方式可節(jié)省廠用電約182.99萬kW·h;按成本電價0.37元/(kW·h)計算，可節(jié)省費用67.7萬元。

按冬季2臺低速循環(huán)水泵運行150天計算，采用節(jié)能措施后的循環(huán)水系統(tǒng)運行方式較原運行方式可節(jié)省廠用電約183.21萬kW·h;按成本電價0.37元/(kW·h)計算，可節(jié)省費用67.8萬元。

4 結論

通過分析該電廠供熱機組循環(huán)水系統(tǒng)的組成和工作原理，及運行中存在的問題，并借鑒其他電廠循環(huán)水系統(tǒng)設計和運行經驗，在此基礎上，提出該電廠供熱機組循環(huán)水系統(tǒng)冬季節(jié)能優(yōu)化運行分析結論。

(1)供熱機組在冬季供熱期間2臺機組運行時可啟動2臺低速循環(huán)水泵，將凝汽器的入口溫度控制在12～15℃。

(2)通過調節(jié)彈簧蓄能快速關閉調節(jié)裝置，改變汽輪機進入凝汽器的蒸汽量，使真空達到-0.095 MPa是能實現(xiàn)的。

(3)冬季采用2臺低速循環(huán)水泵供2臺機組的運行方式，將節(jié)約大量的綜合廠用電，對機組經濟運行起非常重要的作用。

［1］李玉生.熱力系統(tǒng)節(jié)能［M］.北京:中國電力出版社，2008: 19-26.

［2］李青.火電廠節(jié)能和指標管理技術［M］.北京:中國電力出版社，2006:36-45.

［3］雷銘.發(fā)電節(jié)能手冊［M］.北京:中國電力出版社，2005:25-29.

［4］鄧建玲.火力發(fā)電廠節(jié)能評價體系［M］.北京:中國電力出版社，2005:59-62.

［5］陸燕蓀.火力發(fā)電設備技術手冊［M］.北京:中國電力出版社，2007:301-309.

［6］梁瑞廷.集控運行［M］.北京:中國電力出版社，2011:98-103.

［7］鐘清.汽輪機設備及系統(tǒng)［M］.北京:中國電力出版社，2011: 201-209.

［8］汪玉林.汽輪機設備運行及事故處理［M］.北京:中國電力出版社，2006:236-239.

［9］劉愛忠.汽輪機設備及運行［M］.北京:中國電力出版社，2003: 301-362.

［10］徐玉華.汽輪機運行值班員［M］.北京:中國電力出版社，2006: 452-478.

［11］龔顧前.1 000 MW超超臨界機組循環(huán)水系統(tǒng)設計建議［J］.電力建設，2008，29(1):91-91.

［12］楊志，龍國慶.基于逐月運行節(jié)能優(yōu)化的1 000 MW火電機組循環(huán)水泵配置［J］.電力建設，2012，33(10):59-62.

［13］李欣.燃機單循環(huán)電廠循環(huán)水冷卻方式的選擇［J］.電力建設，2009，30(3):67-69.

(編輯:楊大浩)

Energy-Saving Optimization Measures for Circulating Water System Operation of Heating Unit in Winter

MA Yanxin，MA Yue
(Heilongjiang Qiqihar，China Huadian Corporation Thermoelectric Co.，Ltd.，Qiqihar 161000，Helongjiang Province，China)

According to the winter operation problem of circulating water system in a power plant，this paper expounded the composition and the function of circulating water system in 300 MW heating unit，analyzed the influence of circulating water’s inlet temperature on host vacuum，proposed the energy-saving optimization measures in winter which was applying quick closing-adjusting device of spring energy storage and bidirectional adjustment of wind shield，as well as solved the problem of large power consumption of circulating water system.After the implementation of the energy-saving measures，it can save large integrated auxiliary power，which plays a key role in the economic operation of the unit.

300 MW heating unit;circulating water system;integrated auxiliary power;quick closing-adjusting device of spring energy storage

TM 621

A

1000－7229(2014)01－0114－04

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.022［HT］

2013-07-28

2013-09-18

馬巖昕(1968)，男，本科，工程師，從事發(fā)電廠節(jié)能、汽輪機、化學運行技術管理方面的工作，E-mail:hdmayanxin@126.com;

馬越(1993)，女，本科，技術員，從事英語翻譯工作，E-mail: hdyuzhenhui@126.com。