趙偉光，劉明遠，王 豐，王 野

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國電大連莊河發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 莊河 116431）

專論

國產(chǎn)超臨界600 MW汽輪機冷端優(yōu)化運行方式的確定

趙偉光1，劉明遠2，王 豐2，王 野1

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國電大連莊河發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 莊河 116431）

對國產(chǎn)超臨界600 MW汽輪機在開式冷卻方式下，通過海水溫度、負(fù)荷、潮位、循環(huán)水泵運行臺數(shù)和轉(zhuǎn)速的變化試驗，得到相應(yīng)機組熱耗率、廠用電率和供電煤耗值，為機組冷端優(yōu)化運行方式的確定提供參考。

循環(huán)水泵；熱耗率；供電煤耗

大連莊河發(fā)電有限責(zé)任公司1號汽輪機組為超臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，型號為CLN600-24.2／566／566，額定功率為600 MW。采用海水冷卻方式，其設(shè)計循環(huán)水溫度為18℃，循環(huán)水流量為61 800 t／h，凝汽器溫升為10.2℃，配有2臺循環(huán)水泵（1臺變頻泵、1臺定速泵）；凝汽器型號為N-32000-1，采用雙殼體、雙背壓、雙進雙出、雙流程、橫向布置結(jié)構(gòu)。由于地處黃海北部，全年海水溫度在18℃以下達200余天，利用海水溫度在冬、春季比較低的情況下，使該機組在保證開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)壓力正常的前提下，在不同負(fù)荷、不同海水溫度、不同潮位、不同循環(huán)水泵運行臺數(shù)及轉(zhuǎn)速時，確定最佳冷端運行方式，以提高機組運行經(jīng)濟性。對此選擇海水溫度為1℃、10℃、14℃和16℃時，進行循環(huán)水泵不同運行方式試驗［1］，通過機組熱耗率、廠用電率和供電煤耗變化，確定最佳冷端運行方式。

1 主要冷端設(shè)備設(shè)計指標(biāo)

汽輪機組在純凝汽工況下的技術(shù)參數(shù)和性能見表1。

表1 凝汽器、循環(huán)水泵及變頻器主要技術(shù)參數(shù)［2］

2 冷端優(yōu)化試驗結(jié)果及特性分析

2.1 試驗結(jié)果

冷端優(yōu)化試驗是在海水溫度為1℃、10℃和14℃時，在不同負(fù)荷、不同循環(huán)水泵運行方式和潮位下進行的。由于循環(huán)水泵運行臺數(shù)、轉(zhuǎn)速變化，使循環(huán)水量和汽輪機背壓發(fā)生變化，在保證負(fù)荷不變的情況下，主汽流量、鍋爐燃煤量及輔機電耗將發(fā)生變化，最終引起機組綜合經(jīng)濟指標(biāo)——供電煤耗發(fā)生變化［3］，試驗結(jié)果見表2。

表2 海水溫度為1℃、10℃、14℃時不同負(fù)荷試驗結(jié)果

2.2 單泵與雙泵運行圖確定

根據(jù)表2，在不同海水溫度、不同負(fù)荷、單泵轉(zhuǎn)速最大（370 r／min）時得到最佳經(jīng)濟指標(biāo)值。繪制不同海水溫度和負(fù)荷時，循環(huán)水單泵與雙泵運行分界曲線見圖1。

圖1 1號機組循環(huán)水泵優(yōu)化運行圖

由圖1曲線可擬合得到單機在不同海水溫度和負(fù)荷時，循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化曲線方程式：

式中 WC——發(fā)電機端功率，MW；

tW——凝汽器入口海水溫度，℃。

由擬合方程可得，在設(shè)計循環(huán)水溫度為18℃時，循環(huán)水泵單泵與雙泵運行分界點為346.43 MW，即使低于這一負(fù)荷值運行，單泵也必須在額定轉(zhuǎn)速（370 r／min）下運行［4］。

2.3 單泵運行中的變頻工況優(yōu)化確定

由于1號汽輪機組在冬、春季循環(huán)水溫度較低，通常采用A循環(huán)水泵變頻方式調(diào)整循環(huán)水量，以達到節(jié)能降耗目的。變頻循環(huán)水泵在不同循環(huán)水溫度、不同轉(zhuǎn)速下所對應(yīng)的負(fù)荷曲線見圖2。

圖2 1號機組單臺循環(huán)水泵優(yōu)化運行曲線

由圖2可見，當(dāng)負(fù)荷越高時，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速所調(diào)整的范圍越小，當(dāng)負(fù)荷達600 MW、海水溫度為1℃時，單臺循環(huán)水泵運行時的轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速（370 r／min）。

為了保證開式冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水壓力，在單臺循環(huán)水泵運行中，特別是在海水溫度和循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速較低的情況下，B凝汽器循環(huán)水出口門將關(guān)小［5］。當(dāng)海水溫度為1℃，負(fù)荷為300 MW、480 MW、600 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度分別控制在20%、36%和41%；當(dāng)海水溫度為10℃，負(fù)荷為300 MW、400 MW、500 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度分別控制在29%、40%和72%；當(dāng)海水溫度為14℃，負(fù)荷為300 MW、400 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度均控制在56%。在不同海水溫度下，運行人員可根據(jù)圖2曲線查得不同海水溫度、負(fù)荷下所對應(yīng)的最佳單臺循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，達到機組節(jié)能降耗目的。

2.4 雙泵運行時變頻泵最佳方式確定

當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速在300 r／min以下時，機組經(jīng)濟性明顯降低，特別是當(dāng)海水溫度升至14℃時，廠用電率明顯升高，所以雙泵并列運行時，變頻泵轉(zhuǎn)速不能低于300 r／min。由圖1中的雙泵最佳運行區(qū)域，在不同海水溫度、不同負(fù)荷、循環(huán)水泵不同組合方式下［6］，繪制機組在500 MW和600 MW負(fù)荷時，雙泵運行時變頻循環(huán)水泵在不同海水溫度下得到的最佳運行轉(zhuǎn)速見圖3。

圖3 1號機組雙泵運行中變頻循環(huán)水泵優(yōu)化運行曲線

由圖3可見，在額定負(fù)荷（600 MW）、循環(huán)水溫度為10℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉(zhuǎn)速為320 r／min；當(dāng)負(fù)荷為500 MW、循環(huán)水溫度為12℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉(zhuǎn)速為310 r／min；按照600 MW和500 MW 2條平行曲線間距進行延續(xù)可得，在400 MW負(fù)荷、循環(huán)水溫度為14℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉(zhuǎn)速為300 r／min。

2.5 海水潮位對循環(huán)水泵運行方式影響

1號機組冷端優(yōu)化試驗是在不同海水溫度、不同負(fù)荷、不同循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速下進行，在低循環(huán)水流量時還要受到凝汽器出口門開度的影響。通過觀察試驗過程，海水潮位也對試驗結(jié)果產(chǎn)生了一定影響。電廠附近海域最高潮位為6.66 m，最低潮位為0.68 m，在同一循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速、同一負(fù)荷、同一水溫狀態(tài)下，高潮位比低潮位循環(huán)水泵入口壓力高、循環(huán)水流量大、供電煤耗低［7］，見表3。

表3 海水溫度為16℃、負(fù)荷為370 MW時不同潮位試驗結(jié)果

3 結(jié)論

a.在海水溫度低于18℃時，循環(huán)水泵可按圖1（單泵與雙泵）優(yōu)化運行圖進行調(diào)整。

b.在海水溫度低于15℃，采用單泵運行時，可按圖2確定最佳循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速。

c.為保證開式冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水壓力，當(dāng)海水溫度為1℃，負(fù)荷為300 MW、480 MW、600 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度分別控制在20%、36%和41%；當(dāng)海水溫度為10℃，負(fù)荷為300 MW、400 MW、500 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度分別控制在29%、40%和72%；當(dāng)海水溫度為14℃，負(fù)荷為300 MW、400 MW時，B凝汽器循環(huán)水出口門開度均控制在56%；當(dāng)采用雙泵運行時，B凝汽器循環(huán)水出口門控制在全開。

d.當(dāng)海水溫度高于10℃、機組負(fù)荷高于500 MW時，采用雙泵運行方式比單泵運行方式經(jīng)濟。此時變頻泵轉(zhuǎn)速不得低于300 r／min，可按圖3確定最佳轉(zhuǎn)速。

e.兩機循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門開通后，在海水溫度為10℃時，采用兩機兩泵運行方式（1臺機帶600 MW負(fù)荷，另1臺機帶300 MW負(fù)荷），循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速均為額定轉(zhuǎn)速（370 r／min）時全廠經(jīng)濟性最好。當(dāng)海水溫度在10℃以下時，可根據(jù)汽輪機背壓和排汽溫度，按設(shè)計值適當(dāng)調(diào)整循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速。

［1］ 李 敬，魏運剛.循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化方法試驗分析［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（7）：11-13.

［2］ 冀玉春.循環(huán)水泵的節(jié)能改造理論與應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（2）：18-20.

［3］ DL／T 904—2004，火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算方法［S］.

［4］ 趙偉光，顧炎生.華能大連電廠循環(huán)水泵最佳運行方式的確定與分析［J］.東北電力技術(shù)，1992，13（3）：6-10.

［5］ 張艾萍，張衛(wèi)紅，曹麗華，等.汽輪機冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化及故障診斷系統(tǒng)［J］.汽輪機技術(shù)，2006，49（5）：383 -385.

［6］ 王洪志.循環(huán)水泵不同組合運行方式對節(jié)能的影響［J］.汽輪機技術(shù)，1993，36（3）：48-50.

［7］ 馬立恒，王運民.火電廠凝汽式汽輪機冷端運行優(yōu)化研究［J］.汽輪機技術(shù)，2010，53（2）：137-140.

Determination of Cold?end Optimization Operation for Domestic Supercritical 600 MW Steam Turbine

ZHAO Wei?guang1，LIU Ming?yuan2，WANG Feng2，WANG Ye1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.GD Power Dalian Zhuanghe Power Generation Co.，Ltd.，Zhuanghe，Liaoning 116431，China）

The variations of heat rate，station service power consumption rate and net coal consumption rate were obtained by the ex?periment of different seawater temperature，load，tide level，number and revolution of running circulating water pump for domestic su?percritical 600 MW steam turbine that running under open cooling way，which providing the basis and methods for cold?end optimiza?tion operation.

Circulating water pump；Heat rate；Net coal consumption rate

TK267

A

1004-7913（2015）06-0001-03

趙偉光（1955—），男，學(xué)士，高級工程師，主要從事汽輪機節(jié)能技術(shù)研究工作。

2015-03-01）