摘要：闡述了凝汽器與循環(huán)水泵聯(lián)合改造的必要性，對某600 MW等級機組凝汽器與循環(huán)水泵的聯(lián)合改造進行了分析。實踐數(shù)據(jù)表明：循環(huán)水泵改造可在保證電機不變的前提下，流量增加10%以上，效率提升至87%，相當于增加了13%凝汽器余量;改造后的凝汽器背壓可降至4.7 kPa以下。

關鍵詞：凝汽器;循環(huán)水泵;聯(lián)合改造;效率;背壓

0 引言

近年來，我國電力供應能力持續(xù)增強，電力需求增速逐步放緩，加上煤電企業(yè)加大環(huán)保治理投入力度，煤炭價格上漲，各地不斷推進的電力用戶直接交易進一步壓低了煤電上網(wǎng)電價，國內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)的發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，這對火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗工作提出了更高、更嚴的要求[1]?！睹弘姽?jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》（以下簡稱《行動計劃》）中，已對600 MW及以上機組提出了明確要求：“到2020年，改造后平均供電煤耗低于300 g/kWh”[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，600 MW等級亞臨界機組總容量約占全國火電裝機總容量的11%，且其標準煤耗高于全國火電機組平均煤耗，因此，研究600 MW等級亞臨界機組的節(jié)能改造工作具有重要意義[3]。

凝汽器是火力發(fā)電廠冷端系統(tǒng)的核心設備，節(jié)能潛力巨大。對于亞臨界600 MW等級機組而言，凝汽器壓力每升高1%，汽輪機的平均汽耗量將增加1%～2%[4]。據(jù)有關資料統(tǒng)計，目前國內(nèi)機組凝汽器運行真空度普遍達不到設計要求，一般相差1 kPa以上，夏季工況下更加突出，一般機組與設計值相差1.5～2.5 kPa[5]。研究顯示，凝汽器的換熱效率、循環(huán)水流量等是影響凝汽器真空度的重要因素[6-7]。

1 凝汽器與循環(huán)水泵聯(lián)合改造的必要性

凝汽器本體設計上提高換熱效果的基本措施就是增加換熱面積。對于凝汽器改造項目，凝汽器殼體不變，管板尺寸不變，即使冷卻管長度勉強加長，也會因為與喉部不匹配而難以起到明顯作用，因此，只能靠增加冷卻管數(shù)量來增加換熱面積。在管板大小受限的情況下，要保證管束的換熱系數(shù)達到HEI標準，布管數(shù)量是有限的，過多地增加冷卻管數(shù)量只會導致管束布置不合理，只增加了換熱面積，實際卻沒有提高換熱效果，甚至可能起反作用。因此，在保證管束優(yōu)化的前提下，凝汽器通過本體改造來增加換熱面積是有限的，進一步提高凝汽器性能的最有效措施就是優(yōu)化改造循環(huán)水泵。

2 循環(huán)水泵改造分析

針對某600 MW等級機組，配套3臺1600HTCX4型循環(huán)水泵，電機為2 500 kW，改造前的循環(huán)水泵技術參數(shù)：Q=27 396 m3/h，H=21.81 m，n=373 r/min，η=84%。

該機組一般采用雙泵運行模式，極少用3泵運行，一機雙泵運行時的數(shù)據(jù)：壓力0.2 MPa，電流268 A，溫差10 ℃。

經(jīng)測量，現(xiàn)場泵裝置情況如下：泵吸入口中心距1 m，泵吐出口中心壓力0.2 MPa，泵吐出口中心距2.25 m。

經(jīng)計算，雙泵運行揚程為20 m，檢查流量、揚程，功率取機房實際運行數(shù)據(jù)反算效率Pa=QHg/η，得出：Q=8 m3/s，H=20 m，η=73%，Pa=2 147 kW。

根據(jù)現(xiàn)有資料得出，雙泵運行時流量8 m3/s，效率72%，考慮測量誤差，效率估計78%，比理論效率降低了7個百分點，低效且耗能。

因此，需對泵進行整體更換，不用更換電機。改造后雙泵運行技術參數(shù)：Q=8.5 m3/s，H=20.5 m，n=373 r/min，η=87%，效率提升9%，流量上升超過10%。

3 凝汽器聯(lián)合循環(huán)水泵改造方案分析

本文對凝汽器布管方式進行改造，針對不同管徑的冷卻管進行優(yōu)化設計。不同管徑冷卻管方案對比如表1所示。

OD25方案為保證設計壓力達4.9 kPa，相對改造前增加了換熱面積2 360 m2，此時冷卻水流速為1.75 m/s，對不銹鋼管來說屬于較低的流速。若繼續(xù)增加換熱面積，會導致流速進一步降低，換熱效果不明顯。為防止水阻增加過多，OD22方案以保持2 m/s冷卻水流速為設計原則。由于流速下降，OD25方案的水阻相比改造前明顯減小，即實際運行中由于阻力減小，循環(huán)水流量會有所增加;OD22方案則相反，實際運行中循環(huán)水流量會低于計算值。

兩個方案的水阻相差16 kPa，即相當于揚程相差1.6 m，實際運行揚程為20 m，即揚程差距8%，在水泵電機功率相同的情況下，實際流量差距也約為8%。

循環(huán)水泵改造后的情況類似，OD22方案由于水阻相比改造前增加過多，因此實際運行水量與計算值差距較大;OD25方案水阻與改造前差距很小，因此水量計算值與實際運行值差距較小。

綜上所述，OD25方案能夠與循環(huán)水泵改造相匹配，循環(huán)水流量增加10%，凝汽器壓力從4.9 kPa降至4.66 kPa，相當于增加了13%凝汽器余量。

4 結語

本文對某600 MW等級機組凝汽器與循環(huán)水泵的聯(lián)合改造進行了分析，得出了如下結論：

（1）循環(huán)水泵改造可保證在電機不變的前提下，流量增加10%以上，效率提升至87%，相當于增加了13%凝汽器余量。

（2）綜合布管優(yōu)化設計、水泵優(yōu)化改造、凝汽器改造，改造后的凝汽器背壓可降至4.7 kPa以下。

[參考文獻]

[1] 史衛(wèi)剛，孟云社，郭民，等.600 MW機組凝汽器改造方案與實踐[J].汽輪機技術，2018，60（4）：315-317.

[2] 國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部、國家能源局關于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的通知：發(fā)改能源〔2014〕2093號[A].

[3] 任淵源，黃琪薇，田家平，等.600 MW級亞臨界機組凝汽器雙背壓節(jié)能改造研究[J].發(fā)電技術，2019（S1）：14-19.

[4] 葛曉霞，繆國鈞，鐘澎，等.雙壓凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運行[J].動力工程，2009，29（4）：389-393.

[5] 蔣文，胡清，寧玉琴，等.某600 MW機組冷端系統(tǒng)優(yōu)化及應用研究[J].汽輪機技術，2017，59（1）：63-64.

[6] 王學棟，袁建華，曲建麗，等.330 MW機組凝汽器改造的數(shù)值模擬及性能分析[J].汽輪機技術，2010（2）：150-154.

[7] 張煒光，葉學民，吳瑞濤.600 MW機組凝汽器性能分析與循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].電站系統(tǒng)工程，2012（6）：59-62.

收稿日期：2020-06-15

作者簡介：蔣文（1986—），男，四川成都人，碩士，高級工程師，研究方向：火力發(fā)電廠節(jié)能環(huán)保。