基于1036MW机组循环水系统的节能分析

第35卷第2期电站辅机Vol. 35 No. 22014年6月，Power Station Auxiliary EquipmentJun. 2014文章编号: 1672-0210(2014)02 0024-04基于1036MW机组循环水系统的节能分析林少国,黄玲燕,江永(华能海门电厂,广东汕头515132)摘要:应用理论 分析和试验分析相结合的方法,针对火电机组汽轮机、凝汽器、循环水泵和管网系统的主要特性和相互之间的制约关系进行了分析。通过对1 036 MW机组循环水系统的运行优化和改造循环泵的控制系统,提出了多种优化运行的组合方案,获得循环水系统优化后的运行方式。综合煤价和电价进行比较后,已在百万机组的冷端实现了较大深度的节能降耗,在变流量时获得了最佳的节能控制。关键词:百万千瓦;机组;冷端;优化;循环水泵;凝汽器;节能;降耗中图分类号:TK227文献标识码:BEnergy Saving Analysis based on the Circulating Water Systemin 1036 MW UnitsLIN Shao guo, HUANG Ling yan, JIANG Yong(Huaneng Haimen Power Plant, Shantou 515132 ,Guangdong Province, China))Abstract: The main features of the thermal power unit steam turbine, condenser, circulating pump and pipe networksystems and mutual restriction have been analyzed combining theoretical analysis with experimental analysis.Through optimization of the circulating water system and transformation of circulating pump in 1 036 MW units,several combination programs for optimized operation have been made and optimized operation mode of circulatingwater system has been achieved. After comparing coal and electricity price, a great amount of energy saving andconsumption reduction has been achieved at the cold end of million units; the best energy- saving control of thevariable flow has also been obtained.Key words: million kilowatts; unit; cold end; optimization; circulating pump; condenser; energy saving; consumptionreduction接采用了不锈钢材质的弹性膨胀节,凝汽器与设备0概述基础采用刚性支撑,即在凝汽器中心点为绝对死点，华能海门电厂采用超超临界1 036 MW汽轮机在凝汽器底部四周采用聚四氟乙烯作为支撑台板，组,汽轮机型号为N1036 - 25. 0/600/600。该机组当凝汽器壳体受热时，壳体能向四周顺利膨胀,同为超超临界.--次中间再热.单轴四缸四排汽、冲动时,还考虑了凝汽器抽真空时产生的吸力对低压缸凝汽式，设计额定功率为1 036. 5 MW。凝汽器为双体的受力影响。流程、双壳体、表面型、壳体与水室为全焊接结构的在不同季节里,该电厂循环水的环境温度差超单背压凝汽式,凝汽器的布置形式能使低压缸与凝过17C,而且机组常参与广东电网的深度调峰,最汽器的热膨胀位移减至最小。低压缸与凝汽器的连高的8调峰中国煤化工值也需至350收稿日期:2014-01-16TYHCNMH G作者简介林少国(1980-),男,大学本科.工程师.从事大型火电机组运行管理及系统优化方面的工作。24基于1036 MW机组循环水系统的节能分析电站辅机总第129 期(2014 No.2)MW。循环泵的厂用电率占0. 7%,对循环水泵进组闭冷器冷却水的进水管之间设置联络管。联络管行变速改造、叶轮优化、系统优化冷端优化等,可进的布置方式，如图1所示。这种联络管的布置可满一步达到节能的目的,特别是在循环泵的电耗与机足检修机组闭式水冷却的要求，此时就可节省1台组热力循环效率之间找到平衡点,寻找最佳循环水循环泵电机的能耗,也就是“以小代大”的作用。每泵组合运行方式,优化电厂的节能运行。台机组运行1~2年就需小修(需20~30天工期)，评价冷端系统总体工作性能的指标应当考虑两机组运行3~5年,应进行大修(40~60天工期),当方面因素的变化，既要考虑凝汽器压力变化对做功检修机组的循环水泵全停时,由运行的相邻机循环的影响，还要考虑冷端系统内泵的功率变化对厂用水供应闭冷器的冷却水。对闭冷水系统增设冷却水电的影响。只用凝汽器压力评价冷端系统的经济联络管后,在停机检修时,每天可节约3.6万度电，性不够全面，它不能准确反映冷端系统全部设备的节约效果显著。[|冷水进、网水州冷水进、网水运行状况。为此提出从冷端系统整体的角度出发，25机组循邳水联络管确定最佳真空度和循环水量，真实地反映了冷端系统的运行经济性。本文基于改造后的循环水泵进行冷端优化试验,以确定最佳循泵组合方式。1号机组2号机组该电厂1号.2号机组的凝汽器技术规范,如表-品(器)-2机&(Rm川)出」机1所示。凝汽器的换热管采用了钛管(3号.4号机组凝汽器采用超级铁素体不锈钢管,即海优管)。根闭冷水进、网川冷水进、网水据该厂区附近海水的水质情况,系统中不配置胶球图11 号、2号机组循环水联络管布图清洗装置,仅在凝汽器循环水的进水管上装设二次2循环泵的双速节能改造滤网，就能满足凝汽器进水口的防污要求。表1主机凝汽器设计技术规范根据泵类机械流体相似定律,在-一定范围内改冷却冷却水凝汽器变泵的转速,泵的效率近似不变,其性能近似关系或面积流量/压力进口温最高水为:t●h~'/kPa度/C温/CQ:/Q2 =n/n2(1)51 670115 667.723. 533H/H2 = (n/n2)2循环水压力供水管采用- -机一管制, 管材采用PI/P2 = (n/n2)*(3)预应力钢筒砼管,并采用“牺牲阳极+表面封闭涂在式(1) ~式(3)中:层”的联合防腐措施。循环水泵的型号为90LKXAQ、H和P分别为泵的转速为n时的流量、-- 18. 3的立式斜流泵，立式斜流泵的主要技术规扬程和轴功率;范，如表2所示。Qa、H2、P2分别为泵的转速为n2时的流量、扬表2循环水泵技术规范程和轴功率。从式(1)~式(3)的关系式可知,改变水泵转速项目规范轴功率/ kW2348.7调节水量,可获转速三次方的节能效果[2]。为此,该扬程/ m18.3电厂实施了循环水泵的双速改造，这种改造方案具流量/ m3●h 140 680有成本低、技术成熟、维护方便、切换灵活、可靠性高转速/ r. min370等优点。效率/%88. 1(3台泵并列运行)按照该电厂循环水泵的配套现状,通过改变循环水泵的运行台数调节凝汽器冷却水流量的变化,1系统优化单台机组拟定了8种循环水泵运行方式:一机一低机组检修时需隔离循环水系统,但闭式水系统速泵、一高速JYH中国煤化工京、二高速泵、仍有用户需求,还需要运行,但此时少量冷却水就可一高速一低CN MH G速泵,其凝汽满足闭式水的冷却要求。经过优化改造,在相邻机器循环水流量和循环水泵耗功,如表3所示。25电站辅机总第129期(2014 No. 2)表3机组8种循环水泵运行方式环泵并列运行后,因出口母管压力比原来增大，受管循环水泵流量/m’●h-'轴功率/kW道阻力的影响，1A、1B循泵的电流会略有增加(增运行方式幅为3~8A) ,但同等条件下并列泵的总电流值明显一机一低37 0371 502下降,试验数据表明,叶轮的增效改造起到了节能降机-高41 5272 117耗的作用。一机两低70 0003 323低- -高77 655 .3 8014试验计算原理一机两高85 8424 416两低一高98 6696 1684.1微增出力 与机组背压的关系一低两高105 9386783通过对机组微增出力的对应试验,在固定负荷一机三高110 4287 398下,测出机组真空度的变化对负荷的影响,得出机组运行在不同负荷下,其微增出力与真空度的关3叶轮提效的节 能改造系[3]。微增出力公式如式(4)所示:目前,循环泵的运行工况相对于设计工况有偏ONτ= f,(N,Pn)(4)差。通过对循环泵通流部分的型线进行改进,才能式(4)中: ONr为机组微增出力,kW; Pk为机提高循环泵的效率,降低泵的能耗。在克服循环水组背压，kPa;N为机组负荷,kW。的系统阻力和凝汽器循环水回水正常的前提下,尽4.2凝汽器变工况特性量降低泵的设计扬程,通过对循环水泵叶轮的优化选取机组在不同季节里多个典型的循环水温度设计,保证改造后泵实际运行效率达到预期的改造条件下进行试验,结合凝汽器冷却水进口温度、循环效果,进一步降低泵的能耗。为此,该电厂对1C循水泵变组合运行方式所对应实测的凝汽器冷却水流环水泵进行了叶轮提效节能改造,改造后的节能效量，以及凝汽器性能试验结果,得出机组实际负荷分果,如表4所示。别为500 MW、600 MW、700 MW.800 MW、900 MW.表4 1C 循环水泵叶轮提效后的节能效果1 036 MW,根据凝汽器的变工况特性,分别计算出各总电流下出口母管压力个循环水进口温度和循环水流量下的凝汽器压力。循环水泵运行工况降值0I/A|增加值 0P/MPaPk= f2(N,t,W)(5)单泵运行(IC低速)0. 001式(5)中:N为机组负荷,kW;W为冷却水流单泵运行(IC高速)25量,m3/s;l为冷却水进口温度,C。2台循泵(IC高速，230.0114.3循环水泵流量耗功1台低速)当循环水泵的运行方式分别对应8种循环水泵2台循泵运行(IC高速，27的组合方式时,实际运行情况，如表3所示，可得出1台高速)3台循泵运行(IC高速，320.013凝汽器冷却水流量和循环水泵耗功的关系式:Np,=fs(W)(6)以单台循环泵运行工况为例，改造前,高速档的式(6)中:Np为循环水泵耗功,kW。电流为245A,将泵的叶轮提效后,高速档的电流降4.4最佳运行背 压的计算为220A。在管道特性没有改变的情况下,高速档机组的最佳运行背压是以其功率、循环水进口二种工况运行后的出口压力大体相同(如表4中数温度和循环水流量为变量的目标函数,在量值上为据所示)。试验数据说明，叶轮改造提效后.在保持机组功率的增量与循环水泵耗功增量之差为最大时原来出力的基础上,能够在一定程度上降低1C循的凝汽器压力,即:F(N,t,W)=ONτ- ON,(7)环泵电机的能耗。(1)1C循泵叶轮增效改造后,降低了1C循环泵在数学意义上，当aF(N,1.W)=0时，凝汽器中国煤化工电机的能耗。在相同工况下,保持或略为增加泵的循环水流量CNMH c.即:出力,增大了循环水的流量。af(N,rkexd上二ANP(2)1A、1B低速泵与叶轮增效改造后的1C循aPknwow26