600 MW机组循环水和真空系统运行优化

600MW机组循环水和真空系统运行优化发电设备(2009N0.3)A辅机技术600MW机组循环水和真空系统运行优化海新,张林1,王兴平2,刘向民2,黄功文2(1.上海吴泾第二发电有限任公司,上海200241;2.上海发电设备成套设计研究院,上海200240)摘要:针对循环水系统和真空系统对发电机组运行经济性影响的问题,对600MW机组循环水系统和真空系统优化运行方式作了对比。通过试验、数值计算和理论分析,对循环水温、循环水量、凝汽器特性、低压缸排汽压力等多种因素对机组负荷及经济性的影响进行了综合研究,并提出600MW机组循环水泵在不同循环水温下的经济运行方式关键词:汽轮机;凝汽器;循环水温;真空度;机组负荷中图分类号:TK267文献标识码:A文章编号:1671-086X(2009)03-0191-03Operation Optimization of the circulating Waterand Vacuum System of 600 MW Power UnitsXU Hai-xin, ZHANG Lin', WANG Xing-ping, LIU Xiang-ming, HUANG Gong-wen(1. Shanghai Wujin No. 2 Power Generation Co, Ltd, Shanghai 200241, China;2. Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240, China)Abstract: Considering the influence of circulating water and vacuum system on operation economy ofpower generating units, various optimized operational modes for the circulating water and vacuum system of600 Mw power units were compared. By a series of experiments, numerical simulation and theoreticalanalysis, how the circulating water temperature, water volume, condenser's characteristics as well asdischarge pressure of low pressure cylinder effect the unit load and economy are comprehensively studiedwhile economical operation modes for 600 Mw units proposed at different circulating water temperaturesKeywords: steam turbine; condenser: circulating water temperature: vacuum degree: unit load某电厂安装有2台亚临界600MW汽轮发循环水泵的运行台数达到运行经济性最佳。并电机组,每台机组配有1台凝汽器、2台循环水泵对循环水泵运行方式的影响因素,如煤发热量、和3台真空泵。循环水系统采用闭式冷却系统,煤价和气候变化等进行了研究,提出了今后运行通过自然通风冷却塔冷却。为提高机组运行的中需要注意的冬季极限背压和循环泵启停等经济性,电厂对机组的循环水系统和真空系统进问题。行综合优化运行,根据不同循环水温度和机组不经过试验分析,提出机组循环水温在16~28同负荷,设备不进行任何改造的情况下,提出循℃两机三泵运行,在16℃以下两机两泵运行,在环水泵运行的合理方式,降低运行煤耗28℃以上两机四泵运行的建议。通过一系列的试验和理论计算分析,提出切实可行的机组循坏水系统和真空系统运行优化1运行优化试验及计算分析方案。在不同的季节和负荷条件下,合理地增减中国煤化工最据网调要求CNMHG收稿日期:2008-10-23作者简介:徐海新(1962-)男,工程师从事发电厂运行管理和经济计划管理工作发电设备(2009N0.3600MW机组循环水和真空系统运行优化决定的,对于电厂而言实际上就是定功率运行(1)600MW负荷下变背压试验。循环水泵是定速运行,调节的手段主要就是增减(2)500MW负荷下变背压试验。泵的运行台数,所以循环冷却水的流量不是连续(3)400MW负荷下变背压试验。变化,而是阶跃式变化。考虑到上述情况,需要(4)300MW负荷下变背压试验进行经济收益分析来进行系统运行优化。5)冬季600MW、500MW、400MW和300在某一负荷下,根据循环水泵不同运行方MW下循环水系统和真空系统的特性试验。式,如两机四泵、两机三泵和两机两泵,得到不同(6)春季600MW、500MW、400MW和300的凝汽器压力然后分别计算对应的机组煤耗。MW下循环水系统和真空系统的特性试验。减少循环泵运行台数而增加的上网发电量的收(7)夏季600MW、500MW和400MW下益与由于背压升高而增加燃煤量的成本之差就循环水系统和真空系统的特性试验。是减少循环水泵运行台数的实际经济收益。(8)冬季循环水泵运行方式试验。目前国内一般的做法是根据循环水泵不同(9)春季循环水泵运行方式试验运行台数,得到在某一负荷下的不同的凝汽器压(10)夏季循环水泵运行方式试验。力,然后根据变背压曲线,计算发电机输出电功通过以上一系列试验,得到的机组主要运行率的减少值。计算由于循环水泵耗功减少值与特性如图1~6发电机输出功率减少值的差值,最大的差值对应的循环水泵运行台数,就是在该循环水温度下的最佳运行工况。这种做法是基于最佳背压的理20000论,对经济性考虑不足10000为了确定最佳循环水泵运行台数,进行下列个试验及计算:(1)通过机组在不同负荷下的一系列变背压试验,求得机组微增出力与背压的数学表达循环水温式。提高机组背压的方法是通过改变循环水量,图1600MW负荷时两机三泵运行经济性并放入适量空气进入凝汽器,如在真空系统中选(与两机四泵比较)40000择一个合适的疏水门,缓慢打开该阀门放空气至凝汽器。(2)通过在不同季节时各工况的循环水泵10000试验,确定各工况循环水流量大小和循环水泵耗功。2000030000(3)通过在不同季节时各工况的凝汽器性能57l113试验,确定凝汽器的实际性能并作为基准性能。循环水温户根据基准性能和以上试验的数据,建立凝图2600Mw负荷时两机二泵运行经济性汽器真空数学模型。改变循环水温和循环水流(与两机两泵比较)量,根据变工况计算对凝汽器真空数学模型进行修正,得到循环水温度改变后对应的凝汽器真空。20000减少循环泵运行数量,会引起凝汽器真空降低,机组的功率会减少。但由于节约了循环水泵1000的总耗功,当循环水泵减少的耗功大于机组功率中国煤化工2减少值时,这一负荷下就存在一个最佳真空CNMHG根据计算分析的需要,对实际运行的机组进贝何叫啊饥二汞廷仃经济性行了下列试验(与两机四泵比较600MW机组循环水和真空系统运行优化发电设备(2009No.3)20000机两泵运行;17~29℃宜两机三泵运行;29℃以上宜两机四泵运行(见图3、图400MW负荷时,循环水温在19.5℃以下宜两机两泵运行;19.5~31.5℃宜两机三泵运行;31.5℃以上宜两机四泵运行(见图5、图6)400.00300MW负荷全年运行总时间很短,可以参7911315171921照400MW负荷情况处理。4500Mw负荷时两机三泵运行经济性由于目前电厂绝大部分时间负荷都是在400(与两机两泵比较)MW以上,如果都按照600MW负荷时的循环水泵经济运行方式(两机两泵运行100天,两机三泵运行80天,两机四泵运行120天)估计,与全年两机四泵运行相比,净增加发电收入270~380多2000万元;与全年两机四泵和两机三泵运行相比,净10000增加发电收入180~250万元。100003循环水泵优化运行结果循环水温C图5400MW负荷时两机三泵运行经济性从实际试验数据来看,循环水泵运行方式优(与两机四泵比较化在循环冷却水温度处于中低温时的经济效益潜力最大。循环水温度在两机四泵切换点温度(指4台循环水泵同时运行的经济温度)以下,可以称之为中低温。两机四泵的切换点的温度越高,挖掘经济效益的潜力越大;两机四泵的切换点的温度越低,挖掘经济效益的潜力相对减少50000影响循环水泵运行方式的因素有煤的发热60000l131517192123量、煤价、机组热耗、气候变化等。目前计算分析循环水温是按照标煤发热量进行的,煤发热量降低,两机图6400MW负荷时两机三泵运行经济性四泵的切换点温度随之降低。煤价升高,两机四(与两机两泵比较泵切换点温度降低;煤价降低,两机四泵切换点循环水泵优化运行方式温度升高。机组热耗增加,两机四泵切换点温度降低;机组热耗降低,两机四泵切换点温度升高。600MW机组两机三泵运行与两机四泵运行年平均气温升高两机四泵切換点温度就降低。相比,循环水温为23~30℃时,当经济收益为正除了热耗以外,其他都属于市场因素和自然时说明两机三泵运行合理;当其经济收益为负时条件,不受电厂运行控制。但电厂可以去做的说明两机四泵运行较合理(见图1)。是:(1)降低并维持现有的热耗水平;(2)在选煤600MW机组两机三泵运行与两机两泵运行的时候,选择煤发热量与煤价之比较高的,这样相比,循环水温为11~19℃时,当其经济收益为两机四泵运行的切换点温度会相对较高。负时说明两机两泵运行合理;当其经济收益为正时说明两机三泵运行合理(见图2)。4建议考虑到煤的发热量不足、煤价上涨及试验的冬季由于循环水温低,汽轮机背压也低。循准确性等因素0M负荷时循环水温在6℃环水中国煤化工时机组的背压以下宜两机两聚运行:16-28℃宜两机三泵运约为LCNMHG(4.9Pa)。随行;28℃以上宜两机四泵运行着循坏水温的继续变低,背压还会降低。但背压00MW负荷时,循环水温在17℃以下宜两下转第218页)发电设备(2009N0.3)130t/h燃生物质锅炉过热器管子腐蚀原因分析置的四级过热器管束壁温也最高腐蚀也最严金属氯化物和硫化物汇聚浓缩形成新的更严重重,再次说明管壁温度高是造成腐蚀的原因的腐蚀。改善燃烧状态,降低管子内、外壁温差;加强7结语吹灰减少灰分在过热器管子表面的粘结;加强燃烧调整,减少汽温超温现象和减少减温水用燃生物质燃料锅炉过热器管表面腐蚀与燃量降低不完全燃烧损失等均可降低腐蚀的程料的组成和管壁温度等条件有关。壁温过高引度。另外还必须加强对过热器壁温的监督起金属中碳化物的快速析出,造成腐蚀的条件参考文献燃料中SO,及碱性金属(如K、Na)氯化物会使发生腐蚀的温度更低,腐蚀更为严重。腐蚀从表面[1岑可法.锅炉和热交换器的积灰结渣、磨损和腐蚀的防止原开始,由于氧化层的脱落会沿晶界向内部扩展理与计算[M].北京:科学出版社,1994.最后引起管材的开裂泄漏12[2]龚洵洁.热力设备的腐蚀与防护[M].北京:中国电力出版社,1998管壁上的积灰、结垢会使壁温增高,并使碱(上接第193页)降低到极限真空后,发电机输出功率不但不会增泵,或者优先停掉负荷小的机组所属的循环加,汽轮机热耗还会增大,这是因为蒸汽在末级水泵动叶膨胀能力用完,凝结水温度的降低,反而使低压回热抽汽量增大,导致热耗增加。考虑到末参考文献:级蒸汽湿度随着背压降低而增大,建议负荷在[1 J ASME.PTC12.2-1998 Performance test code on steam450MW以上时,极限背压应为4.4kPa左右;负surface condensers[S]. New York: The American Society荷450MW以下时极限背压应为39kPa左右。of mechanical Engineers, 1998.[2] ASME. PTC6-2004 Steam turbines performance test codes除了一机一泵运行工况外,当出现上述极限背压[S]. New York: The American Society of Mechanicai Engi时,如果水温还要降低,就可减少循环水泵的运neers. 2005行台数。[3]国际公式化委员会.水和水蒸汽性质参数IFC公式[M].北在增减循环水泵运行台数时,还需要注意当2台机组负荷基本相同时应优先启停热耗较刘向民,王兴平上海果第二发电有限责任公司2×60低的机组所属的循环水泵;当2台机组负荷相差备成套设计研究院,2007较多时,应优先启动负荷大的机组所属的循环水上接第207页)(5)单元控制器仿真软件和组合逻辑功能软件是针对电站DCS系统的工程运用情况研发4结语的软件。单元控制器仿真软件是在没有实际硬现在TD6000系统已经在从50MW到300件的情况下能将组态逻辑下载到仿真软件环境MW机组上安全稳定运行,以后将会在更大的机中进行运行,方便DCS系统调试T作;组合逻辑组上中国煤化工根据市场需求功能软件能将多个逻辑功能块重新组合成一个不断CNMHG自动控制市场独立的新功能块,可以避免DCS工程上重复绘制发展的逻辑功能一致的控制逻辑。