循环水系统节能改造及运行方式优化

第32卷第3期华电技术Vol.32 No.32010年3月Huadian TechnologyMar. 2010循环水系统节能改造及运行方式优化侯昭湖,杨建平,石振勤(华电包头发电有限公司,内蒙古包头014013)摘要:对华电包头发电有限公司 '1. "2机组循环水系统的运行方式及循环水泵、水塔.凝汽器有关参数进行了分析和研究;对'4. *2循环水泵电动机进行了高、低速改造并实施投运。依据冬季机组负荷偏低的特点,进行了循环水系统方式的优化，在原来“两机三泵”运行方式的基础上,成功实现了“两机一泵”的运行方式,取得良好的经济效益。关键词:循环水泵;电动机;节能改造;运行方式;优化中图分类号:TK 223.5文献标志码:A文章编号:1674 - 1951 (2010)03 -0073 -04环水泵流量,33480 m'/h;循环水泵扬程,26.75 m;0引言循环水泵转速,370 r/ min;循环水泵效率,88. 4% ;循为了执行国家及华电集团公司的节能政策适环水泵轴功率,2757.9 kW。应冬季机组调峰的需要和积极推进节能挖潜工作，循环水泵电动机型号, YKSL3000 - 16/2150 -1;华电包头发电有限公司技术人员对1、"2 600 MW循环水泵电动机功率,3000kW;循环水泵电动机电机组循环水系统设备进行分析、研究,将*4.*2循.压,6000 V ;循环水泵电动机电流,368 A;循环水泵电环水泵电动机改为高低速电动机,于2009年9月.动机转速,372 r/ min;循环水泵电动机绝缘等级,F。29日完成了改造工作,经过调试后正式投入运行。凝汽器型号,N-38000-4;冷却面积,38000随后,根据华电包头公司冬季机组低负荷运行方式m2 ;凝汽器形式,双壳体、双背压、双进双出、单流及冷却水塔防冻要求,对循环水系统运行方式节能程、横向布置;冷却水量,69680Vh;凝汽器平均背压进行理论研究和科学判断。2009年11月3日,利(绝对压力),0.0049MPa;水室设计压力(绝对压用'1机组停机机会对'1.*2 机组循环水系统冬季力),0.5MPa;凝汽器铜管总根数,42508根;冷却介“两机-泵"方案进行试验,取得了成功,使1台循.质,循环水;凝汽器冷却水温,20 C(最高33C)。环水泵可在冬季保证2台机组400 MW的正常运2循环水泵电动机高低速改造及投运行,节约了大量厂用电。2.1循环水泵电动机高、低速改造原因及可行性研究1循环水 系统运行方式及参数2.1.1改造 原因华电包头发电有限公司一期2台600 MW亚临(1)包头地区每年10月15日至次年4月15日界燃煤湿冷机组各配用1座6500m2自然通风冷却为采暖期,采暖时间长达6个月且环境温度较低，在塔,中央配水井的配水管中心标高为12. 33 m,总冷冬季单机单泵运行方式下,真空最低83 kPa,真空最却水流量(包括辅助冷却水流量)为66960Vh;每台高达89.6kPa,造成水塔人口循环水温偏低,水塔结机组配2台长沙水泵厂生产的同功率的定速循环水冰严重(在冬季挡风板全挂且水塔旁路门稍开的情泵。系统设计在"1、'2冷却水塔塔池及*2、*3循环况下),2台机组循环水泵电耗达到厂用电水泵入口前池之间均设联络门,在"1、'2机组循环的1.3%。泵出口供水母管设计循环水母管联络门,可以均衡(2)进入采暖期后，由于内蒙古电网供热机组*1. *2冷却水塔水位,以保证"1、*2机组循环水系运行,纯凝汽火电机组开始调峰,华电包头公司采暖统的联络运行方式。设计运行方式为冬季“一- 机一期平 均月负荷70%左右,造成机组循环水量偏大，泵"、夏季“一机两泵”春秋季“两机三泵”。循环水循环水泵电耗率增加。系统图如图1所示。(3)国内已有很成熟的循环水泵电动机高低速*1、"2机冷端设备参数如下:改造中国煤化工循环水泵形式,88LKXA -26. 8立式斜流泵;循2.1.2MH(,电叨L从还以旭的、口双据C.NMH&据。电动机双速收稿日期:2009-11-06改造前、后数据见表1。●74●华电技术第32卷图。单的内(十9Fi1.收球网: 2.装球室: 3.来 自凝结水系统: 4.开式水系统:5.收球网: 6.装球室: 7.来自凝结水系统: 8.开式水系统;9.41~14循环水泵: 10.年1~4清污机: 1.41自然通风冷却塔: 12 2自然通风冷却塔: 13.溢流放水全雨水井:14.溢流放水至雨水井: 15. 由中水系统来: 16.由循坏水补112水泉来“14图1 '1. '2机组循环水系统圄表1 电动机双速改造前、后参数对'4、"2循环水泵电动机进行高低速改造。在"1、*2极数机组循环水系统分开运行方式下，于2009-09-30 T项目16极(原来)18极(改造后)00:40,投入'4循环水泵低速电动机运行,运行工况良额定功率/kW30002100好。*4循环水泵高低速运行时参数见表2。额定电压/V6000表2'4循环水泵高速电动机和低速电动机运行参数额定电流/A36858负荷/真空/循环水泵凝汽器水温/C额定转速/(r●min-')372301W kPa电流/A人口 出口功率因数0.770.734循环水泵高速400 84.24 36815.65 29.22效率/%93.292.8°4循环水泵低速400 83.78 2686.28 32.12最大转矩/倍1.8偏差0 0.641000.53 2.90启动转矩/倍1.0.02.3循环水 泵高低速改造后的节能效果启动电流/倍6.5(1)以冬季单机单泵低速两机运行方式下,全年(2)循环水泵应用双速电动机驱动的经济性、运行 180d,每天24h计算,高低速运行节约电量为应用性分析。改造前具有代表性的运行方式为冬季W =/3U(4 -12)cos0t =7x6.3x(368 -6个月“两机两泵"高速运行和春秋季3个月采用268) x0.73 x24x 180 x2 =688.216435(万kW●h)。“两机三泵"高速运行,炎热季节的3个月采用“两(2)以春秋季、夏季“两机三泵”、“两机四泵”,机四泵”高速运行。循环泵应用双速改造后,冬季6在1台循环水泵低速运行方式下，全年低速运行个月“两机两泵”低速运行和春秋季3个月采用“两100d,每天24h计算,节约电量为机三泵”高.低速配合运行,炎热季节的3个月采用W2 =√3U(4 -1)cosOt =/3x6.3x (368 -“两机四泵”高、低速配合运行,节约电费67万元左268) x0.77 x24 x 100 =201. 646368(万kW●h)。右。由于采用双速电动机,不但提高了循环水泵的(3)以全年总发电量58亿kW .h计算,全年节效率,增加循环水系统运行的灵活性,而且满足冬季约的电量电费和降低的厂“用电率分别为机组循环水的供水需要,减少水塔结冰,节约厂用中国煤化工: 688. 216435 +电。因此,该方案切实可行。201.HCNMHGh);2.2循环水泵电动机高低速改造后的运行全平下约电贸=下约电量x电价=由于华电包头发电有限公司4台循环水泵在正常889. 862 803 x0. 2849 = 253.521 9126(万元);运行中电流大小不同，*2、 '4循环水泵电流偏大,于是全年降低的厂用电率=全年节约电量+全年总第3期侯昭湖,等:循环水系统节能改造及运行方式优化●75●发电量=6855 976.48 +5 80000000=0.0 15(% )。3.1.3处理 危险因素的对策根据以上分析，华电包头发电有限公司采取了3“ 两机一泵”运行方式优化及实施严格的防范措施，制订了《冬季“两机- -泵"运行方3.1该方案可行性及试验过程中的危险因素分析式调整措施》，进行人员培训并责任到人。3.1.1该方案的可行性分析3.2该方案的执行步 骤及注意事项由于该运行方式在国内电厂从来没有应用过且3.2.1该方案的执行步骤风险性较大,对此,华电包头发电有限公司组织专题(1)选择在'1、2机组400MW左右低负荷时会进行研究讨论和论证,认为该方案具有可行性。进行调整试验。(1)由于包头地区冬季在2台机组平均负荷(2) '1、*2机组正常运行，凝汽器真空均在8560%的情况下,真空最低83 kPa,真空最高达89.6 kPa以上,"1、 '4循环水泵运行(1台高速泵和1台kPa,再加之“两机一泵" 运行时,2台水塔淋水密度低速循环泵),循环水出口母管压力保持在0.20降低,通风量增大，在负荷不变的情况下,凝汽器真MPa。空不会下降太大,估计在3kPa左右。(3)保持'1、*2冷却水塔塔池联络- -次、二次(2)由于循环水流量的偏斜运行会造成没有循门 和循环水泵前池联络一次、二次门开启。环水泵运行的机组冷却水塔水位快速上升,出现溢(4)保持'1、*2 机组循环水出口母管联络一流;另一台循环水泵运行的水塔水位会快速下降,造次、二次门开启。成缺水。根据2009年7月份'1、"2机组循环水系(5) *1、2冷却水塔塔池水位在1.5 ~1.7m之间。.统“两机三泵"方式分析(水塔水位偏差10cm), '1、(6)检查关闭'1. *2冷却水塔旁路门。'2水塔水位偏差不会超过25 cm,若保持试验前水(7) *2 机组启动*3 循环水泵运行(高速泵),位在1.7m左右,估计不会出现水塔溢流和缺水保持“两机三泵”的运行方式，注意循环水泵出口压现象。力和电流稳定,水塔水位正常。(3)由于1、*2机组循环水系统没有循环水流(8) '1机组停止'1循环水泵运行(高速泵),量表,根据中国华电集团公司动力技术研究中心保持2机组*3、*4循环水泵“两机两泵"的运行方2009年7月"1水塔性能试验数据得知，单台循环式。如果机组系统运行正常,该方式下短时停留,防水泵运行,流量为43 776 m'/h(设计流量33 480止造成1. *2水塔水位发生较大偏差。m'/h) ,这样,在单台循环水泵运行的瞬间,2台机组(9)立即停止*4循环水泵运行(低速泵),循环循环水流量平均减少35%。根据循环水泵工作原水出口母管压力应不低于0.15MPa,密切注意监视理,循环水泵不会过电流，*1、*2机组真空将会下*1、*2 机组真空下降速度。如果真空急剧下降,应降3kPa左右。立即启动"1循环水泵运行,监视*1. *2冷却水塔水(4)在负荷不变的情况下，由于机组循环水量位变化情况。的减少,将会造成机组排汽缸温度的上升。根据真(10)如果 *1、*2机组真空能够稳定在82 kPa空下降的程度和水塔冷却效果的加强综合分析比以上, '1. *2冷却水塔水位能够保持稳定,投入*1.较,估计排汽缸温度会缓慢上升7C左右,与夏季机*4循环水泵联锁,就地检查*3 循环水泵运行情况组排汽缸温度42 C情况下进行了比较,不会造成机良好。组排汽缸*3、 *4、'5、*6轴承振动增大。(11)如果“两机一泵"运行方式能够保持稳定3.1.2该方案的危险因素 分析运行,应根据循环水温度及'1、"2冷却水塔挂冰情由于该方案目前没有成功的运行经验,理论分况挂水塔挡风板,防止水塔严重挂冰。析缺少科学数据,笔者分析的危险因素如下:3.2.2该方案执行过 程中的注意事项(1) "1. *2机组真空下降较快,造成1台机组(1)在启、停循环水泵时,必须做好联系工作,“低真空”停机;派专人就地检查循环水泵运行情况及出口蝶阀动作(2)由于水塔水位的不平衡,造成水塔出现溢情况。流和缺水现象;中国煤化工后,应就地检查'1、(3)排汽缸温度上升,造成机组"3、'4、'5、"6 '2MHCNMH(午过高或大幅度降轴承振动增大;低,如不让心他小出月同ux生大量溢流或塔池(4)循环水泵启、停时出口碟阀易出现卡涩,造水位降至1.2m以下,应立即恢复原方式运行。成循环水的倒流,“低真空"跳机。(3)当采用“两机~泵”运行方式且任意机组真●76●华电技术第32卷空发生急剧下降并降至80kPa时,应立即恢复原运(6)做好防止机组跳闸的事故预想。行方式。3.3“两机一泵” 方案的实施(4)当采用“两机-泵"运行方式且任意塔池水2009年11月3日晚高峰后,利用"1机组停机位升高发生大量溢流或塔池水位降至1.2m以下机会,对该方案进行了实施,实践结果表明,该方案时,应立即恢复原方式运行。安全可靠,机组运行稳定,成功实现了冬季循环水系(5)注意2台机组排汽缸温度及3、*4、*5、"6统“两机一泵"的运行方式,节约了厂用电。试验轴瓦的轴承振动。前后各种参数变化见表3。表3试验前、后各种参数变化负荷/真空/ 循环水压/ 水塔水循环水泵凝汽器人、出排汽缸项目运行方式机组MW kPaMPa位/m电流/A口水温/C温/C试验前°1高速/4低_ '180 86.600.201.7831212.00/20. 4028.7速泵运行3087. 191.712612. 0/22.0028.0'11786.301.853212. 00/26.1429.0试验后"3 高速泵运行2307 85.640. 1815.00/30.8036.53.4“两机一泵"方案实施后参数及节能效果分析联。因此,在冬季“两机- -泵"运行方式下,其中1由于此次试验在*1机组停机时进行，*1机组台机组的2台循环水泵停运,不能联锁备用，保证机负荷偏低,但从运行稳定后的机组真空判断，如果保组安全。对此,华电包头公司将进行研究,尽量实现持2台机组经济真空82kPa以上,2台机组负荷均'1、"2机组4台循环水泵之间的联锁。可保持在400MW以上,不但适合该地区冬季机组(2)何时启动第2台第3台第4台循环水泵真空的变化，也适应内蒙古电网冬季机组负荷率低的问题。此次试验在低负荷下进行,机组的真空相的情况。今后将利用"1机组小修启动时,对单泵运对较高,针对后面出现的机组负荷增加等情况及夏行方式下，'1、"2机组的最大负荷进行试验。通过季运行等问题进行了研究,制订1套措施,指导运行历年电网负荷和该地区的环境温度,该方式可在冬人员依次启动第2台第3台、第4台循环水泵。季运行至少3个月以上。以全年发电量58亿kW●h计,冬季2台机保4结论证70%负荷运行3个月,节省1台低速循环水泵功综合，上述分析可知,华电包头发电有限公司对循率为例进行计算,则节能效果如下:环水泵电机进行高低速改造及冬季采用“两机-泵"全年节约电量=2100 x24 x3 x30 =453. 6000的循环水优化运行方式是成功的.可行的,节省了大(万kW●h);全年节约电费=全年节约电量x电价=量厂用电,降低了厂用电率,取得了较好的经济效益。(编辑:王书平)4 536000 x0. 2849 = 129. 2306(万元);全年降低厂用电率=全年节约电量+全年总发作者简介:电量=4536000 + 5 800000000 =0.08%。侯昭湖(1959- -) ,男,山东泰安人,副总经理，高级工程3.5“两机一泵"方 案实施后存在的问题师,工学硕士,从事电厂安全生产管理方面的工作。(1)循环水泵之间联锁问题。华电包头发电有杨建平(1974- -) ,男,陕西扶风人,工程师.从事汽轮机限公司循环水泵联锁为"1、"2泵互联, '3、"4泵互运行管理和节能管理方面的工作。(上接第61页)再未出现明显的漏水情况,说明该命。同时,建议通过进-步完善蝴蝶阀开关自动控处理方法是正确的。为了处理该缺陷,对引水系统制回路,更换行程开关及固定支架等,提高蝴蝶阀工进行了3次充放水,浪费了大量的时间、人力和物作的可靠性。力,仅放空引水系统弃掉的水量就少发电约5686(编辑;白银雷)kW●h。鉴于蝴蝶阀活门上的密封圈老化、磨损严中国煤化工重,部分地方已开裂,且已接近自然寿命,安全性已作者简IHCNMHG_大为降低，建议择机更换，并尽量选用优质的高弹沈苷晖( 1975-),另,陕四渭用人,工程师,从事国际水性耐久性的橡胶密封圈,提高止水的效果和使用寿电项目EPC及水力发电设备成套技术方面的工作。