某垃圾焚烧发电厂循环水系统的优化运行方式

某垃圾焚烧发电厂循环水系统的优化运行方式韦尚正',石生春21.北京中科通用能源环保有限责任公司，北京1000802.环境保护部核与辐射安全中心,北京100082[摘要]针对生活垃圾焚烧发电厂 12 MW凝汽式汽轮发电机组的循环冷却水系统进行了系统的分析研究,提出了改进型综合成本燃料耗率法,并将其与基于最佳真空的循环水系统优化方法和考虑冷却水价格后的最大收益法进行对比分析，确定了机组在不同负荷和不同循环水进口温度下最经济的循环水泵运行组合方式,绘制出机组循环水泵的最优运行工况图。分析结果表明,改进型综合成本燃料耗率法得到的结果优于其它2种方法,它可以在最大限度内使用“1机1小泵”和“2机1小泵+1大泵”2种运行方式,从而.正确指导垃圾焚烧发电厂的经济运行。[关键词]垃圾焚烧发电;12 MW机组;循环水系统;循环水泵;优化运行方式;燃料耗率法[中图分类号] TK264.1[文献标识码] A[文章编号] 1002 - 3364(2012)12 - 0008 - 04[D0I编号] 10. 3969/j. issn. 1002 - 3364. 2012. 12. 008OPERATION OPTIMIZATION OF CIRCULATING WATER SYSTEMFOR A WASTE INCINERATION POWER PLANTWEI Shangzheng' ,SHI Shengchun21. Beiing China Sciences General Energy & Environment Co. ,Ltd. , Beiing 100080 ,China2. Nuclear and Radiation Safety Center, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100082 ,ChinaAbstract : Systematic investigation on circulating water system of the 12 MW condensing steam turbinegenerator group for a waste incineration power plant was conducted. A decision criterion，the improved技comprehensive cost fuel consumption rate method , was proposed for the system optimization,and com-pared with the optimum vacuum based circulating water system optimization method and the maximumprofit method considering cooling water price. The most economical operation mode of circulating wa-述ter pumps under different unit loads and variable inlet circulating water temperatures was determined.Furthermore , the optimal operation charts of the circulating water pumps were worked out. It showsthat,results obtained by the improved comprehensive cost fuel consumption rate method are superiorto the other two methods, so this method can be adopted to realize the plants economical operation. .Key words: waste incineration power plant; 12 MW unit; circulating water system; circulating water卷龟pump ;optimal operation ;fuel consumption rate method中国煤化工第期2收稿日期: 2012-03-24作者简介:韦 尚正(1984 -),男,广西贺州人,硕士,毕业于华北电力大学(北京)热能工程专业,现为北京甲科通用能源坏保有限责任公司热能专.MHCNMHG三业工程师。E - mail:wsz84@126. com ;.目前,我国垃圾焚烧发电的厂用电率在15%~表1汽轮机设备技术参数23%之间,仅循环水系统的电耗约占1%~2%[-2,因项目此降低循环水系统的耗电量成为降低厂用电率的关型号N12-3. 43-2.键。对此,可以采取改变循环水泵运行方式来调整循型式单缸冲击凝汽式环水流量、改善机组真空.提高机组的运行效率[5-4。额定功率/MW12经济功率/MW.6本文基于火电厂的循环水系统优化运行的判定准则，进汽压力/MPa3. 43建立了针对垃圾焚烧发电厂的改进型综合成本燃料耗进汽温度/C435率数学模型,并以某12 MW垃圾焚烧发电机组的循进汽量/t●h-1.56环水系统为例进行优化研究，为实际运行提供参考排汽压力/MPa .0. 007 (0. 006)依据。汽轮机汽耗/kg●(kW.h)-14. 568.汽轮机热耗/kJ●(kW●h)-111915. 61循环水系统优化运行的判定准则额定冷却水温度/C25最高冷却水温度/C33在火电厂中,常用于循环水系统优化运行的判定.1级抽汽压力/MPa0. 843 (0. 670)1级抽汽温度/C291 (274)准则有:基于最佳真空的循环水系统优化方法、考虑冷1级抽汽量/kg. h-'5900 (3 800)却水价格后的最大收益法和综合成本煤耗率法(-1]。2级抽汽压力/MPa0.210 (0. 161)本文综合考虑了垃圾、煤、电和水等4种不同资源的能2级抽汽温度/C162 (146)价,提出针对垃圾焚烧发电厂循环水系统优化运行的2级抽汽量/kg. h-I980(1 380)判定准则,即改进型综合成本燃料耗率b。为:3级抽汽压力/MPa0.074 5 (0. 058 4)bq= f.(bo+. Kx10*+a..*)+3级抽汽量/kg.h-14 070 (2 920)注:括号内为经济功率工况下的对应值。P。R.Dw._ R(1-f).(b+p●Rx10°+a.节.RSMsWRMsw表2凝汽器设备技术参数(1)内容式中:f为掺煤比;b0、br分别为发电用煤、垃圾耗率，分列二道制表面式kg/(kW●h);P.、P。分别为汽轮机输出功率、循环水冷却面积/m21 000泵耗功,MW;D.为循环水流量,t/h;Rs为上网电价，冷却水量/t.h-12 835元/(kW●h);R.、Rm和RMsw分别为冷却水价格、标煤水室内最大允许水压/MPa0.3单价和垃圾的处理费,元/t;a为系数(冷却水为开式循水阳/kPa26.5环时,a=1;冷却水为闭式循环时,a为冷却水的补水率)。表3循环水泵设备 技术参数2号2实例分析20SA - 22A350S26A流量/m2●h-11 368/1 980/2 304某垃圾焚烧发电厂为2台500 t/d循环流化床垃扬程/m6. 5/21.0/17.524. 7/20.4/15.7圾焚烧炉,配置2台12 MW凝汽式汽轮发电机组,其.效率/%83循环水系统均为闭式循环，单母管制,4台循环水泵并轴功率/kW133.272.8联运行。汽轮机、凝汽器及循环水泵的技术参数见必需汽蚀余量/m5.3电动机型号Y355M-6Y280M-4表1~表3,机组及循环水泵的运行组合方式所对应的电动机功率/kW60循环水流量及其耗功见表4。电压/V中国煤化工380转数/r. min-1MYHCNMHG 480数量/台.是g9表4循环水泵组合方式机组循环水泵循环水泵循环水流量循环水泵前.后组合方式组合运行方式组合方式/m3.h-1“总电耗/kW耗功差值/kW1机1泵1小泵100072.801大泵1 900133.260.41台机组运行1机2泵1大1小2 800206.072. 82大泵3 600266. 42机2泵1大1小2800(1 400) 206.0 (103. 0)3600(1 800) 266.4 (133.2) 60.4 (30. 2)2台机组运行G2机3泵.2大1小4 500(2 250) 339.2(169.6) 72.8 (36.4)2机3泵3大泵.5 400 (2 700) 399.6 (199.8) 60.4 (30.2)2机4泵3大1小 6 300(3150) 472.4 (236.2) 72.8 (36. 4)_注:假设2台机组的各运行参数均相同;括号内数据为每台机组的平均值。进行数学模型计算时相关参数的取值如下:循环水独运行,则采用1台小循环水泵;若2台机组同时运的补水率为3%;发电煤耗率为0.167 5 kg/(kW. h),行,则采取“1小泵+1大泵”的运行方式,即可获得最发电垃圾耗率为1. 368 2 kg/(kW●h);当前上网电价佳的经济效益。在全厂系统正常运行情况下,机组负为0.65元/(kW●h),标煤单价为800元/t,冷却水价荷通常在6~9MW范围内，当循环冷却水进口温度为0.5元/t,垃圾处理费取为50元/t;掺煤比为5%。低于22 C时,若1台机组单独运行,则运行1台小循应用Matlab 7.0软件结合以上数据,得出基于最环水泵;若2台机组运行，则采取“1小泵+1大泵”的佳真空的循环水系统优化方法、考虑冷却水价格后的运行方式;当循环冷却水进口温度高于32 C时,若最大收益法和改进型综合成本燃料耗率法3种判定准1台机组运行,则须运行2台大循环水泵;若2台机组则的最优运行工况,见图1.图2。运行,则须运行4台循环水泵。这与该电厂的实际运由图1、图2可见，当循环冷却水进口温度低于行情况相吻合。.18 C时,机组负荷在4~12 MW之间,若1台机组单320r3030550有28)1包28-262 C8 26-口26-\B24-想24-费24-Es 22-Al长222-A2只20罗2018 3567891011284567891011121845678910六2功率/MW技, 302 32F、D2812B 30创3013深26-观28-虽26-i 241电263E2长24-A:24E3s 20势456789101112567891011124功率/MW .注:A~1表示不同机组循环水泵运行组合方式(见表4);A~I右边的数字1~1 中国煤化工优化方法、考虑冷却水价格后的最大收益法和改进型综合成本燃料耗率法(下同)。期图1垃圾焚烧发电厂循环水系统的最.JYHCNMHG三. .... 1-61344r.---.. H1-1132325。30. -.-. G2-H2C3-D3H3-I324罗22E 22-200185678910i2185一古8910市12功率/MW图2不同循环水系统优化运行判定准则优化结果的比较另外,由图2还可见，与基于最佳真空的循环水系[参考文献]统优化方法相比,在机组负荷一定的情况下,采用改进[1] 乐俊,营从光,张辉.火电厂循环水系统优化运行研究型综合成本燃料耗率法得出的分界曲线整体上移,即[J].热力发电,2008,37(6):9- 12.相邻2种机组循环水泵运行组合方式的转换温度升2]刘哲,王松岭,王鹏.300MW机组单元制循环水系统优化运行[J].汽轮机技术,2010,52(6):475 - 477.高。而用考虑冷却水价格后的最大收益法判定的结果_3]秦攀,林闽成,叶劲松,等.循环水系统优化运行的经济分正好相反,即分界曲线整体下移,这与石书雨[4]和缪国析[J].浙江电力,2011,9:51 -60.钧[51等对火电厂循环水系统优化运行的研究结果相4]石书雨,于刚，张光.不同判定准则确定循环水系统优化反。可见,改进型综合成本燃料耗率法得到的结果优运行的分析[J].热力发电,2008,37(9):15- 18.于其它2种方法,它可以在最大限度内使用“1机1小[5]缪国钧,葛晓霞.电厂循环水系统的优化运行[J].汽轮机泵”和“2机1小泵+1大泵”2种运行方式,从而正确技术,2011.53(3) :230 - 232.指导垃圾焚烧发电厂的经济运行。6] 胡勇.闭式循环水系统的优化调度[D].北京:华北电力大学(北京) ,2011.3结语[7]贾瑞宣.电厂冷端多尺度能耗表征及控制规律研究[D].北京:华北电力大学(北京),2011.通过数学模型进行分析研究,得出垃圾焚烧发电_8]缪国钧.600MW机组循环水系统的优化[J].电站辅机，2009 ,30<4>:1-3. .厂12MW凝汽式汽轮发电机组闭式循环水系统在不9] 王玮,曾德良,杨婷婷,等.基于凝汽器压力估计算法的循同负荷、不同循环水进口温度条件下的循环水泵的最环水泵最优运行[J].中国电机工程学报, 2010, 30(14):佳运行方式，提出的改进型综合成本燃料耗率法的优7-12.化运行结果最好,更适用于垃圾焚烧发电厂,所得到的[10]卢国栋,张春发,孙燕,等.带蒸汽冷却段的加热器端差基最优运行工况图,可作为垃圾焚烧发电厂循环水系统准值变工况待性研究[J].汽轮机技术,2008,50(2):126 -的操作依据,以降低厂用电率,提高机组的经济效益。130.[11]邵峰.汽轮机末级变工况特性研究[D].保定:华北电力大学(河北) ,2008.中国煤化工MYHCNMH G11