凝汽式机组循环水泵的优化运行方式分析

江苏电机工程2008年1月Jiangsu Electrical Engineering.第27卷第1期55发电技术.凝汽式机组循环水泵的优化运行方式分析杨舂霞(大唐南京下关发电厂,江苏南京210011)摘要:在影响旋汽器真空的很多因素即循环水进水温度、机组的负荷、凝汽器的清洁度不变时 ,根据电厂现有的循环水泵台敷,通过改变循环水流量,提高凝汽器的真空,利用低成本软件运营系统,实时计算出循环水泵的不同运行方式下机组发电综合煤耗率,并以其为最终的优化指标,来确定循环水泵的运行方式,为循环水泵的优化适行提供理论依据,也为发电厂节能降耗带来经济效益。关键词:凝汽器;真空;循环水泵;优化;供电煤耗率中圉分类号:TK264.1文献标识码:B文章编号:1009 - 0665(2008 )01 -0065 -04凝汽器的真空对机组的供电煤耗率的影响有两1号母管,供1号机;3.4号循环水泵对应2号母管,重性:-方面,在机组的运行过程中，影响凝汽器真供2号机。2根母管之间由2只电动碟阀连通,为1、空的因素很多,在循环水进水温度、机组的负荷、凝2号母管联络门,构成循环水系统母管制,满足2台汽器的清洁度不变时，影响凝汽器的压力主要因素机2台泵、3台泵.4台泵的不同运行方式。就是循环水流量。循环水流量增加,可降低凝汽器的机组运行白天负荷高,晚上负荷低,调度循环水压力,提高凝汽器的真空,使机组的供电煤耗降低;泵一般是晚上停1台,白天启1台。夏季时,使用4另-方面，循环水量的增加，循环水泵的耗功也增台循环水泵,机组额定负荷、真空也未达到设计值。加,供电煤耗率也增加。而根据机组运行的要求,凝在冬季2台机160 MW时,2台循环水泵运行,机汽器在最有利的真空下运行,即只有当机组增加的组的真空均在100.2kPa,在此有必要做好循环水泵功率大于循环水泵耗功时,机组的运行最经济[12]。的优化运行工作。由于凝汽器在最有利的真空下运火电厂循环水泵供水系统不仅提供凝汽器、给行,机组的运行最经济。在极限真空下运行,机组的水泵等辅机的冷却用水,且是全厂工业水制水和消功率已不增加,反而会减小。防水的水源,研究和改善循环水系统的运行方式是要解决这一问题,就要降低循环水流量,同时提高机组经济性的主要措施之- -。也要降低循环水泵的耗功。经研究决定,该电厂先许多电厂为此做了大量的工作,如通过选用调节后将1、3号循环水泵改为双速泵,避免了机组在极循环水泵叶片角度、循环水泵改变频、循环水泵电机限真空下运行，也为合理调配循环水泵运行方式带改双速等措施改善系统运行方式。现在,各电厂循环来方便。水系统大多是母管制，电厂运行人员主要是依据运行1.2设备规范及循环水泵的试验参数经验进行调节，虽然也取得了一-定经济性,但其效果循环水泵及电机技术规范见表1,凝汽器的设取决于运行人员的操作水平和机组的安全性。母管备 规范见表2,循环水泵在高速、低速下的试验参数制循环水系统,由于其系统复杂,各台机组性能和见表3。循环水泵系统之间运行状况相互影响,故凭经验进表1循环水泵及电机技术规范行调节就有很大的局限性,循环水系统的经济性就出水难于得到充分发挥。循型号流量/扬程/m转速/效奉/%介质温(r-.min-t度/C(m'.h4)1问题的提出聚900HL-18101161849881.1现场情况.某发电厂137.5 MW机组循环水系统采用开式板数中国煤化工(r.min') /极循环,循环水取自长江。2台机组共有4台循环水HCNMHG12(1.3泵,均为立式涡壳混流泵。其中1.2号循环水泵对应。75.8497 .号循泵增加14-12收稿日期:2007-09- -0766江苏电机工程表2凝汽器的设备规范型号冷却面积/m2?冷却水量/冷却水温/C,水管内流速/(m.gy)冷却水水阻 /kPa(m2+hr)流程/个N-7100-5对分7 100180002052双流程表面式铜管水侧最大汽侧工作绝对压铜管材质汽侧最大压力/MPa规格/mm根数/根压力/MPa力/kPaD 25x1x7 57012 078HSn70-10.25).14.9衰3循环水泵在高速、低速下的试验的参数bx=R/(Rmx 10*)=b1+n.xRox/1号循泵高速1 号循泵低速2 号循泵高速(Rmx 10*)= b1+ne xRs/(Rmx10*) (2)流量/(t.hr')101807187式(1,2)中: n为厂用电率,%; Rs为上网电价,功率AkW4873385元/(kW.h);bi为发电煤耗率,g/(kW.h);Rm为标3号循泵高速3号循泵低速4号循泵高速准煤单价,元/t; Ros为厂用电电价,元/(kW.h)。流量/(t-h^)10 1807014发电综合煤耗率把发电煤耗率、厂用电率、电价功率kW50133614和标准煤单价4个指标按照各自的能价有机地联系在一起,真正成为发电厂节能分析的主要技术经济指标。2理论依据2.2机组功率的增量与循环水泵耗功增量的分析2.1低成本运营系统的管理原理比较低成本运营系统是- -种适用于市场经济条件下循环水流量增加,机组背压减小,机组出力增新型的、综合性的发电厂运行节能动态管理模式,系加,但循环水泵的耗功也同时增加,当循环水流量增统利用现代计算机技术和数据通信技术，采集火电加太多时,因循环水泵的耗功增加而将机组出力机组运行的实时数据，进行机组性能指标计算。计的增加值抵消。因此,凝汽器运行压力应保持在最算指标与基准值数据库对应的数据比较，对产生成经济的运行条件下。传统最佳凝汽器压力是以机组本偏差的部位和偏差的大小进行分析,并根据运行功率、循环水温度和循环水流量为变量的目标函数,优化策略和成本分析结果进行机组运行方式的计算在量值上为机组功率的增量与循环水泵耗功增量之和指导,并提供可靠的指标汇总、分析工具,最终达差,即:到节能降耗、提高企业竞争能力和盈利能力的目标。ON=ONr- ONp、(3)热量法进行热经济性分析时是通过热量的利用式中:N,为循环水泵耗率, kW ;ONr为机组微增出程度(如热效率)或损失大小(如热量损失、热量损失力,kW。当AN达到最大时对应的凝汽器压力即为率)来评价火电厂和热力设备热经济性的。由于它最佳值。直观、计算方便，目前被世界各国广泛用于定量分上述最佳凝汽器压力的计算方法似乎很科学,析。以热量法为原理的最基本定量分析方法是常规但实际上是不全面的。循环水泵消耗的是厂用电,多热平衡法。经过几十年的发展,在常规热平衡法的用一点,上网电量就少一点,企业经济效益就少一基础上逐步产生了一些新的定量分析方法,如等效点。机组负荷由调度根据发用电平衡确定,不能因为焓降法、循环函数法等。机组工况发生变化而改变机组负荷。在市场经济条件下节能分析的基准是发电厂在当真空变坏时,虽然机组出力瞬间臧少,但可以能量转换过程中实现能价增值追求利润最大化,这通过增加燃料量来增加机组负荷,实际上并不影响是与传统节能分析最根本的区别。同等能量的热能机组出力，只是多用了一点煤,而煤的能价比电便宜和电能它们的效果是不一样的,因此必须考虑它们得多。相反当真空变好时,虽然机组出力瞬间增加,的区别。提出发电综合成本和发电综合煤耗率的概但机组负荷由调度给定,实际上并不能增加机组出念,并以它们为最终的优化指标。力,只是少用了一点煤。因此,在冷端系统凝汽器最发电成本及发电综合煤耗率的计算公式:佳压力的确定中田传绪古法具有缺陷的。发电成本环水温YH中国煤化工来说,以往认为循R=bixR_x10*+ ne xRop=C N M H G-台循环水泵,使bixRmx10*+ηx Rs(1)汽机真空变好,汽机热耗率降低,但是厂用电率增加。发电综合煤耗率从“效益分析"来看，增开一台循环水泵,机组上杨春霞:凝汽式机组循环水泵的优化运行方式分析67网电量减少,企业收人减少,同时机组热耗降低,发表5第三季度试验数据电煤耗下降,发电成本降低。若增开循环水泵后综泵总负平均真平均平均发电综合大气压长江水合成本煤耗率变小,则认为增开循环水泵是合理的，台数荷/空APa进水想r保耗水力tP位mMW度/心[g.(kW.h)~]反之,则不合理。这是判断循环水泵是否需要增开4大274.6 92.129.6371.599.7 6.6的依据。本方法把电和煤的能价综合在一起考虑，以企业是否能取得经济效益作为节能分析的基础,小274.5 91.7 30.1372.4而不是以供电煤耗率最低作为基础,因此,在市场表6第四季度试验数据经济条件下比传统的节能分析方法更加科学。循泵负荷/ 真空/进水温平均发电综3试验分析MWkPa度/C合煤耗率/力kPa位 /m[g. (kW.h)门]2小275.1 95.35 11.1368.33102.4 3.73.1试验情况1大1小275.2 96.811.1364.81某电厂4台循环水泵,其中有2台是双速电机,这样循环水泵的运行方式就有以下8种方式:2小、从表4试验数据可见:1大1小、2大、2大1小、2大2小3大3大1小使用2大1小后,平均每小时发电综合煤耗率比和4大。运行人员在现场调度循环水泵的运行方2大时下降了367.09 - 365.97=1.12 g/(kW.h)。根.式,一般是根据季节变化,凭经验进行,且以上8种据上述理论,说明2台机各带额定负荷时使用2大1小方式并不- -定都适用。由于1.3号循环水泵高速和是合理的,负荷下降(1.12x10*x 550 x276.4 x 10)+低速的切换需要停循环水泵后改接线方式,运行操0.38=448 kW时,可以使用2台大泵运行方式。作比较复杂,白天负荷高循环水进水温度高,夜晚从表5试验数据可见:使用4大泵后,平均每的负荷低,循环水进水温度低,不可能每天频繁的小时发电综合煤耗率比3大1小时下降了317.5-改变电机的接线方式。考虑到这一情况,对循环水泵372.4=0.9 g/(kW.h)。根据上述理论,说明2台机的组合进行再次优化,根据不同季节的循环水进水各带额定负荷时使用4大是合理的，负荷下降(0.9.温度、机组负荷的变化来进行合理优化循环水泵的x 10* x550x 274.6x 10)+0.38 =358 kW时，就可运行方式。以使用3大1小泵运行方式。根据各季节的循环水进水温度的变化分别进从表6试验数据可见:使用1大1小泵后,平行了试验,利用电厂低成本软件的优化系统将热力均每小时发电综合煤耗率比2小泵时下降了学和经济性有机地结合起来,可实时计算机组的主368.33 - 364.81 = 3.525 g/(kW.h),根据上述理论,要热经济指标及运行成本。包括高压缸效率、中压说明2台机各带额定负荷时使用1大1小是合缸效率、汽耗率、热耗率、锅炉效率、厂用电率、机组理的,负荷下降(3.525 x 10*x 550 x 275.2x 10)+发电煤耗率、机组供电煤耗率及机组综合发电成0.38=1 404 kW时,就可以运行2台小泵运行方式。本,并能在线观察循环水泵运行方式的变化对机组3.2试验结果供电煤耗率的影响。试验采用在2台机均带额定负根据以.上试验,第四季度长江水温平均11.2 C .荷时，汽轮机进汽量不变,循环水进水温度不变,通时,2台机组额定负荷以下,就可调度2台小循环水过循环水泵的台数变化时,直接在线比较“综合成泵运行。一般第一季度长江水温比第四季度长江水本煤耗率”变化,按当时每吨标准煤单价550元,每温还会低,第一季度调度循环水泵台数完全可以使kW.h电价0.38元计算,确定循环水泵在该方式下运用2台小泵运行。最后得到合理的循环水泵的运行行是否合理。总结得出各季节循环水进水温度下，方 式见表7,给运行人员的操作带来理论依据,但这根据机组负荷来合理的调配循环水泵台数。以下些结论不- -定是绝对的。每年季节是可能变化的,即试验就是从低成本软件中得到的数据,见表4、表5、使长江水温- -样,但大气压力、长江水位煤价、电价表6,表中“平均"是指2台机的平均值。等是不同的,同样负荷下,有其中之一条件不同,就表4第二季度试验数据会使机组的发电综合煤耗率不一样,关键还要运行循泵总负平均平均进平均发电综合现有的低成本软件,真空水温度煤耗率/力/kPa 位/m实时中国煤化工低为准。/MW kPa 1C [g-(kW.h)~]THCNMHG2大276.3 92.422.7367.05(1)2台机各带额定负荷,都采用增开1台泵运2大276.4 92.7365.971小行,是在表中长江水温估计范围的高限条件下的,长68江苏电机工程表7循环水泵的运行方式(两台机循环水母管制)负荷/第一季度长江 第二季度长江水第三季度长江水第三季度长江水第四季度长江水第四季度长江水MW水温(5~11C)_温(11~22C) 温(22~30C) 温(30C以上) 温(29~22C) 温(22~11C)2小2大2大1小3大3大1小4大2大1小2大1大1小2小275VN273502008060注:表中”表示应使用该方式运行。江水温低于表中高限时,就应减少循环水泵的台数。“ 发电综合煤耗率"概念来推导,综合考虑了电价和(2)第-季度长江水温在11 C以下,应根据负煤价的变化,得出了合理的循环水泵最佳的运行荷使用2台小泵。方式。(3)第二季度长江水温在11~22 C ,应根据负(3)在循环水泵优化运行方式下,通过增加循荷在2台大泵和2台大泵1小泵之间调度。环水流量,可降低凝汽器的压力，提高凝汽器的真(4)第三季度长江水温在22~30 C ,应根据负空,使机组的供电煤耗率降低,提高机组运行的经济荷在3台大泵和3台大泵1小泵之间调度,一般性。但在循环水泵2小或1大1小运行方式下对安4台大泵的运行方式需在带额定负荷且长江水温在全有一定的影响,特别是在长江水位较低时,循环水30 C以上时使用。系统很容易带空气,影响辅机设备主要是发电机、励(5)第四季度长江水温在29~22 C ,应根据负磁机风温以及给水泵组的油温和风温。建议在第一荷在2大1小和2大之间调度;第四季度长江水温和第四季度时,循环水母管压力可调整高一些,一在22°C~11 C ,应根据负荷在1台大泵1小泵和2般在0.08MPa左右。在提高机组经济性的同时,也台小泵之间调度。保证了设备运行的安全。(6)在各季节长江水温交点处,会有其他因素(4)运行人员应根据循环水进水温度的变化,的影响,应根据负荷采用小泵不用大泵的运行方式,提前联系检修,做好循环水泵高速和低速级段的切以给机组带来更大的效益。换,以便对循环水泵做合理调度。(7)一般2台机运行时,2大2小的运行方式不参考文献:建议使用。[1]齐复东,贾树本,马义伟.电站凝汽设备和冷却系统[M].北京:水利电力出版社, 1992.4结论和建议[2]葛晓霞,缪国钧.循环水系统运行方式优化分析[J].电站辅机,2000,(3):28-32.(1)表7中得出的循环水泵优化运行方式,是在带额定负荷下试验的结果,达到了给运行人员指作者简介:导的功能。杨春霞(1966-),女,江苏南京人,工程师，从事汽轮机运行管理(2)试验计算方法是根据低成本运营系统中工作。Analysis of Operation Mode Optimization of Circulating Water PumpYANG Chun-xia(Power Generation Department of Dating Nanjing Xiaguang Power Plant,Nanjing 210011 ,China)Abstract:Many factors including circulating water inlet temperature , unit load and the cleanliness of the condenser impactthe condenser vacuum, on condition that these factors are unchangeable , the condenser vacuum can be improved throughchanging the circulating water flow. The real time calculation of coal con中国煤化工to mode wascarried out by low-cost software operating system,according to this optrculating waterpumps was decided. The optimization results can offer theoretical fourYHC N M H Grulaing waterpump and bring economic benefts for power plantKey words :condenser ;vacum;circulating water pump;optimization; supply coal consumption rate