660 MW间接空冷机组循环水泵配置方案探讨

2016年4月电力科技与环保第32卷第2期660MW间接空冷机组循环水泵配置方案探讨Study on distribution scheme of circulating water pump of 660 MW indirect aircooling units安贵成(阳泉煤业集团兆丰铝业公司自备电厂,山西阳泉045000)摘要:根据660 MW间接空冷机组相关技术参数及当地气象资料,对循环水泵型式、台数、调节方式进行了技术经济分析,认为采用3台卧式双吸离心泵,并采用变频器调速同时改变3台水泵转速的方案是科学、经济的方案。关键词:循环水泵;经济循环水量;变频器调速;投资;运行耗能Abstract: According to the indirect air - cooled unit of 660 MW related technology parameters and the local mete-orological data, circulating pump type，number of units , regulation of were technical and economic analysis. Theresult shows using three sets of horizontal double suction centrifugal pump, and by inverter and change thethree pump speed is the most scientific, the most economical solution.Key words:water circulating pump; economic circulation water; frequency converter ; investment; running energyconsumption中图分类号:TK264. 12文献标识码:B文章编号:1674 - 8069 (2016)02 -055 -03t,=tm+Ot+δt0引言Ot = twm2-tm= rD./D阳泉煤业集团有限责任公司西上庄2x660MW式中:t,为与凝汽器背压P。相对应的饱和蒸汽温汽轮发电机组系哈尔滨汽轮机厂生产的CJK660 -度;Im为冷却水进口温度;0t为冷却水温升:;n2为冷27/0.4/600/610高效超超临界、-.次中间再热间却水出口温度;8t为凝汽器端差;r为凝结水的汽化接空冷抽凝式汽轮机。热;D。为汽轮机排汽量;D为循环冷却水流量。根据表凝式间接空冷系统由表面式凝汽器、循环水ts即可查得蒸汽所对应的饱和压力P,, 由于凝汽器泵、空冷塔以及散热器等构成。其循环冷却水系统中不可凝结气体所占比例很小，凝汽器内的压力P。为:循环水进人表面式凝汽器的水侧通过表面换热,和P,近似相等,即P。≈P,。冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽,受热后的循环水由上述参数中,冷却水进口温度tn(即空冷塔散.循环水泵送至空冷塔,通过空冷散热器与空气进行热器组出水温度)与空冷塔散热器的散热系数、进表面换热,循环水被空气冷却后再返回凝汽器去冷塔空气量、散热量及气温等因素相关,但气温的影响却汽轮机排汽,构成了密闭循环。由于表凝式间接更大。由空冷塔散热器特性曲线可知:散热量为额定空冷机组冷端为两次换热,所以该类型机组与常规值时,循环水温度tm与气温to近似为线性关系。另湿冷机组相比,设计背压较高,且背压受气温影响变外,汽轮机排汽量D.与机组负荷有直接关系。当气化幅度较大。如果循环水量不进行调节,将导致冬温 。较低,冷却水进口温度。较低.凝汽负荷D。较季气温较低时,机组背压降至阻塞背压而效率降低，小的情况下,减少冷却水量D可使机组背压不至于循环水泵耗能浪费严重。低于阻塞背压,同时可以降低循环水泵消耗功率,增加上网电量,使机组在最经济工况下运行。从公式1循环水量参数(1)]中国煤化工+算公式:间接空冷机组背压的高低与循环冷却水的进水YHCNMHGtn - 8t)(3)温度、流量、机组排汽量、凝汽器的传热端差等因素有关,它由与之相对应的饱和蒸汽温度1,来确定,温2间接空冷系统主要技术参数度t,由下式决定:根据某厂表面式凝汽器参数、空冷散热器参数,552016年4月电力科技与环保第32卷第2期循环水管径及布置方案,对间接空冷系统进行水力3.3循环水泵调 节方式优化计算(相关参数见表1),得到TMCR工况下循环水目前,间接空冷系统循环水泵主要采用改变并系统阻力为23.97m。散热器为025六排管铝管铝列水泵运行的台数,采用双速电机改变水泵转速的翅片型式,塔外垂直布置, 102组。方案进行调节循环水流量。水泵并列运行的原则是表1660MW表凝式间接空冷系统主要技术参数水泵扬程相等(或比较接近)。否则,将导致扬程较小的水泵流量占总流量比例较小，并列运行的所有项E数值水泵工况均偏离其设计高效区,效率下降明显，严重凝汽器换热面积/m240000情况下将导致扬程小的水泵被“闷死"，流量为零，TMCR工况散热量/MW707水泵快速起温的事故。因此,采用双速电机,水泵的TMCR工况排汽量/1. h-I1 063联合运行方式只能采取高速并列或低速并列的运行循环水进口设计温度/C .31.2方式。机组稳定运行期间,当循环水泵需高低速切TMCR工况循环水温升/C10.54换时,水泵启停操作较多。实际运行过程中,大多在TMCR工况凝汽器端差/C3.08 .机组启动前确定循环水泵高速或低速并列方式;从TMCR工况循环水流量/小.h-157 769安全方面考虑,机组运行期间对循环水泵不作高低TMCR工况汽轮机背压/kPa9.5速切换。所以,双速电机方案实际上存在部分时间TMCR工况背压P。对应的t, /C44.82段循环水泵的运行方式偏离理想运行方式，既不经.TMCR工况背压P。对应的汽化热/keal . kg-1572.8济,又使得设备投资不能够正常发挥效益。空冷散热器散热面积/104 m2随着高压变频器设备可靠性提高及价格降低，循环水管道直径/mmDN3000高压变频技术在电厂水泵及风机控制方面得到了广循环水管道流速/m. s-12.3泛推广应用。采用变频调速方案,水泵启停、水泵并循环水系统阻力/m23.97列(解列)时,对循环水系统的冲击较小，无水锤隐患。同时可以根据气温的变化、负荷的高低实时进行调节循环水流量,调节方式更加灵活、方便。3循环水泵配置方案下面就采用“变频器调速,同时改变3台水泵3.1循环水泵型式选择转速”与常规的“改变并列水泵运行台数”进行经济卧式双吸离心泵与立式离心泵、斜流泵相比较,性分析比较。具有以下主要优点:设备价格低,效率高,无轴向推3.3.1投 资比较力问题,无立式电机的润滑油供油和冷却等辅助系高压变频器价格约为1000元/kW ,变频器调速统,安装、检修维护费用低,性能更加稳定，且泵站的方案较常规定速泵方案增加投资约495万元。深度和高度均较小,土建投资节省。因此,选用卧式3.3.2运行经 济性分析双吸离心泵是较合理的。(1)定速泵方案运行耗能分析3.2循环水泵 台数及参数选择为了防止空冷塔散热器冻裂,冬季循环水流量1台汽轮机可以配置2台或3台循环水泵,其和循环水温度不可以降低太多。根据国内外调整试总出力应大于机组的最大计算用水量。一般情况验资料,当环境温度低于0C时,冷却塔出水温度应下,循环水泵台数越少,整个泵站的总投资就越小。不低于20C。间接空冷系统设计气温为14C。从2 x 50%容量方案,循环水泵流量为28 885t/h,满足安全可靠性角度分析,由于间接空冷系统是闭式循此要求的国内水泵厂家较少,且均无实际工程应用环,循环水泵启停对循环水系统的冲击(水锤)比普业绩;3x35%容量方案,循环水泵流量20220/h,通海YH中国煤化工得多,不允许每天夜间满足此要求的国内水泵厂家比较多。停ICNMHG再启动该泵运行。综经比较分析,最终确定采用3x35%容量方案,合考虑上述因素，定速泵方案的运行方式为:4至10确定循环水泵参数为: Q =5. 70m^/s(20520t/h),月份循环水泵为3台并列运行(工况A),其余月份H =24m, N =1650kW。为2台并列运行(工况B)。562016年安贵成:660MW间接空冷机组循环水泵配置方案探讨第2期通过相关水力计算,求得系统流量-阻力特性的一次方、二次方、三次方也是比例关系,水泵的效曲线,结合水泵的流量-扬程、流量-效率特性曲率不变。换言之,扬程、轴功率分别与流量的二次线,计算得出各工况点参数,相关计算参数如表2所方、三次方成正比。示。循环水泵运行耗能与机组负荷率无关,全年能查阅阳泉气象站提供的典型年气温分级资料，耗为3620.80万(kW . h)。依据前述公式(3)及表2技术参数,计算求得各种(2)调速泵方案运行耗能分析气温下机组带额定负荷的经济循环水流量,结合流由水泵比例定律可知:一台水泵只改变转速时，量-阻力特性曲线,水泵的流量-扬程、流量-效率流量、扬程、轴功率分别与转速的一-次方、二次方、三特性曲线,求得各工况点参数,相关计算参数如表次方成正比,水泵的效率不变。转速改变,工况参数3。循环水泵的运行转速同时可按照机组负荷进行改变,而效率不变是调速调节方式节能效果最好的实时调节，按日均负荷率80%,考虑滑参数运行排根本原因。对于多台水泵并列运行的系统,所有水汽量 与负荷为不完全线性关系因素,综合按排汽量泵同时调速,稳定转速工况下，单泵工况是相似工平均 90%进行估算，由于循环水量与排汽量为正比况,符合比例定律;并列运行工况参数也符合比例定关 系,调速泵方案全年耗能2123.72万(kW●h)。律,并列运行工况的流量、扬程、轴功率分别与转速表2定速泵方案循环水泵运行方式及技术参数运行方式工况点流量/t.h-1扬程/m泵效率/%电机效率/%总功率/kW运行小时/h电能/万(kW .h)3台并列6012024. 610.900.94476151362445. 172台并列4743020. 310. 86324436241175.63表3调速泵方案各种工况点循环水泵运行方式及技术参数工况点流量/t.h-l 扬程/m泵效率/%电机效率/% 总功率/kW时数/h电能/万(kW●h)3台工频并列.0. 9436831753. 483台变频并列48 29620. 543 1921214387.5135 23617. 6319993 863772.21(3)两种方案经济性比较高了机组运行的效率和综合经济性,收益远远大于一年按运行6500h(运转率74% )进行折算,上投资。所以,该方案是较科学、较经济的方案。网电价按0.35元/(kW●h)估算,调速泵方案比定参考文献:速泵方案可多收益(3620.80-2123.72) x0.74 x[1]山东省电力学校.汽轮机设备及运行[M].北京:水利电力出版.0.35 =387.74万元，效益显著。变频器设备的投资社,1987.[2]郭立君,何川.泵与风机[ M].北京:中国电力出版社,2004.在一年半内即可收回。[3]汪玉林.汽轮机设备运行及事故处理[M].北京:化学工业出版4结语社,2011.[4]李润森.300 MW空冷机组给水泵配置研究[J].动力工程, 2006 ,综上所述,660 MW间接空冷机组循环水泵宜采26(2):171 -179.用三台卧式双吸离心泵,调节方式采用变频器调速,[5]崔凯平,王宏明.600MW空冷机组电动给水泵容量配置分析并同时改变三台水泵转速的配置方案。该方案投资[J].热机技术,2004(3):23 -26.比常规定速泵方案有所增加,但水泵启停平稳,调节中国煤化工2016-01-20灵活方便,可以根据气温的变化、负荷的高低实时进MHC NMHG工程师长期从事火电厂生行调节循环水流量,可以使机组在接近额定背压的产技术研究工作。E - mail: ange.168@ 163. com工况下运行,同时做到循环水泵耗电最省,极大地提57