循环水系统优化运行的研究

诼占节2013年第3期(总第90期)ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2013年3月能源研究循环水系统优化运行的研究孟芳群(张家口发电厂,河北张家口075133)摘要:提出了一种考虑火电厂循环水费用的最佳循环水流量的确定方法,为降低发电成本提供了一项有效的途径。关键词:火电厂;循环水费用;发电成本中图分类号:TK2641文献标识码:A文章编号:2095-0802-(201303-0022-03Research on Optimal Operation of the Circulating Water SystemMENG Fang-qun(Zhangjiakou Power Plant, Zhangjiakou 075133, Hebei, China)Abstract: A new calculating method which providing effective ways for reducing generating cost is put forwardKey words: power plant; circulating water cost; geting cost定方法对于实现运行费用的优化起到了很重要的作0引言用;但其最大的问题是在循环水运行费用处理上只考在火电厂汽轮机辅助设备中,循环水泵是耗电大虑到输送循环水所消耗的循环水泵电功率,而没有考户之一,约占汽轮发电机组额定发电量的1.5%左右。虑循环水本身的费用。实际上,水费用的日益上涨,据笔者统计,张家口发电厂300MW凝汽式机组的循由此造成的经济损失已不容忽视。例如张家口发电厂环水泵耗电量约占机组额定发电量的06%-1.2%,占1台300MW凝汽式汽轮机额定循环水流量为30560厂用电量的13.85%-19.67%。其次,循环水系统又是th,该地区循环水的损失率为25%,1a运行时间按电厂耗水大户。一般1台600MW凝汽式发电机组所7000h计算,如果循环水费用为0.5元A,则该厂需循环水量为650h左右,1台300MW机组所1台300MW汽轮机每年因为循环水费用而支出267需循环水量为30000Ⅶh左右,由于蒸发、风吹和排元。张家口发电厂现在有8台300MW机组,那么该污的原因,循环水会不断损失,如果循环水的损失率厂1a中花费在循环水上的费用总和为2136×10按25%(与各地的环境温度和气候条件有关)计算,元。因此,最佳循环水流量的确定应考虑循环水本身那么600MW和300th凝汽式发电机组所需的循环的费用。水的补充水量分别为165h和750th。在缺水地1目前最佳循环水流量的确定方法区,这是一个令人瞩目的数字。如果循环水系统采用闭式循环,这些损失的水量需要用地下水来补充,而为了便于说明,本文以1台汽轮机配两台定转速循地下水的价格是比较昂贵的。因此,无论从耗电方面环水泵为例,来说明在某一确定的汽轮机排汽量和循环还是从耗水方面来说,合理优化循环水系统运行方式水入口温度下最佳循环水流量计算方法的步骤"2都是至关重要的。在某一循环水入口温度、循环水流量下,当汽轮目前,最佳真空和最佳循环水流量的确定是按以机排汽量取不同的值时,由式(1)计算循环水温升下方法所确定的:改变循环水流量使机组电功率的增t,由式(2)计算凝汽器端差δ,然后由式加值与循环水泵所耗功率的增加值之间的差值达到最t=1+△t+8t计算出凝汽器的饱和温度t,其中t为大时所对应的真空称为最佳真空,最佳真空时的循环循环水人口温度,℃。然后依据水蒸汽程序得到相应水流量为最佳循环水流量。上述最佳循环水流量的确的凝汽器压力p4:=.2200D525D.525(1)收稿日期:2013-02-204.1868D,D作者简介:孟芳群,11年生,女,河北张家口人,205年毕式中,D.为循环水流量,h(其余公式中同);D为业于东北电力学院流体机械及工程专业,工程师222013年第3期孟芳群:循环水系统优化运行的研究2013年3月汽轮机的排汽量,W(其余公式中同;m=分称为同理,也可以得到2台泵过渡到3台泵工作时的经济分界线。凝汽器的冷却倍率,它表明循环水量是凝结蒸汽量的多少倍。2最佳循环水流量的确定方法的改进525上述计算方法为确定凝汽器最佳真空和循环水泵(2)最佳组合方式提供了重要的理论依据,但是以上计算循环水泵最佳运行方式的方法没有考虑循环水本身的式中,A为凝汽器的冷却面积,m2;K为凝汽器总体费用,考虑了循环水本身的费用以后,最佳循环水流传热系数,kW(m2℃),K由别尔曼公式计算。量的确定方法如下所示。当循环水泵运行台数改变后,先根据上述步骤计在考虑了循环水本身的价值后,汽轮机的净收益算出循环水流量改变后的凝汽器压力,然后根据背压△C为:变化对汽轮发电机组电功率的影响的计算方法算出汽△C=Ra△P-RaΔPra△DRr,轮发电机组电功率的变化值,并将其表示在图1(a)式中,R4为上网电价,元/kWh)(其余公式中同);中。这样就得到不同的循环水入口温度L1m~=下,T为机组运行时间,h;R为循环水本身的价格,元A汽轮机各个排汽量与汽轮发电机组电功率增加值之间(其余公式中同);α为系数,对于循环水开式循环,关系的一簇曲线ΔPD,),如图1(a)所示(图a=-1;对于循环水闭式循环,a为循环水系统的补水中只表示出了由单台泵变为两台泵运行的情况)。率;D为机组所需的循环水流量;△P为由于循环水测量由单台泵变为2台泵运行时的循环水泵耗功流量的增加汽轮机功率的增加值;ΔP为由于循环水增量△P=Pg-P,并在图1(a)的纵坐标上表示该流量的增加循环水泵所多消耗的功率点。由该点做平行于横坐标的虚线,与△PfD2,tn)显然,为了获得最大净收益,需要合理选择循环相交,这些交点表示当循环水泵台数由单台变为两台水流量,最佳循环水流量的数值应满足时,汽轮发电机组电功率的增加值等于循环水泵功耗的增加值的工况。把这些交点描在图1(b)D=f(tua△Cs.=RaD-aTR=O坐标图上。上式化简得:对于循环水量连续调节的循环水泵,只有汽轮发ad. aD- R(5)电机组电功率净增加值ΔP达到最大时,才是最有考虑了水费用以后所确定的凝汽器的最佳真空和利的,但对于循环水量不能连续调节的定转速循环水循环水量才是真正意义上的最佳真空和最佳循环水泵,当改变循环水泵的运行台数后,并不能保证所得量。这种确定凝汽器最佳真空的方法能保证汽轮机运到的循环水量是最佳值,而只能是接近最佳值。也就行的经济收益最大。是说改变循环水泵的运行台数并不能保证达到最大而常规的不考虑循环水本身价值的最佳真空和最值,因此,判别循环水泵的运行方式是否属于经济工佳循环水量的确定方法认为所消耗的循环水本身并不况,应该根据△P值的大小来判断,当△P>0时,存在费用。亦即认为R=0=0,式(3)变为:即当循环水泵的运行台数改变以后,汽轮发电机组电功率的增加值ΔP大于循环水泵泵耗的增加值△P时可以采用双泵运行,否则应采用单泵运行。这样就显然,由式(6)所确定的凝汽器的最佳真空和可以根据ΔPm>0或ΔPa<0而把D=(t)坐标图分最佳循环水流量在考虑了循环水本身的价值以后就变为两部分,△Pa>0对应D=f(tn)坐标图上的B区间为非最优了即双泵运行区间,ΔP<0对应D=f(tn)坐标图上的A区间即单泵运行区间。如图1(b)所示。3应用计算本文以张家口发电厂2号机组为例进行计算,得到了对应不同循环水入口温度和不同的汽轮机排汽量双泵运行下单台循环泵运行和2台循环泵运行的区间。2号机区间B组配置了2台循环水泵,1台循环水泵的循环水量为单泵运行25989th,两台循环水泵的循环水量为30560加h,区间AD/(ht-)台循环水泵投入运行时所消耗的电功率为1740kWh,循环水系统的补水率a=25%。本文通过编程图1确定循环水泵组合的最佳运行方式计算得到了在不同的排汽量D和不同的循环水入口2013年第3期与节13年3月温度L条件下,对于不同的循环水费用,2号机组由只能是近似最佳值。因此,不仅不利于保持凝汽器在单泵运行变为双泵运行的分界线如图2所示。最佳真空下工作,而且也不利于循环水流量的节省。因此,建议循环水泵采用变速调节方式,并实现以考490R=06元A双泵运行区间·R:07元虑循环水本身费用的最佳真空为目标的最优控制。4804.2防止凝汽器出现极限真空470在冬季寒冷地区,如果单纯保持凝汽器在最佳真空下运行。可能出现凝汽器真空高于极限真空的情况。该优化的结果,应当是减少了循环水流量,以保单泵运行区间证凝汽器真空低于极限真空。如果此时的凝汽器压力已经低于极限背压,则增加循环水流量就没有任何效益了,此时应减少循环水量,减少循环水泵耗功,使凝汽器压力高于极限压力。图2循环水泵的运行区间5结语图2中的横坐标表示循环水的的入口温度,纵坐标表示汽轮机的排汽量。图中下面的那条曲线表示循a)本文对循环水最佳流量和最佳真空的确定方环水的费用R=06元时的由单泵变为双泵运行的分法进行了改进,考虑了循环水的费用,并计算出了常界线,上面的那条曲线表示循环水的费用R.07元A规方法和改进方法下由单泵运行转变为双泵运行的分时的由单泵变为双泵运行的分界线。每一条曲线上面界线。使凝汽器实现了真正经济意义上的最佳真空;的区间表示双泵运行的范围,下面的区间表示单泵运b)张家口发电厂2号机组的实例计算说明,循行的范围。由图2可见,所取的循环水的价格不同环水的价格不同,由单泵运行转变为双泵运行的分界由单泵运行转变为双泵运行的分界线不同。循环水的线不同。循环水的价格越低,分界线越向左、向下价格越低,分界线越向左、向下移,单泵运行的范围移,单泵运行的范围越小,双泵运行的范围越大。也越小,双泵运行的范围越大。也就是说当循环水的价就是说当循环水的价格上长时应推迟投入双泵运行格上长时应推迟投入双泵运行。由上分析可知,在确c)本文提出的考虑节水因素的凝汽器最佳真空定循环水泵最佳运行方式时,要视当时的循环水的价的确定方法,为实现汽轮机的低污染、低耗水量运格而定,而不能一概而论。行,奠定了一定的基础。同时,图2也为张家口发电厂2号机组在什么时参考文献候投入双泵运行提供了一定的理论依据[1]李勇,盂芳群凝汽器最佳真空确定方法的改进[「J]汽轮技术,2005(2):84-864运行中节省循环水的措施[2]闰桂焕,顾昌,郑李坤,300MW机组循环水系统优化运行的研究[门]汽轮机技术,200,44(6):365-36741釆用循环水泵变速调节(责任编辑:高志凤前面已经讨论了最佳循环水流量的确定方法,但更正目前循环水泵的调节大都采用整台泵调节方式,这种2013年第1期第124-125,128页,儼汽器胶球清洗系调节方案并不能保证所得到的循环水量是最佳值,而统最佳投入周期确定方法》一文做出如下更正:英文作者名字仅“ MENG Fang-qun"无“ SUN Si- zhong"。心·心·心·心·心心.心,心.心·心心.心.心·····春··心··心·········,(上接21页)并重组的政策,《国务院关于促进煤炭工业健康发展的过程,应该在充分了解宏观环境、兼并重组主客体的若干意见》、《煤炭产业政策》、《煤炭工业发展情况的基础上,不断创新,创造出适合企业的模式。十一五”规划》、《媒炭工业发展“十二五”规划》参考文献:中都明确指出,煤炭产业重组应遵循大企业集团战[1]涂兴子煤矿兼并重组管理模式和风险规避探讨[中国煤略,组建大型煤炭企业集团。炭,2011,37(7):8-15[2]张秀敏煤矿企业兼并重组模式的选择及相关问题[J山西4结语能源与节能,2010(2):9-15[3]吕秋菊煤炭企业兼并重组整合方式探析[J]中国煤炭,兼并重组实践中并不存在绝对的“最优模式2011,37(9):26-29模式选择的实质是找出最适合的模式加以运用。总之,对中国煤炭企业兼并重组模式的探索是1个持续(责任编辑:高志凤)