循环水系统冷端改造及运行优化

开发与应用能源研究与管理2016 (1)93●DOI: 10.16056/j.1005-7676.2016.01.025循环水系统冷端改造及运行优化邓冀平',贾愚'，万忠海2，陈林国2,鄢华1(1.中电投江西电力有限公司新昌发电分公司，南昌330117;2.江西省电力科学研究院，南昌330096)摘要:针对新昌电厂循环水冷端存在的问题，进行分析，提出改造措施。并在改造后对循环水系统进行运行优化实验,根据实验数据,结合凝汽器变工况特性，计算出机组循环水泵最佳运行组合。实践证明，循环水冷端优化改造后，达到了较大的节能目的，使电厂获得最大经济效益。关铖词:凝汽器;最佳真空;循环水泵;组合优化;节能降耗中圈分类号: TM621文献标志码: A文章编号: 1005- 7676 (2016) 01 -0025-04Cooling Water Circulation System Renovation and Operation OptimizationDENG Jiping , JIA Yu , WAN Zhonghai 2, CHEN Linguo , YAN Hua '(1.The new CPI Jiangxi Power Co. Ltd. of Xinchang power company, Nanchang 3301 17, China;2.Jiangxi Elctric Power Science Research Instiute, Nanchang 3301 17, China)Abstr ect In view of the problems existing in the cold end of circulating water in Xinchang power plant, the analysis is carriedout and the improvement measures are put forward. And after the transformation of the circulating water system to optimizethe operation of the experiment, according to the experimental data, combined with the characteristics of the condenservariable condition, calculated the unit circulating water pump optimal operation combination. Practice has proved that theoptimization of the cold end of the circulating water can achieve the purpose of energy saving and the maximum ecooomicbenefit.Key worde: condenser; optimum vacum; circulating water pump; combination optimization; energy saving and consumptionreduction运行方式少，不能满足现场实际需要。本厂循环水引言泵电耗率设计值为≤0.707%，2010 年循环水泵电耗新昌电厂循环冷却水系统采用带自然通风冷却率为0.81%，2011年为0.76%，平均为0.78%，以塔的扩大单元制循环供水系统，每台机配置2台循上存在的问题是影响循环水泵电耗率的重要原因。环水泵及1座自然通风冷却塔, 2台机组的4台循通过采取措施，调节循环水量，使汽轮机在达到或环水泵共用1座循环水泵房，布置在2塔之间。目接近最佳真空下运行，可以降低循环水泵电耗率,前，循环水系统存在如下问题: 1) #1、 #2 冷却塔降低厂用电率及供电煤耗，达到进-步节能的目的，联络门偏小，无法实现2机3泵运行; 2)循环水泵在此背景下开展循环水系统冷端改造及运行优化研收稿日期: 2015-12-14作者简介:邓冀平(1965- -), 男，江西吉安人，工程师，本科，毕业于东北电力学院，电力工程专业，主要研究方向:大型火电厂汽机专业、集控运行及节能降耗管理。.94●能源研究与管理2016 (1)开发与应用究意义重大4。h计) [2x3 300x4%x5 500]kW.h= =290.4万kW.h,采用变频电机后每年节约厂用电量: [525.6-25.96-1循环水 系统的改造290.4]万kW.h=209.24万kW.h。1.1目 前循环水系统存在的问题2塔贯通再加1台循泵双速电机改造方案分以本厂循环水系统运行工况设计有3个工况，冬下几部分:季1机1泵，夏季高负荷1机2泵，春秋季2机31)将#1、#2冷却塔进行贯通。在#1、#2塔之泵，但2台机组冷却塔之间的输水联络母管直径偏间开挖1条联络沟渠,采用明沟型式，明沟宽8 m,小，为1400mm。在2冷却塔高低差为200mm深1.6 m (正常时的通流面积为8.0m)，总长约137时，根据伯努利方程式:m。在2机3泵运行时，50%台循环水泵流量为6.1P+pgh.+pV3/2 = P2+pgh:+pV2/2+h(1)m/s，水的流动速度0.76 m/s，经计算此时2塔的水联络管最大通流能力仅为1.6 m/s，仅为单台循位差仅为60 mm,完全可满足任何工况下2塔的水泵额定流量的13%。如采用2机3泵运行时，3台位平衡;循环水泵运行的总流量不能均匀地分流到2座冷却2)对A循环水泵电机进行双速改造;塔，无法实现2机3泵运行方式，同时汽轮机冷端3)将2台机循环水泵出口母管联络阀改造成可系统受环境因素的影响较大，不同季节的循环水温调式差超过25 C，机组负荷也经常发生变化。同一天内通过以上改造,可实现以下功能峰谷差值为1倍，但现循环水系统采用普通电机无1)可满足循环水系统设计2机3泵运行。调整转速的电机，不同负荷、不同季节的凝汽器循2)实现机组停运时，凝汽器内通过小流量的冷环水供水量只有依靠增减循环水泵的台数来实现调却水，加快机组冷却速度。节，而单台循环水泵电机容量大，循环水泵大部分3)实现冷却塔贯通后，将#1、#2机循环水系，时间不在经济工况点运行的情况，致使厂用电率高,统连为- -体，可避免未贯通，某台机循环水故障将发电煤耗高，发电成本增大,为解决上述问题，开导致机组非停的恶性事故，提高机组的可靠性。展如下循环水系统冷端改造及运行优化研究。对于循环水泵最优运行方式的研究，文献[5]针1.2 循环水系统改造方案及经济效果分析对东汽600MW级机组冷端模块进行计算，下面引为提高循环水系统运行方式灵活性，满足不同用该研究成果数据对新昌电厂不同循环水温和负荷季节、不同水温、不同负荷下主机最佳真空对循环条件下循环水泵最优运行推算如下:水量的要求，可采用和循环水泵电机变频和2塔贯以2台机2机3泵运行工况为例，根据各工况通再加1台循泵双速电机2种改造方案。点运行统计时间和计算得出的2机2泵切换到2机循环水泵电机变频改造是通过对每台机组中13泵和2机4泵时汽轮机功率增量与水泵耗功增量台循环水泵电机进行变频改造，通过高压变频调速的差值，得出2台机2机3泵运行工况下汽轮机净技术，根据机组负荷大小，不同季节的环境温度变增电量如表1所示。化等因素，合理控制循环水量维持凝汽器排汽压力对表1中各工况点节约的厂用电量进行汇总计的最佳真空，达到提高机组运行效率,降低机组煤算，总共为168.2 万kW.h耗，降低循环水泵电机耗电率，节约厂用电。如循1.3 双速改造后运行节能分析环水泵电机变频冷端改造后，通过改变循环水泵电改造后18极水泵的扬程H=(25.8x0.872)m=19.机转速，凝汽器冷却水量可连续调节，可实现在保53 m,流量Q-=(12.2x0.87)m2/s=10.61 m/s,轴功率证机组最佳真空的条件下，循环水泵电机电耗下降N= Nx0.873，改极前每台电机平均功率P=3 038到设计值。循环水泵电机变频改造后节约厂用电量kW,相应可近似推算出18级电机功率约为3 038(按年发电量72亿kW●h): 7.2x109 kW *hx(0.78%-kWx0.873，即18极电机功率为2 001 kW。0.707%)=525.6万kW.h,循环水泵变频室空调每天冬季12月底、1、2月份，循环水进水温度低消耗电量(每台循环水电机变频室需要3台20匹空于10心,机组凝汽器真空在- 97kPa以上，基本上调): (2x3x20x0.75x24)kW.h=2 160 kW.h。按热季处于极限真空状态，在循泵双速改造后，可使循环4月120d计，每年变频室空调消耗25.92万kW.h水流量仅减少12%，在冬季等低温季节，循泵采用电量。每年变频器损耗电量(按可 利用小时数5 500低速运行方式不会对凝汽器真空造成影响，并能满开发与应用能源研究与管理2016 (1).95●表1改造后2 机3泵运行工况净增电kW.h水温/C负荷1%51015202530331004108 688916015.5 29 8444 372.5-84 942296 996 97 7557:102 84885 18077 4885 696736924 95010 116 88045 7445096 72 4806(12 33480 604333 756150 570 517 120_5421217010 4 700足凝汽器对循环水的需求量，且有- -定的余量。如2采用2塔贯通再加1台循泵双速电机改造后每台机循环水泵运行方式为1台低速泵和1台高速泵，年节厂用电量: [103.7+168.2] 万kW.h =271.9万改极前每台电机电机平均功率P =3038 kW,可近似kW.h。推算改极后电机功率约为3 038 kW x0.873=表2为2种改造方案的优缺点、费用及经济效2 001 kW,按低速电机运行1 000h计,可节约厂用应对比，本厂选择2塔贯通再加1台循泵双速电机电1 037 kWx1000=103.7万kW.h。的改造方案。表22种改造方案的优缺点对比节约厂用投资回报改造内容优点缺点估计投资费用电量估算/率1年8万kW.h1)全国600MW等级机组极少循环对A、C循环 响应速度快 、中间环节采用:2 )由于受管网限制,变频800元/kW,少、控制精度高等优点，运行区域狭窄;3)变频泵与工频泵并联运行，效率低;4)初投资较↓ 实现528元，209.247.17电机进行变频同时可以实现软起动。天房外工建和暖通的投资大:5)土建吸通2300元改造总投资728万元6)变频器损耗大,一般在4%左右。2塔再加2塔之间新建2机3泵条件下,循环水泵受现场情况的限制，单台泵电机改造卫台条联络沟和运行区域为高效区城工程量较大施工时间较长。费用 35万元。271.92.20以C循环水泵运行方式切换灵活;无附加双速电机倒换需要停泵2塔贯通255万元，双速电机双速改造能量损耗:机组安全可靠进行倒换。总投资290万元性增强。664 r2运行优化及效果验证614改造后的循环水泵有多种运行配伍方式，在2E 564机4泵(4高/3高1低)，2机3泵(3高12 高15 514低)和2机2泵(2高/1高1低) 6种配伍方式下进行了主机热力性能试验与凝汽器性能试验，针对的4146种不同循环水泵运行方式时的经济性差异，并考3641:2:33:虑机组的极限背压(100% 负荷约3.0 kPa, 50%负荷凝汽器进水温度C约2.0 kPa)，结合凝汽器变工况特性，计算获得了图1机组循环水 系统经济调度操作图机组在不同凝汽器进水温度、不同凝汽器进水流量(kW.h),若以全年发电量60亿kW.h计算，将节约下的循环水泵最佳运行方式，图1为在不同的循环4 200t发电标煤，节能降耗效果明显。水进水温度、不同负荷下的循环水系统经济调度操3结论作图。经过循环水系统改造及运行优化，使得在不同本文根据循环水冷端存在的问题，开展了循环凝汽器进水温度、不同负荷下，能够保证机组凝汽水系统改造及循环水泵经济调度的研究，实际运行器真空在最经济的真空附近工作，按照如图1所示效果表明，经循环水系统改造及运行优化后，能够的循环水泵调度方式，可使机组供电煤耗降低0.7 g/保证机组凝汽器真空在最经济真空附近工作，同时●96.能源研究与管理2016 (1)开发与应用2台机组循环水系统连为一-体，可避免未贯通，某[2]赵斌,刘 玲, 张文兵汽轮机冷端优化的研究[0].热力透台机循环水故障将导致机组非停的恶性事故，提高平，2007, 36(1): 19-23.了机组的经济性及可靠性，具有较强的可实现性及[3]李青,高山火力发电厂节能技术及其应用[M].北京:中国电力出版社, 2007.应用价值。[4]李秀云，严俊杰,林万超.火电厂冷端系统评价指标及诊断方法的研究[小]中国电机工程学报, 2001, 219); 94-98.参考文献[1]冀玉春循环水泵运行方式优化方法试验分析[].东北电力[5]王 玮,曾德良,杨婷婷,等.基于凝汽器压力估算法和循环水泵最优运行[].中国电机工程学报, 2010(5): 30-14.技术，2002(2): 18- -20.(上接第92页)合控矿。他认为火山塌陷和邹一-石 断裂在形成过程[2]徐磊,李三忠,刘 鑫， 等.华南钦杭结合带东段成矿特中伴随着- -系列的次级裂隙，可能有更大的储量.征与构造背景[].海洋地质与第四纪地质，2012, 32(6): 57-6s.是找矿和井下探矿工程布置的重点。[3]吴玉. 相山铀矿田成矿流体地球化学特征及矿床成因探4结语讨D].南昌:东华理工大学, 2013.相山铀矿田已经被开采了50多年，不管是成矿[4]陈正乐，王永, 周永贵,等.江西相山火山-侵人杂岩体错石SHRIMP定年及其地质意义[中国地质, 2013, 40(1):物质来源还是火山侵人杂岩的性质都有许多的成果，217- -231.每一个后来人的研究都是建立在前人研究的基础上[5]郭建. 相山铀矿田科学深钻岩石铀矿化蚀变作用研究[D].的，认识也会不断得到进步。例如上文中提到的，北京:核工业北京地质研究院，2014.大多数的人认为相山火山侵人杂岩有S型花岗岩的[6]林锦荣,胡志华，谢国发，等相山火山盆地组间界面、基底特征，但杨水源最新的研究认为具有A型花岗岩的界面特征及其对铀矿的控制作用[].铀矿地质, 2014, 30(3):特征。邹- -石断裂一直都被认为是相山铀矿 田的控[7]周玉龙,杨松. 赣中相山矿田逆冲推覆构造地质特征与成135-140.矿主断裂，然而，现在这一-看法也受到了质疑。矿关系[J.世界核地质科学, 2012, 29(2): 72 -77.在相山找矿过程中可以将目光投注到逆冲推覆[8]张万良.相山矿田铀矿地质研究进展与趋势[.资源调查与构造上，逆冲推覆构造控矿在已发现的矿床中占了环境, 2012, 33(1); 22 -27.绝大多数，具有较大的找矿潜力;同样界面控矿,[9]杨水源.华南赣杭构造带含铀火山盆地岩浆岩的成因机制也是在实际找矿中总结出的经验。因此相山下一步及动力学背景([D].南京:南京大学，2013.的找矿可以关注逆冲推覆构造体和界面接触带。[10]饶泽煌.江西相山铀矿田基性岩特征及意义研究[D]南相山火山盆地，基性岩出露较少，但基性岩的昌:东华理工大学, 2012.成岩时间和铀矿化时间十分接近，可以进- 步探究[1]张万良.江西相山铀矿田邹- -石断裂新解[0]. 资源调查与基性岩和铀成矿的关系。环境, 2014, 35(1): 46 -52.[12]邵飞,邹茂卿,许健俊,等.相山火山盆地西部SN向构造特征及其形成机制[D].铀矿地质, 2013, 29(5): 257- 262.[1]杨明桂,梅勇文.钦-杭古地块与成矿带的主要特征[J].华[13]胡荣泉，徐金山，贾志远，等.浅谈邹家山石洞断裂带成矿条件及其控矿特征[].东华理工大学学报:自然科学版，南地质与矿产, 1997(3): 53-59.2013, 36(2); 113-119.