350MW機(jī)組循環(huán)水泵節(jié)能優(yōu)化控制

芮巍

【摘 要】在我國目前的能源結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電占據(jù)著主導(dǎo)地位。隨著國家節(jié)能減排目標(biāo)的提出，傳統(tǒng)火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題受到了人們的關(guān)注。循環(huán)水泵作為火電機(jī)組的主要耗電設(shè)備之一，具有很大的優(yōu)化空間。本文以某電廠350MW亞臨界機(jī)組為研究對象，通過工程計(jì)算得出了不同環(huán)境下的循環(huán)水泵優(yōu)化控制方案，為實(shí)現(xiàn)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要參考。

【關(guān)鍵詞】火電機(jī)組；循環(huán)水泵；節(jié)能；優(yōu)化

0 前言

近年來，國家把節(jié)能減排作為優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、推動綠色循環(huán)低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)的重要突破口，而電力行業(yè)又是節(jié)能減排的重中之重，因此電力系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能改造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國發(fā)電量已達(dá)59897億千瓦時(shí)，其中火電發(fā)電量42886億千瓦時(shí)，占全國發(fā)電量的71.6%。盡管近年清潔能源和可再生能源在發(fā)電總量中所占的比例有所增加，但傳統(tǒng)的火力發(fā)電仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。在火力發(fā)電廠中，循環(huán)水泵的耗電量可以占到廠總發(fā)電量的1%以上，并且其運(yùn)行效率對其它相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行也有較大的影響。因此可以通過實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵的優(yōu)化運(yùn)行來提高電廠的運(yùn)行效率，減少能源消耗。

1 循環(huán)水系統(tǒng)概述

循環(huán)水泵是發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)中的關(guān)鍵動力設(shè)備，它可以把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為葉輪輸送流體的壓能和動能，在系統(tǒng)中具有十分重要的作用。循環(huán)水系統(tǒng)包括循環(huán)水泵、凝汽器、冷卻塔等設(shè)備。循環(huán)水泵的功能是向凝汽器提供源源不斷的冷卻水，使凝結(jié)汽輪機(jī)得以通暢地排汽，維持凝汽器在真空狀態(tài)。一旦沒有了循環(huán)水，凝汽器將因?yàn)闊o法冷卻而導(dǎo)致機(jī)組失效。循環(huán)水泵流量大、揚(yáng)程低，但輸出量不穩(wěn)定，易受負(fù)載和水溫等條件的影響，因此往往采用并聯(lián)運(yùn)行。發(fā)電廠的大型循環(huán)水泵一般都采用軸流泵的形式。系統(tǒng)中的設(shè)備相互依賴，相互影響，共同影響著整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，任一設(shè)備出現(xiàn)異常都會對整個(gè)系統(tǒng)造成不可預(yù)料的后果。目前火電廠中廣泛采用立式斜流泵，它不但彌補(bǔ)了離心泵和軸流泵的缺點(diǎn)，通過離心力和升力之間的綜合作用來控制水流。

2 某電廠循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前我廠的循環(huán)水泵在運(yùn)行方式上并無嚴(yán)格要求，切換較隨意，對功耗的考慮不足，導(dǎo)致了大量能源的浪費(fèi)。因此，循環(huán)水泵的運(yùn)行優(yōu)化控制勢在必行。循環(huán)水泵的優(yōu)化控制方法有很多，目前最先進(jìn)的方法之一就是采用變頻控制方案。但是變頻器容易引入諧波，對電網(wǎng)造成不必要的污染，并且高質(zhì)量的變頻器價(jià)格較貴，維護(hù)成本也較高。根據(jù)我廠實(shí)際情況來分析，由于直接采用江水作為冷卻水，冷凝效果較好，無需再采用價(jià)格昂貴的變頻設(shè)備，只需根據(jù)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)改變兩臺循環(huán)水泵的運(yùn)行方式即可。

3 循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行的計(jì)算

本文通過研究汽輪機(jī)和循環(huán)水泵在不同運(yùn)行條件下的功率變化來尋找循環(huán)水泵的最優(yōu)運(yùn)行方式。我廠的單元制機(jī)組配有兩臺雙速循環(huán)水泵，運(yùn)行方式有單泵低速運(yùn)行、單泵高速運(yùn)行、雙泵低速運(yùn)行、雙泵高速運(yùn)行和一高一低運(yùn)行。只要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在某種運(yùn)行條件下，將兩臺循環(huán)水泵切換到功耗最低的運(yùn)行方式，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

根據(jù)大量的實(shí)測結(jié)果，循環(huán)水泵在各運(yùn)行方式下的功耗為：

表1 循環(huán)水泵耗功計(jì)算結(jié)果（單位：kW）

從表1中不難看出，循環(huán)水泵在各運(yùn)行方式下的實(shí)際功率與額定功率基本相同，總功率的大小主要與水泵的運(yùn)行速度和水泵臺數(shù)有關(guān)。各運(yùn)行方式之間相互切換時(shí)所對應(yīng)的耗功增量如表2所示。

表2 各方式切換后的耗功變化量（單位：kW）

從表2可以看出，循環(huán)水泵的運(yùn)行方式由單泵低速運(yùn)行、單泵高速運(yùn)行、雙泵低速運(yùn)行、雙泵高速運(yùn)行和一高一低的切換過程中，功率逐漸增大，并且增量也在逐漸增大。

表3 凝汽器壓力計(jì)算結(jié)果（單位：kPa）

對比各種條件下的汽輪機(jī)功率增量與循環(huán)水泵耗功增量，當(dāng)汽輪機(jī)功率增量比循環(huán)水泵耗功增量大時(shí)，表示此時(shí)的循環(huán)水泵運(yùn)行方式較優(yōu)，其中，兩者的差值最大的一種情況，為循環(huán)水泵的最優(yōu)運(yùn)行方式。于是有

4 結(jié)語

火電行業(yè)是實(shí)現(xiàn)全社會節(jié)能減排的重中之重，循環(huán)水泵作為火電機(jī)組的關(guān)鍵輔機(jī)，是火電廠節(jié)能優(yōu)化控制的重要內(nèi)容。本文通過大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果對循環(huán)水泵的優(yōu)化運(yùn)行方案進(jìn)行了研究，最后得出了循環(huán)水泵在不同條件下的最佳運(yùn)行方式，達(dá)到了節(jié)能的目標(biāo)。除了改變雙速循環(huán)水泵的運(yùn)行方式之外，還可以對循環(huán)水泵的進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，或者兩種方案相結(jié)合，這將使火電廠節(jié)能優(yōu)化的效果更加顯著。

【參考文獻(xiàn)】

[1]臧猛.350MW機(jī)組循環(huán)水泵節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行[D].華北電力大學(xué)，2014.

[2]李學(xué)忠，孫偉鵬，江永.循環(huán)水泵雙速節(jié)能改造及汽輪機(jī)冷端運(yùn)行優(yōu)化[J].中國電力，2011，（02）：54-57.

[3]譚雪梅，李凌.300MW機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究[J].水電能源科學(xué)，2010，（05）：160-162.

[責(zé)任編輯：張濤]