濕冷機組全停后循環(huán)水泵節(jié)能優(yōu)化

滕慧達 金建偉

摘要：某4×660MW超臨界閉式循環(huán)濕冷機組火電廠通過對凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)以及輔機開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的分析，經(jīng)過論證比選利用現(xiàn)有設(shè)備無需改造通過輔助開式冷卻水泵獨立運行的方式，在保證機組停運期間各輔機冷卻用水的同時提前停運循環(huán)水泵，達到以小泵換大泵的節(jié)能目的。

關(guān)鍵詞：火電廠;循環(huán)水泵;輔機冷卻水;節(jié)能優(yōu)化

0引言

近年來火電廠通過擴容改造、供熱改造、輔機變頻改造等方面大幅降低發(fā)電供電煤耗，但隨著水電、核電、新能源等國家鼓勵優(yōu)先發(fā)電機組裝機容量不斷增長，火電機組作為調(diào)峰機組利用小時數(shù)大幅下降，機組調(diào)停次數(shù)及時間大幅增加，機組啟停過程中的節(jié)能優(yōu)化也受到了關(guān)注。其中關(guān)于濕冷機組凝汽器循環(huán)水泵（下稱循泵）在機組啟停前后時的優(yōu)化研究較少，主要為通過鄰機聯(lián)絡(luò)供循環(huán)水或間歇性供水。文章通過某內(nèi)陸電廠660MW超臨界閉式循環(huán)濕冷機組同期機組全停后的循環(huán)水運行方式優(yōu)化探索實踐介紹供同類型機組參考。

1系統(tǒng)介紹

某內(nèi)陸火力發(fā)電廠4×660MW超臨界機組凝汽器采用閉式循環(huán)冷卻方式，每臺機組設(shè)置一座自然通風(fēng)冷卻水塔，循環(huán)冷卻水塔池中冷卻水（以下簡稱循環(huán)水）通過循環(huán)水泵輸送入機組凝汽器與機組低壓缸排汽換熱返回至冷卻塔冷卻降溫后回至冷卻水塔池形成閉式循環(huán)。輔機冷卻水系統(tǒng)根據(jù)用戶水質(zhì)要求分為以凝汽器循環(huán)水為冷卻介質(zhì)的輔機開式循環(huán)冷卻水（以下簡稱開冷水）系統(tǒng)和以除鹽水為冷卻介質(zhì)的閉式循環(huán)冷卻水（以下簡稱閉冷水）系統(tǒng)。其中閉冷水通過閉冷水冷卻器由開冷水冷卻，開冷水由循環(huán)水供水管供水經(jīng)開冷水泵升壓冷卻用戶后回至循環(huán)水回水管經(jīng)冷卻塔冷卻。

2存在的問題

為保證機組停運后主設(shè)備的安全停運必須保留開冷水系統(tǒng)的連續(xù)運行直至無開冷水用戶。機組停運后開冷水系統(tǒng)的最后用戶一般為主機冷油器以及閉冷水系統(tǒng)，其中主機冷油器在汽輪機打閘一周后（汽輪機缸溫允許停運盤車及潤滑油）可停運。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，開冷水系統(tǒng)運行的條件為循環(huán)水系統(tǒng)運行，因此在機組停運期后為保持機組的安全停機需要維持循環(huán)水系統(tǒng)運行。調(diào)?；驒z修機組多時會出現(xiàn)相鄰機組也停運的工況，因此仍需在同期的最后一臺機組停運后保留一臺循環(huán)水泵運行直至后停運機組安全停機。

該廠機組停運后開冷水用戶僅需400t/h冷卻水（母管壓力0.2MPa.g）即可滿足要求。作為火力發(fā)電廠僅次于電動給水泵的第二大電動輔機，660MW機組的循環(huán)水泵最小功率高達2800 kW，流量約40000t/h，在循環(huán)水失去凝汽器這一最大用戶的情況下為維持僅有400t/h流量的開冷水系統(tǒng)運行而運行循環(huán)水泵是不經(jīng)濟的，因此有必要通過優(yōu)化在同期機組全停時保證正常停機用水的情況下減少循環(huán)水泵運行時間。

3解決方案

根據(jù)保證機組停運破壞真空后輔機冷卻水不中斷可停運循環(huán)水泵的思路主要有以下兩種不改造設(shè)備的解決方案：

3.1方案一：工業(yè)水替代循環(huán)水

該廠循環(huán)水供水管道設(shè)置有工業(yè)水注水管路，機組停運破壞真空后可停運循環(huán)水泵并關(guān)閉其出口蝶閥，通過工業(yè)水注水經(jīng)過循環(huán)水供水管替代循環(huán)水向開冷水泵供水。

全廠工業(yè)水設(shè)置有5臺工業(yè)水泵，2運3備，揚程64m，流量為280t/h/臺，功率75Kw，工業(yè)水注水管規(guī)格為DN250mm，根據(jù)泵與管路數(shù)據(jù)額外啟動兩臺工業(yè)水泵后，完全可滿足停機時的開冷水用量。

該方案缺點在于工業(yè)水持續(xù)向循環(huán)水系統(tǒng)注水將導(dǎo)致冷卻塔蒸發(fā)量極小的情況下冷卻塔池水位持續(xù)升高溢流，同時工業(yè)水注水入循環(huán)水后揚程無法滿足開冷水用戶需求，需要維持開冷水泵運行并且額外啟動2臺工業(yè)水泵。

3.2方案二：開冷水泵從循環(huán)水供水管自吸水

停運循環(huán)水泵后保持循環(huán)水管道與冷卻塔池相通，利用開冷水泵具有一定允許吸上高度的特點，僅靠開冷水泵從循環(huán)水供水管自吸水以實現(xiàn)開冷水循環(huán)。

兩種開冷水泵性能參數(shù)如下表：

根據(jù)允許吸上高度公式

Hg=大氣壓水柱（10.3m）汽蝕余量-安全余量（0.5m） （1）

表1中數(shù)據(jù)代入式（1）可得主開冷水泵允許吸上高度為2.6m，輔助開冷水泵的允許吸上高度分別分別為5m（#1機）、4.7m （#2、#3、#4）。循環(huán)水供水管道位于地下，該管道在冷卻水塔池中水的靜壓下在循泵停運時仍能保持循環(huán)水進水管的充滿度，根據(jù)冷卻水塔池水面與布置于0m的開冷水泵的高差最大值均<2m，計算結(jié)果表明開冷水泵獨立運行時理論上不會發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

各型號開冷水泵的揚程均為25m，根據(jù)循環(huán)水冷卻塔配水管高度為14.7m，再扣減不到2m的吸上高度以及10%的延程阻力，開冷水泵獨立運行時仍有7m的揚程余量，足以將水打進回水管。

2017年9月份、2017年10月份、2018年2月份、2018年11月份四次同期機組停運后以該方案進行調(diào)整，各機組均能保持輔助開冷水泵獨立穩(wěn)定運行

4經(jīng)濟性分析

按歷史數(shù)據(jù)低速循泵功率2800kW，2臺機組的輔助開冷水泵功率75kW計算每小時可節(jié)約廠用電2800kWh-2×75 kWh=2650kWh，根據(jù)以往機組停運7天后停運循泵的操作方式估算采用開冷水泵獨立運行的優(yōu)化方式一次同期機組全停工況可節(jié)約廠用電44.52萬kWh，按0.4元/千瓦時的售電價格的經(jīng)濟效益可產(chǎn)生17.808萬的經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計2017年同期機組全停工況共出現(xiàn)20天，若完全進行優(yōu)化調(diào)整，全年可節(jié)電127.2萬kWh，經(jīng)濟效益50.88萬元。該優(yōu)化辦法對于新建機組長達1至2個月的調(diào)試期，效果尤其明顯。

5總結(jié)和建議

在保證開冷水不中斷的前提下通過運行方式的優(yōu)化提前停運大功率的循環(huán)水泵可節(jié)省大量廠用電。文中方案無需改造投入，推薦存量電廠使用。由于管道設(shè)備的布置原因方案二運行方式穩(wěn)定性不足，優(yōu)化調(diào)整過程中需要一定的操作技巧，且容易受外界干擾而失穩(wěn)，此時可結(jié)合方案一進行。建議新建電廠或冬季較冷地區(qū)的電廠在增設(shè)輔助開冷水泵時考慮下沉式布置低于循環(huán)水管以提高輔助開冷水泵運行穩(wěn)定性并簡化調(diào)整操作。