某電廠660MW 機(jī)組停機(jī)后閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化

李田

（望亭發(fā)電廠，江蘇 蘇州 215155）

某電廠建設(shè)有兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組分別于2009 年和2010 年投產(chǎn)。投產(chǎn)以來，閉冷水系統(tǒng)除夏季外，其余時間段由于開冷水溫度較低，使閉冷水溫度同步降低，因此用戶對閉冷水需求量減少，運(yùn)行時均需不同程度地關(guān)小閉冷水母管壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，說明此時閉冷水存在富余量，在此運(yùn)行方式下運(yùn)行會造成一定程度的能量損失。

且近年來隨著新能源發(fā)電量及省外特高壓供電量持續(xù)增加，該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組停運(yùn)次數(shù)逐漸增加，經(jīng)常性單機(jī)運(yùn)行。在機(jī)組停運(yùn)后，由于汽輪機(jī)內(nèi)部金屬溫度較高，為了避免汽缸及轉(zhuǎn)子上下部分溫差增大導(dǎo)致設(shè)備變形彎曲損壞，因此必須保持盤車運(yùn)行直至汽輪機(jī)內(nèi)部金屬溫度低于100℃，在此期間頂軸油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)均無法停運(yùn)，此時需一小部分的閉冷水冷卻上述用戶。為供給這一小部分閉冷水，需保持一臺閉冷泵連續(xù)運(yùn)行，耗費(fèi)大量電能。

因此，在該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組閉冷水系統(tǒng)上存在節(jié)能需求與空間，可以考慮研究措施調(diào)節(jié)閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行方式，從而節(jié)約閉冷泵耗電量，提高經(jīng)濟(jì)性。

一、系統(tǒng)概述

某電廠建有兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組，分別于2009 年和2010 年投產(chǎn)并命名為3 號機(jī)組和4 號機(jī)組。每臺機(jī)組配置有獨(dú)立的閉冷水系統(tǒng)，系統(tǒng)各自配置有兩臺100%容量的閉冷泵，一運(yùn)一備，兩組100%容量的閉冷器，一運(yùn)一備，系統(tǒng)同時設(shè)置有一只高位布置的膨脹水箱對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)水。

為了簡化系統(tǒng)和管道布置，每臺機(jī)組閉冷水系統(tǒng)母管壓力統(tǒng)一，滿足所有冷卻水用戶的需求，同時在閉冷水系統(tǒng)閉冷器出口閉冷水母管上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，用于在不同工況下調(diào)節(jié)閉冷水母管壓力和流量。由于部分用戶對溫度調(diào)節(jié)要求較高，例如氫氣、靜冷水、主機(jī)潤滑油、主機(jī)密封油、給泵潤滑油等，為其各自設(shè)置有獨(dú)立的調(diào)整門調(diào)節(jié)，分別控制各自用戶溫度。

閉冷水系統(tǒng)的閉冷泵型號為KQSN600-N13/631，設(shè)計(jì)流量2475m3/h，閉冷泵電機(jī)型號為YKK450-6，額定功率為450KW，電壓等級為6KV，額定電流為52.8A。

二、閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀及優(yōu)化方案分析

（一）運(yùn)行現(xiàn)狀分析

該電廠660MW 超超臨界燃煤機(jī)組閉冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，配置有兩臺100%容量的閉冷泵，要求單泵運(yùn)行時能夠滿足夏季工況要求，并且針對不同工況可以通過調(diào)節(jié)母管壓力調(diào)節(jié)閥，滿足閉冷水用戶需求。

通過對全年機(jī)組閉冷水系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)（見圖一），全年除6-9月由于氣溫較高造成循環(huán)水溫度較高，導(dǎo)致開冷水溫度高于設(shè)計(jì)水溫之外，其余時間段開冷水溫度均低于甚至遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)水溫，此時閉冷水溫度也低于設(shè)計(jì)值。由于閉冷水溫度降低，其用戶對冷卻水需求量也同步降低，因此需不同程度地關(guān)小閉冷水母管壓力調(diào)節(jié)閥，造成節(jié)流損失。

（圖一 閉冷水系統(tǒng)全年調(diào)節(jié)閥開度變化趨勢圖）

由于近年來國家大力發(fā)展新能源發(fā)電，新能源發(fā)電量逐漸增加，且隨著特高壓直流輸電線路的逐步鋪設(shè)，省外特高壓輸電量逐漸增加，在兩者共同影響之下，燃煤機(jī)組利用小時數(shù)明顯逐漸降低，該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組停運(yùn)次數(shù)逐漸增加，經(jīng)常性單機(jī)運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)近3 年機(jī)組停運(yùn)次數(shù)（如表一所示）：

（表一 某電廠近3 年兩臺660MW 機(jī)組停運(yùn)次數(shù)）

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近年來該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組停運(yùn)次數(shù)逐漸增加，但其中僅一次于6-9 月期間停運(yùn)。

在機(jī)組停運(yùn)后，由于汽輪機(jī)內(nèi)部金屬溫度較高，為避免汽缸及轉(zhuǎn)子上下部分溫差增大導(dǎo)致設(shè)備變形彎曲損壞，因此必須保持盤車運(yùn)行直至汽輪機(jī)內(nèi)部金屬溫度低于100℃，此時汽輪機(jī)頂軸油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)均無法停用，因此閉冷水系統(tǒng)也無法停用。此時閉冷水的作用主要為兩點(diǎn)：1、帶走由潤滑油帶出的汽輪機(jī)內(nèi)的熱量；2、帶走油系統(tǒng)自身運(yùn)行產(chǎn)生的熱量。帶走這些熱量雖然僅需很小一部分的閉冷水，但是仍然需要運(yùn)行一臺閉冷泵。

機(jī)組停運(yùn)直至汽輪機(jī)內(nèi)部金屬溫度低于100℃可以停運(yùn)盤車需要較長時間，該電廠660MW 超超臨界燃煤機(jī)組投運(yùn)至今平均每次需12 天時間方可停運(yùn)盤車，在此期間閉冷水系統(tǒng)需要保持一臺閉冷泵運(yùn)行，耗費(fèi)了大量電能。

（二）優(yōu)化方案分析

機(jī)組停運(yùn)期間閉冷水系統(tǒng)用量需求較小，而運(yùn)行機(jī)組在全年除6-9 月外均有一定的富余量，同時由于電網(wǎng)迎峰度夏需要，機(jī)組停運(yùn)一般不安排6-9，因此在機(jī)組停運(yùn)后此時鄰機(jī)閉冷水基本存在富余量，可以考慮由相鄰運(yùn)行機(jī)組供停運(yùn)機(jī)組閉冷水。通過對系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組配置有一套公用的壓縮空氣系統(tǒng)，其中壓縮空氣干燥器冷卻水水源分別取自兩臺機(jī)組閉冷水，在此處兩臺機(jī)組閉冷水系統(tǒng)可以相互連通。

經(jīng)過分析，在一臺機(jī)組停運(yùn)期間，可以考慮將停運(yùn)機(jī)組閉冷水水源切至相鄰運(yùn)行機(jī)組供，從而可以停用本機(jī)閉冷泵，節(jié)約用電量。

三、運(yùn)行試驗(yàn)方案

利用4 號機(jī)組停機(jī)機(jī)會，對閉冷水系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，將停運(yùn)機(jī)組閉冷水水源切至相鄰運(yùn)行機(jī)組供，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)，分析運(yùn)行機(jī)組閉冷水系統(tǒng)是否受到影響，停運(yùn)機(jī)組頂軸油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)是否能夠維持正常運(yùn)行。

（一）系統(tǒng)流程

系統(tǒng)示意圖（如圖二所示），3 號機(jī)組閉冷水通過機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進(jìn)A、機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進(jìn)B 至4 號機(jī)組閉冷水進(jìn)水母管，再通過機(jī)側(cè)用戶后至4 號機(jī)組閉冷水回水母管，通過機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回B、機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回A 至3 號機(jī)組閉冷水回水母管。

圖二 閉冷水系統(tǒng)示意圖

（二）試驗(yàn)步驟

（1）4 號機(jī)組停機(jī)后，機(jī)側(cè)、爐側(cè)閉冷水系統(tǒng)按照正常方式運(yùn)行，壓縮空氣干燥器冷卻水切至3 號機(jī)組閉冷水供。

（2）隔絕部分設(shè)備閉冷水，僅保留4 號機(jī)組頂軸油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)、氫氣冷卻系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)閉冷水運(yùn)行，隨后停用閉冷泵。

（3）緩慢開足機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進(jìn)B，注意3 號機(jī)組閉冷水母管壓力無變化。

（4）緩慢開足機(jī)3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回B，注意3 號機(jī)組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa。

（5）將4 號機(jī)組閉冷水切至3 號機(jī)組閉冷水供，期間注意3 號機(jī)組閉冷水系統(tǒng)無異常，否則恢復(fù)操作，保證3 號機(jī)組正常運(yùn)行。

（6）緩慢開大機(jī)4/冷油器調(diào)溫、機(jī)4/密封油調(diào)溫，注意3 號機(jī)組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa，閉冷箱補(bǔ)水正常。

（7）緩慢開大氫冷器4A/調(diào)溫、氫冷器4B/調(diào)溫、機(jī)4/定冷器調(diào)溫，注意3 號機(jī)組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa，閉冷箱補(bǔ)水正常。

（三）試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)安排在10 月執(zhí)行，試驗(yàn)時環(huán)境氣象溫度22℃,3 號機(jī)組負(fù)荷500MW。

將4 號機(jī)組閉冷泵停用、閉冷水由3 號機(jī)組閉冷水供后，3 號機(jī)組閉冷水母管壓力維持在0.65MPa 無變化，母管壓力調(diào)節(jié)閥開度由40%增大至45%，閉冷水溫度無變化。由于氣泵房壓縮空氣干燥器冷卻水管徑較小，因此其壓力由0.53Mpa 降低至0.47Mpa，但壓縮空氣干燥器無異常能夠連續(xù)正常運(yùn)行。4 號機(jī)組閉冷水母管壓力能夠達(dá)到0.47MPa，此時潤滑油冷油器、密封油冷油器、氫冷器、定冷器均處于投用狀態(tài)，頂軸油、潤滑油、密封油、氫氣、發(fā)電機(jī)定子冷卻水溫度均正常。

4 號機(jī)組閉冷水水源切換成功后，直至盤車停用，在此期間的12 天時間，4 號機(jī)組閉冷水一直保持由3 號機(jī)組供給。在此期間環(huán)境氣象溫度處于18-26℃之間,3 號機(jī)組負(fù)荷在330-660MW 之間波動，3 號機(jī)組閉冷水母管壓力調(diào)節(jié)閥開度最大不超過60%，兩臺機(jī)組閉冷水系統(tǒng)參數(shù)均無異常。

四、優(yōu)化運(yùn)行方案

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，該電廠660MW 超超臨界燃煤機(jī)組在停運(yùn)后，閉冷水可以由相鄰運(yùn)行機(jī)組通過壓縮空氣干燥器冷卻水管供，且能夠滿足頂軸油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)、氫氣冷卻系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行。因此該電廠制定閉冷水系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行規(guī)定，在全年除6-9 月之外，其余時間段機(jī)組停運(yùn)后，將本機(jī)閉冷泵停運(yùn)，閉冷水由相鄰運(yùn)行機(jī)組供。

五、經(jīng)濟(jì)性分析

綜上分析，在保證安全的前提下，該電廠在全年除6-9 月外時間段、660MW 超超臨界燃煤機(jī)組停運(yùn)期間，采用鄰機(jī)閉冷水通過壓縮空氣干燥器冷卻水管供本機(jī)閉冷水。通過此優(yōu)化運(yùn)行，每次機(jī)組停運(yùn)后可停用本機(jī)閉冷泵。按照閉冷泵功率450KW，機(jī)組年均停機(jī)8 次，每次停機(jī)盤車需運(yùn)行12 天計(jì)算：

年均節(jié)約廠用電Q=Pt=450*24*12*8=1036800KW.h

按照當(dāng)前上網(wǎng)電價0.391 元/KW.h 計(jì)算

年均節(jié)約電費(fèi)=Q*0.391=40.5 萬元

結(jié)語：該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組閉冷水系統(tǒng)配置有兩臺100%容量的閉冷泵，單泵運(yùn)行時能夠滿足夏季工況要求，其余時間段有不同程度富余量，且由于近年來新能源發(fā)電量及省外特高壓供電量增加，兩臺660MW 超超臨界燃煤機(jī)組停運(yùn)次數(shù)增加，單機(jī)運(yùn)行時長增加，對閉冷水系統(tǒng)節(jié)能存在需求與空間。通過此次停機(jī)后運(yùn)行方式優(yōu)化，在不進(jìn)行設(shè)備改造的基礎(chǔ)上，將停運(yùn)機(jī)組閉冷泵停用，由相鄰運(yùn)行機(jī)組供停運(yùn)機(jī)組閉冷水，顯著降低閉冷泵電耗，節(jié)能效果明顯。