第33卷第4期發(fā)電技術(shù)電力建設(shè)2012 年4月不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究張震偉，謝尉揚(yáng)，王艦(浙江浙能能源技術(shù)有限公司,杭州市,310052)摘要:循環(huán)水泵是火力 發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備,冷端優(yōu)化是發(fā)電企業(yè)節(jié)能工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和循環(huán)水泵選型階段,采用不同容量循環(huán)水泵進(jìn)行優(yōu)化配置,可以獲得更加靈活的循環(huán)水流量組合以適應(yīng)機(jī)組豁要的冷卻水量。通過(guò)不同容量循環(huán)水泵配置方案和目前循環(huán)水泵主要節(jié)能方法之間的比較,說(shuō)明所選方案能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)水泵的節(jié)能調(diào)節(jié)。若在2x1 000 MW機(jī)組中應(yīng)用該配置方案,節(jié)能效果尤為顯著。關(guān)鍵詞;循環(huán)水泵;容量配置;節(jié)能;選型設(shè)計(jì)Research on Energy -saving Selection for Circulating Water Pump withUnequal CapacitiesZHANG Zhenwei ,XIE Weiyang , WANG Jian( Zhejiang Energy Technology Co. , Ltd. , Hangzhou 310052, China)ABSTRACT: Circulating water pump (CWP) is the main power consumption equipment and the cold end optimization isone of the important energy-saving items in fossil fuel power plants. The optimized allocation of CWP with unequal capacityin design stage can obtain a more flexible flow combination in order to meet the required cooling water of unit. Bycomparing the present energy-saving methods of CWP with the selection of CWP with unequal capacity, the schemepresented in this paper can achieve the energy-saving regulation of CWP, which will bring about a striking energy-savingeffect by applying to 2 x1000 MW units.KEYWORDS: circulating water pump( CWP) ; capacity allocation; energy-saving; selection design中圖分類號(hào): TM 621.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 1000 -7229(2012)04 -0076 -04doi;: 10. 3969/j. isn. 1000 -7229.2012. 04. 020多臺(tái)循環(huán)水泵擴(kuò)大成母管制供水,可根據(jù)季節(jié)變化實(shí)0引言現(xiàn)靈活的循環(huán)水泵組合運(yùn)行方式,但循環(huán)水管路布置火力發(fā)電廠循環(huán)冷卻水量取決于機(jī)組負(fù)荷、冷卻較為復(fù)雜,單機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的故障可能會(huì)擴(kuò)大到同母水進(jìn)水溫度和溫升,在一定水溫條件下,根據(jù)低壓缸管的機(jī)組上,安全風(fēng)險(xiǎn)增大;同時(shí),由于管路布置不對(duì)排汽負(fù)荷變化及時(shí)提供合適的循環(huán)冷卻水量,保證合稱,會(huì)造成運(yùn)行時(shí)機(jī)組間流量分配不均衡。由于擴(kuò)大適的凝汽器真空,是火力發(fā)電廠循環(huán)水運(yùn)行優(yōu)化的一單元制方式節(jié)能效果明顯，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)組的循項(xiàng)重要內(nèi)容。通過(guò)選擇不同容量的循環(huán)水泵，進(jìn)行合環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用擴(kuò)大單元制布置方式,如浙能紹興理配置,可以獲得比較靈活的運(yùn)行方式,滿足不同季濱海熱電廠(2x300MW),單機(jī)配置2x50%等容量節(jié)機(jī)組變工況運(yùn)行的需要,取得更好的節(jié)能效果。循環(huán)水泵,其運(yùn)行參數(shù)如表1所示()。1循環(huán)水 系統(tǒng)傳統(tǒng)節(jié)能調(diào)節(jié)方法:表1濱海熱電廠循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)Tab.1 Operation parameters of CWP for火力發(fā)電廠傳統(tǒng)的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能調(diào)節(jié)方法主Binhai cogeneration plant要有:管路節(jié)流調(diào)節(jié)、循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)、單機(jī)增減循單泵流量/揚(yáng)程/m效率/%運(yùn)行單機(jī)流最/(m' .g")方式(m3●h-1)環(huán)水泵臺(tái)數(shù)和擴(kuò)大單元制方式下增減循環(huán)水泵數(shù)量夏季5.5523.251機(jī)2泵39 960調(diào)節(jié)112]。目前使用最多的是擴(kuò)大單元制方式下增減春秋季6.33中國(guó)煤化工34 182循環(huán)水泵數(shù)量調(diào)節(jié)和循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)。擴(kuò)大單元制運(yùn)行方式就是利用2臺(tái)機(jī)組配置的冬季6.95MHCNMH G25 02076 Electric Power Consruction VoL 33, Na 4, Apr. , 2012第33卷第4期張震偉,等:不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究發(fā)電技術(shù)!循環(huán)水泵動(dòng)葉調(diào)節(jié)采用特殊的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),在- -定范圍內(nèi)調(diào)整葉片角度,達(dá)到調(diào)整循環(huán)水泵出力的目.2*50%0# 聯(lián)75%的。雖然有許多機(jī)組采用動(dòng)葉調(diào)節(jié)方式,如浙能嘉興發(fā)電廠一期(2 x 300 MW)和二期(4 x600 MW),但p聚井聯(lián)100%由于葉片調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故障率高,實(shí)際運(yùn)行中504年旅運(yùn)行基本上也是按季節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié),無(wú)法達(dá)到完全按冷卻水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的,同時(shí)其初投資也較大，這種調(diào)9)聯(lián)節(jié)方式在已投產(chǎn)機(jī)組中并不占主流。01020304050607080901001101202交流 電機(jī)變速調(diào)節(jié)方法圖1不同容量循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線Fig. 1 characteristic curves of CWP with unequal由于火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)普遍按等容量循環(huán)capacity in parallel operation水泵配置方案進(jìn)行設(shè)計(jì),限制了循環(huán)水泵組合的靈活小可用點(diǎn)2、Q2、0、H,所封閉面積來(lái)表示;而方案2則性。所以，目前開展的循環(huán)水泵節(jié)能改造,通常是在維持現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì),保留現(xiàn)有水泵設(shè)備的基礎(chǔ)之上，在30% +50%并聯(lián)方式下運(yùn)行,工作點(diǎn)由點(diǎn)1移至進(jìn)行變流量技術(shù)改造。較為通行的方法是采用交流點(diǎn)3,軸功率大小可用點(diǎn)3、Q3 .0、H2所封閉面積來(lái)表電機(jī)調(diào)速技術(shù),主要有雙速電機(jī)調(diào)節(jié)和高壓變頻調(diào)節(jié)示。 圖1陰影部分面積△P就是方案2較方案1獲.2種方法(2.4。得的節(jié)能效果。雙速電機(jī)調(diào)速技術(shù)是通過(guò)改變定子繞組的極對(duì)以濱海熱電廠-為例，假設(shè)按上述2個(gè)方案配置,數(shù),改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行調(diào)速|(zhì)$6]。改造時(shí)可當(dāng)系統(tǒng)需水量為75%額定流量時(shí),分析不同容量循以不更換原有的電機(jī),費(fèi)用低設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠性高,適環(huán)水泵配置方式可獲得的節(jié)能效果,如圖2所示。合冬季和春秋季調(diào)節(jié),切換操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是有級(jí)調(diào)圖2中,2 x50%配置方式下,2臺(tái)泵并聯(lián)經(jīng)管路速級(jí)差較大,低速時(shí)循環(huán)水泵效率有所降低178]。節(jié)流后,水泵揚(yáng)程為24.2 m,總功率為額定負(fù)荷功率高壓變頻技術(shù)在理論上可以獲得高效率、大范圍的91% ;50% +30%配置方式下,2臺(tái)泵并聯(lián)經(jīng)節(jié)流的無(wú)級(jí)調(diào)速,但要達(dá)到完全的無(wú)級(jí)調(diào)速,仍需克服許后,水泵揚(yáng)程為20m,水泵總功率為額定負(fù)荷功率的多困難。首先是轉(zhuǎn)速太低會(huì)對(duì)推力瓦潤(rùn)滑造成危害,78% ,節(jié)能顯著。其次是循環(huán)水溫和凝汽器真空調(diào)節(jié)存在著較大慣性所以,不同容量循環(huán)水泵配置方案,就是在有限遲緩,其無(wú)級(jí)變速功能很難獲得令人滿意的效果。如的循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)下,通過(guò)運(yùn)行方式的組合,盡可能滿何根據(jù)不同水溫、不同汽輪機(jī)負(fù)荷,自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)水足機(jī)組水量需求,從而減少由管路系統(tǒng)調(diào)整引起的壓泵頻率,實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的智能運(yùn)行調(diào)度,還有待于頭裕量損失,保證水泵在最佳效率區(qū)運(yùn)行,獲得較好進(jìn)一步探索。目前,只有少數(shù)電廠在技改時(shí)采用高壓的節(jié)能效果。如果在設(shè)計(jì)階段實(shí)施,還可以避免節(jié)能變頻技術(shù)，如大唐七臺(tái)河電廠(2 x350 MW)在2006改造所增加的額外費(fèi)用。年進(jìn)行了循環(huán)水泵電機(jī)高壓變頻改造。目前,國(guó)內(nèi)300、600 MW機(jī)組大多采用2 x50%容量循環(huán)水泵母管制設(shè)計(jì)方案,僅能提供50% .3不同容量循環(huán)水泵配置75%、100%共3種有效供水模式。如果同樣考慮每水泵軸功率正比于水泵的揚(yáng)程、流量,而反比于臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)循環(huán)水泵,在采用40%+60%不同容效率。為說(shuō)明問(wèn)題，循環(huán)水泵以單元制的2x50%量循環(huán)水泵配置時(shí),可以獲得40%、50%、60%、(方案1)和20% +30% +50% (方案2)配置為例,對(duì)70%.80%、100%共6種有效循環(huán)水量組合,節(jié)能效不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能機(jī)理進(jìn)行分析。圖1果也將顯著提高。為不同容量循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線,曲線A為水泵4不同容量循環(huán)水泵配置在1 000 MW特性曲線,曲線B為系統(tǒng)阻力特性曲線。機(jī)組上的應(yīng)用如圖I所示，設(shè)計(jì)工況下,額定流量時(shí)循環(huán)水泵工作點(diǎn)位置為點(diǎn)1,循泵揚(yáng)程、流量分別為H、Q,軸4.1工程應(yīng)用功率大小可用點(diǎn)1 Q .0、H,所封閉面積來(lái)表示。對(duì)于1000MW超超臨界燃煤機(jī)組,現(xiàn)有循環(huán)水當(dāng)系統(tǒng)需水量降為75%額定流量時(shí),方案1仍系統(tǒng)設(shè)計(jì)普遍采中國(guó)煤化工量母管制配需2泵并聯(lián),運(yùn)行工作點(diǎn)由點(diǎn)1節(jié)流至點(diǎn)2,軸功率大置,如果采用20:MYHC N MH G水泵優(yōu)化配Elecric Power Constnuction Vol 33, Na 4, Apr. , 2012[ 7發(fā)電技術(shù)電力建設(shè)2012年4月兩家并聯(lián)運(yùn)行.12[- 20%+30%+50%配置方案供水量8-11|+-33%配置方案供水量| [兩泵開聯(lián)75%24-回i H=-24.2 m10_ A2:1x50%-;兩泵并聯(lián)100% .20- 單泵運(yùn)行.H=18.5 m162-70弄50云15.6. 18.223.5{2.7|27.213182328 33循環(huán)水溫/C0102030405060 70 8090100110120圖3 2x1 000 MW機(jī)組循環(huán)水流量曲線(舊) 2*50%容量配置方式Fig. 3 Circulating water flow curves for32、2x1 000 MW unitsA1:50%6+30%+20%并聯(lián)運(yùn)行A2:509%+30%并聯(lián)運(yùn)行B、C共3個(gè)區(qū)域(25.7 ~27.2 9C,18.2 ~23.5 C,/B2:506+30%并聯(lián)75%4-15. 6 C以下部分)為可節(jié)能區(qū)域。3 x33%方案的供/三泵并聯(lián)100%A3單泵運(yùn)行-H=20m水量大大超過(guò)20% +30% + 50%方案的供水量,最- H=18.5 m大時(shí)可達(dá)到17 00 m'/h。這3個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的時(shí)間1工況為部分夏季時(shí)間、大部分春秋季時(shí)間和全部冬季時(shí)間,正是全年循環(huán)水泵節(jié)能調(diào)節(jié)運(yùn)行最長(zhǎng)的時(shí)段,B-782 J90瓷70 好這對(duì)于1000MW燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)具有更加現(xiàn)實(shí)的節(jié)50卡4.2 節(jié)能效益分析01020304050607080901001101202x1000MW機(jī)組采用3x33%容量循環(huán)水泵(b) 50%+30%+20%容量配置方式母管制運(yùn)行參數(shù)如表2所示。由于設(shè)計(jì)方案僅提供A- -水泵特性曲線: B-系統(tǒng)阻力特性曲線了3種運(yùn)行方式,其余運(yùn)行方式下的參數(shù)確定由流量圖2濱海熱電廠 循環(huán)水泵運(yùn)行特性曲線內(nèi)插值近似計(jì)算獲得。Fig2 Characteristic curves of CWP inparallel operation in Binhai cogeneration plant從表2可以看出,由于不同運(yùn)行方式下循環(huán)水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程差異較流量差異更大,所以合理選擇循環(huán)水置,則可組合18種不同的運(yùn)行方式,自10% 至90%泵配置方式，可以有效降低運(yùn)行壓頭裕量,由此獲得容量之間每級(jí)5%的梯度變化,基本能夠滿足機(jī)組在的節(jié)能效果也將相當(dāng)顯著。變工況運(yùn)行時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)全程調(diào)節(jié)的需要。根據(jù)凝汽器內(nèi)傳熱的熱平衡方程可知,若機(jī)組負(fù)表2 2x1 000 MW機(jī)組3 x33%容量循環(huán)水泵運(yùn)行參數(shù)Tab.2 Operation parameters of 3 CWPs with荷.真空維持不變,即排汽量、排汽溫度恒定,當(dāng)季節(jié)33% capacity in 2 x1000 MW units變化導(dǎo)致冷卻水溫上升,必須使冷卻水溫下降才能維運(yùn)行流量揚(yáng)程/持排汽溫度不變,也就是要增加循環(huán)冷卻水量。所方式(m3.g-1)n(效率取88% )/kW以,根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)背壓和凝汽器運(yùn)行端差,由冷卻水單機(jī)1泵12.98(12.98)13.00(13.00) 1 884.52(1 902)溫升、流量和凝汽量之間的關(guān)系,就可以算出機(jī)組額雙機(jī)3泵12.3714.772 040.48定負(fù)荷下不同循環(huán)水溫對(duì)應(yīng)的流量變化。單機(jī)2泵.11. 7616.532171.012x1000MW機(jī)組,每臺(tái)采用3x33%容量循雙機(jī)5泵11. 15(11.07) .18. 50(18.50)2 303. 72(2 269)環(huán)水泵和20%+30%+50%容量循環(huán)水泵配置在單機(jī)3泵10. 54(10.54)20.0020.00) 2 354. 25 (2349) .額定負(fù)荷下循環(huán)水流量隨水溫變化曲線如圖3注:括號(hào)中為設(shè)計(jì)值。所示。比較顯示,20%+30%+50%容量配置方案能更該泵的揚(yáng)程擬中國(guó)煤化工好地滿足機(jī)組循環(huán)水量需求,2條曲線之間形成的A、H=47.46MHCNMH G(1)Elecric Power Construction VoL 33, Na. 4, Apr. ，2012第33卷第4期張震偉,等:不同容量循環(huán)水泵配置的節(jié)能研究發(fā)電技術(shù)式中:H為揚(yáng)程;Q為流量。acceptance, THA)工況,機(jī)組需水量約為設(shè)計(jì)總量假設(shè)各循環(huán)水泵性能相似,如果不考慮管路系的52% ,3 x33%設(shè)計(jì)方案最優(yōu)供水模式為單機(jī)兩統(tǒng)的節(jié)流影響,則不同容量配置方案的節(jié)能效果比泵66%容量,而20%+30%+50%配置方案則按較如表3所示。本計(jì)算在循環(huán)水泵運(yùn)行方式的匹55%容量(雙機(jī)2 x 30%+50%)進(jìn)行配置。配上,按照供水量大于需水量選取最接近供水模20% +30% +50% 配置方案各參數(shù)可由相同運(yùn)行式,如夏季50%汽輪機(jī)熱耗保證(turbineheat方式下的33%循泵參數(shù)確定。.表32x1 000 MW機(jī)組不同容量循環(huán)水泵配置節(jié)能效果比較Tab. 3 Comparison of Energy saving effect for CWP with unequal capacity in 2 x1 000 MW units3x33%配置方案20% +30% +50%配置方案季節(jié)機(jī)組(m'.s")百分比/%運(yùn)行方式需水量/需水量單機(jī)泵功拳/運(yùn)行方式單機(jī)泵功率/能/kWkvTR01 060100.0單機(jī)3 x33%7 063單機(jī)20% +30% +50%0夏季75% THA73 90473.2雙機(jī)S x33%5 759雙機(jī)20% +30% +2 x50%4 88550% THA52 51452.0單機(jī)2x33%4342.雙機(jī)2 x30% +50%3 367975THA82 45881.6雙機(jī)5x33%雙機(jī)2 x20% +30% +2 x50%5874春秋季64 36863.7單機(jī)2x33%4 342雙機(jī)30% +2 x50%397936I5 73845.3雙機(jī)3 x33%3 061單機(jī)50%2 8272345802657.4單機(jī)2 x33%雙機(jī)20% +2 x50%3 674冬季4529644.8雙機(jī)3 x33%雙機(jī)2 x20% +50%2 75530632 18631.8單機(jī)33%1885雙機(jī)20% +50%1979注:TRL指汽輪機(jī)額定上況(tuibine rating load,TRL)。表3計(jì)算結(jié)果表明:變工況運(yùn)行方式下，優(yōu)化配6參考文獻(xiàn)置方案在春秋季THA冬季50% THA運(yùn)行工況下單機(jī)循泵軸功率比設(shè)計(jì)方案略有增加,其余變工況運(yùn)行[1] DL 5000- 2000火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[ S].北京:中國(guó)電力出版社2001.都能比設(shè)計(jì)方案有更好的節(jié)能效果。[2] DL1T111- 2009 火力發(fā)電廠廠用高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速節(jié)能導(dǎo)則5結(jié)論[S].北京:中國(guó)電力出版社,009.[3]張震偉，王艦浙江浙能紹興濱海熱電廠閉式冷卻系統(tǒng)循環(huán)水泵(1)不同容量循環(huán)水泵配置可通過(guò)運(yùn)行方式的節(jié)能研究[ R].杭州:漸能技術(shù)中心,2010.組合,盡可能滿足機(jī)組不同的循環(huán)水量需求,從而減[4]宮少全.王繼英，王慶斌，等.七臺(tái)河電廠循環(huán)水泵變頻技術(shù)改造少由管路系統(tǒng)調(diào)整引起的水泵壓頭裕量損失,保證水[J].黑龍江電力,2008 ,30(1) ;4247.[5]陳康強(qiáng).循環(huán)水泵電機(jī)改造技術(shù)方案[ R].湘潭:湘電集團(tuán)有限公泵在最佳效率區(qū)運(yùn)行,減少輔機(jī)功耗。司,2010.(2)20% +30% + 50%容量配置方案組合基本[6]盛煥程,劉文.循環(huán)水泵采用雙速電機(jī)可行性探討[J].江蘇電機(jī)能夠滿足機(jī)組在變工況運(yùn)行時(shí)循環(huán)水系統(tǒng)全程調(diào)節(jié)工程,2003 ,2(5) :4244. .的需要。[7]徐海新,張林,王興平,等.600 MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)行(3)不同容量循環(huán)水泵配置可以有多種選擇方優(yōu)化[J].發(fā)電設(shè)備,009(3):191-193. .式,具體應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際情況,綜合各種因素進(jìn)[8]楊少華,楊莉.吉瓦級(jí)超超臨界壓力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用變頻技術(shù)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析[J].廣東電力,2007 ,20(1) :23-26.行合理選擇，以獲得最佳的節(jié)能效果。(4)不同容量循環(huán)水泵配置可以改變現(xiàn)有火力收稿日期:2011-09-25修回日期:2012-01-17發(fā)電廠在生產(chǎn)投運(yùn)后開展循環(huán)水泵改造的被動(dòng)局面,作者簡(jiǎn)介:將循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能措施落實(shí)在循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和作者簡(jiǎn)介;張震偉( 1968).男,工程師,從事發(fā)電企業(yè)技術(shù)服務(wù)工循環(huán)水泵選型階段,更加符合循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初作,E-mail:zzw8635@ sina. com。(編輯:沈雷)衷。但不同容量循環(huán)水泵配置同時(shí)也會(huì)給電廠的運(yùn)行檢修和備件帶來(lái)- -定的不便。中國(guó)煤化工MHCNMH GElecric Power Construction VoL 33, Na 4, Apr. , 20121 79