S109FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析發(fā)電設(shè)備(2008No.6)S109FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析黃劍雄,唐銘,俞立凡(杭州華電半山發(fā)電有限公司,浙江杭州310015)摘要:簡(jiǎn)要介紹了S109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng),以及機(jī)組在日開(kāi)夜停運(yùn)行方式下的節(jié)能措施。試驗(yàn)驗(yàn)證了節(jié)能措施的合理性,并給出了具體的節(jié)能效果,指出了存在問(wèn)題關(guān)鍵詞:能源與動(dòng)力工程;燃?xì)廨啓C(jī);聯(lián)合循環(huán);循環(huán)水系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中圖分類(lèi)號(hào):TM6l1.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16714086X(2008)064050904Energy Efficiency Analysis of a $109FA Unit's Circulating Water SystemHUANG Jian-xiong, TANG Min, YU Li-fanHangzhou Huadian Banshan Power Generation Co. Ltd, Hangzhou 310015, China)Abstract: The Circulating water system of a S109FA combined cycle unit is being briefly introduced, whilenergy-saving countermeasures for day-on night-off operating mode proposed. Rationality of these countermeasures hasbeen proved by experimental results, whereas problems needing to be solved are pointed out as wellrbine;combined cycle; circulating water system; economic杭州華電半山發(fā)電有限公司燃?xì)庹羝?lián)合水量,這時(shí)汽輪機(jī)也獲得最佳真空P=12l循環(huán)機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行了2年多。由于這一機(jī)組作為因?yàn)槠啓C(jī)的真空度主要是依靠調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)峰機(jī)組,故日開(kāi)夜停成為此類(lèi)機(jī)組工作的特點(diǎn)。流量來(lái)控制的。而運(yùn)行中的凝汽器壓力主要取決本文對(duì)其循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了分析,并于蒸汽負(fù)荷冷卻水入口溫度和冷卻水量。冷卻探討了可以采取的節(jié)能措施。水溫一般取決于自然條件,在蒸汽負(fù)荷一定情況下,只有靠增加冷卻水的流量來(lái)提高凝汽器的真1S10gFA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)空度。為提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,真空度提高增s109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)見(jiàn)圖1。加的汽輪機(jī)功率△N1應(yīng)大于為增加循環(huán)水量所多消耗的功率△N2。顯然,汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)真空2循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式P應(yīng)位于凈增功率△N=△N1-△N2的最大值處,s109FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的一般運(yùn)行方式為:這時(shí)汽輪機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式(見(jiàn)圖2中a冬季1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行,其它季節(jié)2臺(tái)循環(huán)水泵點(diǎn))。運(yùn)行。低負(fù)荷時(shí)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整,合理地調(diào)度△N在冷卻水量比較小的時(shí)候隨冷卻水量的循環(huán)水泵運(yùn)行是取得經(jīng)濟(jì)真空(即最佳真空)的增大而增加,到a點(diǎn)達(dá)到最大。如果再進(jìn)一步增有效措施之大冷卻水流量,ΔN反而開(kāi)始減小,直至為零。但循環(huán)水泵并不是開(kāi)得越多越經(jīng)濟(jì)。當(dāng)循環(huán)水到達(dá)c點(diǎn)時(shí)汽輪機(jī)的膨脹能力已達(dá)到極限,汽輪量足以帶走乏汽的汽化潛熱時(shí),這便是經(jīng)濟(jì)循環(huán)機(jī)功率不會(huì)再增加,c點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空稱(chēng)為極限收稿日期:20080611作者簡(jiǎn)介:黃劍雄(1963-),男,工程師,主要從事發(fā)電機(jī)組運(yùn)行管理工作發(fā)電設(shè)備(2008No.6)S109FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析放水閥(排地溝)共4只閉式水熱式水熱交換器交換器動(dòng)透氣閥共4只出水閥A循環(huán)水進(jìn)水閥④8B循環(huán)水進(jìn)水闋國(guó)水總開(kāi)式循環(huán)水開(kāi)式循環(huán)⑧④循泵出口循泵出口冷卻水液控蝶閥冷卻水泵隔環(huán)水泵循環(huán)秒電機(jī)}①1A回水閥這內(nèi)環(huán)國(guó)水閥M出水槽輔助循環(huán)水泵圖1循環(huán)水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖本問(wèn)題目前大多數(shù)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻都是采用冷卻塔的閉式循環(huán)。循環(huán)水量的增加,勢(shì)必造成循環(huán)水的循環(huán)倍率增加,也就是循環(huán)水損失增大因?yàn)殡p曲線冷卻塔的循環(huán)水損失包括蒸發(fā)損失量和風(fēng)吹損失量,這兩個(gè)損失量約為循環(huán)水流量的當(dāng)然與氣候也有重要關(guān)系。所以,循冷卻水量D環(huán)水的損失,一方面要求補(bǔ)水量增加,而補(bǔ)水量增圖2汽輪機(jī)的最佳真空pe加會(huì)導(dǎo)致水資源費(fèi)增加,補(bǔ)水的廠用電增加,補(bǔ)水真空。從圖2中可以看出,由a點(diǎn)引等水量線與的化學(xué)處理成本增加等;另一方面又會(huì)造成循環(huán)凝汽器壓力線相交的b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的真空度p就水的濃縮倍數(shù)增加,化學(xué)污水處理費(fèi)用增加,污水是最佳真空,a點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的冷卻水量D就是最佳排污費(fèi)用也要相應(yīng)增加冷卻水量。確定汽輪機(jī)的最佳真空,并以此為依另外冷卻塔的冷卻面積是不變的。由于循環(huán)據(jù)來(lái)控制冷卻水流量,使汽輪機(jī)的排氣壓力盡量水量的增加,冷卻塔內(nèi)淋水密度也大大增加,使濺維持最佳真空值,以保證機(jī)組在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式下水反射線變粗,造成水與空氣的熱交換減弱。當(dāng)工作。在高溫季節(jié),循環(huán)水溫度高汽輪機(jī)真空較冷卻塔水池內(nèi)的水多次循環(huán)后,循環(huán)水溫將比開(kāi)低,會(huì)影響機(jī)組正常出力。為提高真空,常增開(kāi)11臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)要高,降低了冷卻塔的冷卻臺(tái)循環(huán)水泵來(lái)增加循環(huán)水量,以提高凝汽器真空。效率。所以,在調(diào)度循環(huán)水泵時(shí)要進(jìn)行綜合分析另外,降低循環(huán)水溫度也可以有效地提高真空。有時(shí)并不一定多開(kāi)1臺(tái)循環(huán)水泵,經(jīng)濟(jì)性就會(huì)好。根據(jù)運(yùn)行及試驗(yàn)得知,循環(huán)水溫度每降低1℃,真實(shí)際運(yùn)行中有以下幾種組合方式可供選擇空約提高0.3%,可以節(jié)約燃料0.3%~0.5%(1)夏天高溫季節(jié),在滿負(fù)荷且凝汽器較臟,但以上的“最佳真空”沒(méi)有考慮環(huán)保的成本。隨潤(rùn)滑油溫度偏高(超過(guò)45℃)的情況下采用循環(huán)著可持續(xù)發(fā)展的要求,環(huán)保的成本必將引入到水泵雙泵加輔助循環(huán)水泵運(yùn)行。最佳真空”的確定中,必須增加考慮循環(huán)水的成(2)正常夏季滿負(fù)荷時(shí)采用循環(huán)水泵雙泵加510S10FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析發(fā)電設(shè)備(2008No.6)開(kāi)式循環(huán)冷卻水泵運(yùn)行。水泵、開(kāi)式循環(huán)水泵必須投運(yùn)。但可采用如下節(jié)(3)介于圖2b、c工況下,或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能措施采用循環(huán)水泵單泵加輔助循環(huán)水泵運(yùn)行。(1)在停機(jī)解列1h后,軸封、真空不撤,可(4)正常冬季滿負(fù)荷時(shí)采用循環(huán)水泵單泵加改啟動(dòng)輔助循環(huán)水泵,停循環(huán)水泵和開(kāi)式循環(huán)水開(kāi)式循環(huán)冷卻泵運(yùn)行。泵,手動(dòng)開(kāi)啟開(kāi)式循環(huán)水電動(dòng)總閥和循環(huán)水旁路(5)冬天寒冷季節(jié),在滿負(fù)荷且熱交換器較閥。機(jī)組啟動(dòng)前恢復(fù)原運(yùn)行方式。好,潤(rùn)滑油溫度不超溫情況下采用循環(huán)水泵單泵(2)在冷態(tài)、熱態(tài)開(kāi)機(jī)的準(zhǔn)備階段(即啟動(dòng)運(yùn)行,開(kāi)式循環(huán)冷卻泵停用。前投軸封的階段),投軸封時(shí)不開(kāi)循環(huán)水泵,僅開(kāi)輔助循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí),均為單獨(dú)的開(kāi)式系統(tǒng),輔助循環(huán)水泵。開(kāi)機(jī)前恢復(fù)正常運(yùn)行方式。不與循環(huán)水系統(tǒng)連通。因?yàn)檫B通后會(huì)造成開(kāi)式水(3)冬季采用此節(jié)能方法,更利于低壓缸的系統(tǒng)冷卻水流量不確定,特別在圖2c方式下單缸脹。因?yàn)樵谕遁S封建真空后,由于冬季水溫循環(huán)水泵出口壓力與輔助循環(huán)水泵出口壓力差較低,真空極高,一般可達(dá)99kPa,反而使得低壓缸大膨脹不開(kāi)。所以在冬季啟動(dòng)前投軸封的階段另外由于循環(huán)水泵通常不選用調(diào)速,故循環(huán)方面采用此節(jié)能措施;另一方面還需根據(jù)機(jī)組情水量只能階梯地變化。有條件的電廠,可將循環(huán)況,合理控制真空值,確保機(jī)組缸體膨脹正常。水泵改造成調(diào)速水泵(變頻調(diào)速或液力偶合器調(diào)停機(jī)后還有汽輪機(jī)的缸體殘溫?zé)崃?、軸封蒸速),則運(yùn)行調(diào)整將更加靈活,但改造成本較高。汽的熱量和汽輪機(jī)部分管道疏水的熱量需要帶也可簡(jiǎn)單地對(duì)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行雙速變極改造,走,所以只要循環(huán)水不中斷,缸溫就沒(méi)有問(wèn)題。在即高速運(yùn)行滿足電機(jī)原設(shè)計(jì)參數(shù),低速運(yùn)行能降開(kāi)式循泵冷卻水泵運(yùn)行時(shí)也可利用開(kāi)式循環(huán)水分低循環(huán)水泵流量及電能消耗。流一部分給凝汽器降溫。也可考慮將循環(huán)水泵增加一個(gè)小葉輪,夏天用原裝的大葉輪其它季節(jié)換用小葉輪,這樣循環(huán)4節(jié)能措施的收效水量的組合方式將更多,階梯變化量也將更小,更(1)停機(jī)時(shí)間短(4h內(nèi)),一般不停鈾封,則有利于運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)原杭州艮山門(mén)發(fā)電廠單臺(tái)機(jī)組每天就有3h的節(jié)能時(shí)間。的經(jīng)驗(yàn),小葉輪的水量在原額定流量的70%左①理論上按額定值計(jì)算可節(jié)電右,廠用電量在原耗電量的80%左右,節(jié)能效果(1120kW+132kW-185kW)×3h明顯,但增加了換葉輪的工作量=3201kW·h在凝汽器運(yùn)行中要根據(jù)端差情況,及時(shí)清理實(shí)際上各泵的功耗為:循環(huán)水泵1080kW,開(kāi)污垢,以提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性式循環(huán)冷卻水泵115kW,輔助循環(huán)水泵175kW,所以實(shí)際可節(jié)約廠用電為:3循環(huán)水系統(tǒng)備用期間的節(jié)能措施(1080kW+115kW-175kW)x3h=3060kW·h目前,S109FA聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是單軸機(jī)組。②可節(jié)約循環(huán)水補(bǔ)水量為(循環(huán)水的蒸發(fā)損GE公司對(duì)單軸機(jī)組的軸封供汽壓力和溫度都有失量和風(fēng)吹損失量約為冷卻塔總流量的1%~嚴(yán)格的要求,以保證汽輪機(jī)缸體不產(chǎn)生過(guò)大的熱3%,假設(shè)取它的最小值):應(yīng)力,因此冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),軸封應(yīng)該提前4h投入;(14400m3/h-1249m3/h)x3hx1%xlU/m2在備用期間(日開(kāi)夜停)必須確保軸封在機(jī)組啟394.53t動(dòng)前1~2h正常運(yùn)行。假設(shè)按每天運(yùn)行20h,全年可運(yùn)行175天計(jì)如停機(jī)時(shí)間較短時(shí)可考慮軸封不撤。因?yàn)轭l算,則節(jié)約廠用電繁地投撤軸封極易造成潤(rùn)滑油系統(tǒng)帶水,影響機(jī)175×3060=535500kW·h組啟動(dòng)節(jié)約用水:在軸封運(yùn)行的情況下,S109FA機(jī)組規(guī)定循環(huán)175×394.53=69042.75t511發(fā)電設(shè)備(2008No.6)S09FA機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行分析(2)停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)(4h)以上,一般選停軸封,采用這些節(jié)能措施后,在節(jié)能運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)并在機(jī)組啟動(dòng)前2h投軸封,即有2h的節(jié)能時(shí)因?yàn)檩o助循環(huán)水泵沒(méi)有備泵,運(yùn)行人員必須加強(qiáng)間,也就為不撤軸封時(shí)節(jié)能收效的2/3左右。監(jiān)視。一旦輔助循環(huán)水泵跳閘,要盡快恢復(fù)循環(huán)假設(shè)單臺(tái)機(jī)組全年可運(yùn)行在200天以上,采水泵、開(kāi)式循環(huán)水泵的運(yùn)行。用此方法運(yùn)行后,全年可節(jié)約廠用電:也可以在DCS中做一個(gè)節(jié)能運(yùn)行方式的連200×3060×2/3=408000kW·h鎖。當(dāng)輔助循環(huán)水泵跳閘后,循環(huán)水泵、開(kāi)式循環(huán)節(jié)約用水水泵自動(dòng)啟動(dòng),并自動(dòng)關(guān)閉開(kāi)式循環(huán)水旁路閥。200×394.53×2/3=526041還必須注意閉式水系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)的溫5結(jié)語(yǔ)度,并做出相應(yīng)措施。參考文獻(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)是S109FA聯(lián)合循環(huán)電廠的重要輔助系統(tǒng)之一,是熱力循環(huán)中的重要一環(huán),對(duì)整個(gè)1]楊善讓汽輪機(jī)凝汽設(shè)備及運(yùn)行管理[M],北京:水利電力電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著決定性的影響。出版社,1993(上接第484頁(yè))果系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境惡劣不僅會(huì)造成卡件的損壞,嚴(yán)即使不能保持在制造廠要求的9%濕度無(wú)冷凝重的還可能影響卡件功能,從而影響機(jī)組的啟動(dòng)。的要求,也必須保證小室環(huán)境溫度不出現(xiàn)劇烈變由于LS2100采用的是大功率可控硅,在運(yùn)化公司要求的室內(nèi)環(huán)境溫度為40°C以下。S2100行狀況下控制小室內(nèi)部的溫度上升很快。而GE結(jié)語(yǔ)的一些輔助模塊均為電子設(shè)備,溫度急劇上升可靜態(tài)變頻器作為燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)器有許多優(yōu)能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不正確,芯片工作狀態(tài)不穩(wěn)定,勢(shì),但目前采用的LS2100靜態(tài)變頻器輸出的電電子元器件老化加速等等一系列的問(wèn)題,而當(dāng)問(wèn)壓波形為矩形波,存在大量諧波,靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)將引題集中時(shí)就可能引發(fā)機(jī)組啟動(dòng)失敗。起發(fā)電機(jī)附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)2,特別是在啟動(dòng)LS2100系統(tǒng)設(shè)在一個(gè)密閉的小室內(nèi)依靠和低轉(zhuǎn)速時(shí)可能對(duì)發(fā)電機(jī)有一定的損傷。因此建空調(diào)設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)溫度。正常運(yùn)行時(shí)濕度保持在一議開(kāi)發(fā)電壓型SFC(單元串聯(lián)多電平電壓型變頻個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?。短時(shí)間重復(fù)啟動(dòng)時(shí),特別是雨季器)來(lái)替換LCI靜態(tài)變頻器。和冬季的大霧季節(jié)里,當(dāng)LS2100停止運(yùn)行后由于空調(diào)的作用小室溫度下降非常快某些卡件暴參考文獻(xiàn):露在潮濕驟冷的環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生凝露。當(dāng)短時(shí)的停1楊順虎,燃?xì)庹魵饴?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運(yùn)行M,北京:運(yùn)結(jié)束重新啟動(dòng)時(shí),一些外部接點(diǎn)狀態(tài)改變后,則中國(guó)電力出版社,2003會(huì)引起芯片損壞,密封式繼電器引腳帶電誤動(dòng)作[2]劉明行,趙玉,項(xiàng)立崢燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組靜止變頻啟動(dòng)裝置研究[J].能源研究與信息,2006,22(2):98-10電源模塊凝露引發(fā)短路使得電源消失等等。因此在短暫停機(jī)時(shí)需維持EX2000密閉小室的濕度