諑與節(jié)2013年第3期(總第90期)ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2013年3月能源研究循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究孟芳群(張家口發(fā)電廠,河北張家口075133)摘要:提出了一種考慮火電廠循環(huán)水費用的最佳循環(huán)水流量的確定方法,為降低發(fā)電成本提供了一項有效的途徑。關(guān)鍵詞:火電廠;循環(huán)水費用;發(fā)電成本中圖分類號:TK2641文獻標識碼:A文章編號:2095-0802-(2013)03-0022-03Research on Optimal Operation of the Circulating Water SystemMENG Fang-qun(Zhangjiakou Power Plant, Zhangjiakou 075133, Hebei, China)Abstract: A new calculating method which providing effective ways for reducing generating cost is put forwardKey words: power plant; circulating water cost; generating cost定方法對于實現(xiàn)運行費用的優(yōu)化起到了很重要的作0引言用;但其最大的問題是在循環(huán)水運行費用處理上只考在火電廠汽輪機輔助設(shè)備中,循環(huán)水泵是耗電大慮到輸送循環(huán)水所消耗的循環(huán)水泵電功率,而沒有考戶之一,約占汽輪發(fā)電機組額定發(fā)電量的1.5%左右。慮循環(huán)水本身的費用。實際上,水費用的日益上漲,據(jù)筆者統(tǒng)計,張家口發(fā)電廠300MW凝汽式機組的循由此造成的經(jīng)濟損失已不容忽視。例如張家口發(fā)電廠環(huán)水泵耗電量約占機組額定發(fā)電量的06%-1.2%,占1臺300MW凝汽式汽輪機額定循環(huán)水流量為30560廠用電量的13.85%-19.67%。其次,循環(huán)水系統(tǒng)又是th,該地區(qū)循環(huán)水的損失率為25%,1a運行時間按電廠耗水大戶。一般1臺600MW凝汽式發(fā)電機組所7000h計算,如果循環(huán)水費用為05元A,則該廠需循環(huán)水量為65000th左右,1臺300MW機組所1臺300MW汽輪機每年因為循環(huán)水費用而支出267需循環(huán)水量為30000h左右,由于蒸發(fā)、風吹和排元。張家口發(fā)電廠現(xiàn)在有8臺300MW機組,那么該污的原因,循環(huán)水會不斷損失,如果循環(huán)水的損失率廠1a中花費在循環(huán)水上的費用總和為2136×10按2.5%(與各地的環(huán)境溫度和氣候條件有關(guān))計算,元。因此,最佳循環(huán)水流量的確定應(yīng)考慮循環(huán)水本身那么600MW和300th凝汽式發(fā)電機組所需的循環(huán)的費用。水的補充水量分別為1625加h和750h。在缺水地1目前最佳循環(huán)水流量的確定方法閉式循環(huán),這些損失的水量需要用地下水來補充,而為了便于說明,本文以1臺汽輪機配兩臺定轉(zhuǎn)速循地下水的價格是比較昂貴的。因此,無論從耗電方面環(huán)水泵為例,來說明在某一確定的汽輪機排汽量和循環(huán)還是從耗水方面來說,合理優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運行方式水人口溫度下最佳循環(huán)水流量計算方法的步驟"2都是至關(guān)重要的。在某一循環(huán)水入口溫度、循環(huán)水流量下,當汽輪目前,最佳真空和最佳循環(huán)水流量的確定是按以機排汽量取不同的值時,由式(1)計算循環(huán)水溫升下方法所確定的:改變循環(huán)水流量使機組電功率的增△t,由式(2)計算凝汽器端差8t,然后由式加值與循環(huán)水泵所耗功率的增加值之間的差值達到最t=tn+△t+8t計算出凝汽器的飽和溫度t,其中t為大時所對應(yīng)的真空稱為最佳真空,最佳真空時的循環(huán)循環(huán)水入口溫度,℃。然后依據(jù)水蒸汽程序得到相應(yīng)水流量為最佳循環(huán)水流量。上述最佳循環(huán)水流量的確的凝汽器壓力p<5 n中國煤化工m收稿日期:2013-02-20作者簡介:孟芳群,19n年生,女,河北張家口人,205年畢式中,D為CNMHG式中同);D為業(yè)于東北電力學院流體機械及工程專業(yè),工程師。222013年第3期孟芳群:循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究2013年3月汽輪機的排汽量,h(其余公式中同);m=D稱為同理,也可以得到2臺泵過渡到3臺泵工作時的經(jīng)濟分界線。凝汽器的冷卻倍率,它表明循環(huán)水量是凝結(jié)蒸汽量的多少倍。2最佳循環(huán)水流量的確定方法的改進525上述計算方法為確定凝汽器最佳真空和循環(huán)水泵(2)最佳組合方式提供了重要的理論依據(jù),但是以上計算循環(huán)水泵最佳運行方式的方法沒有考慮循環(huán)水本身的式中,A為凝汽器的冷卻面積,m;K為凝汽器總體費用,考慮了循環(huán)水本身的費用以后,最佳循環(huán)水流傳熱系數(shù),kW(m2℃),K由別爾曼公式計算。量的確定方法如下所示。當循環(huán)水泵運行臺數(shù)改變后,先根據(jù)上述步驟計在考慮了循環(huán)水本身的價值后,汽輪機的凈收益算出循環(huán)水流量改變后的凝汽器壓力,然后根據(jù)背壓C為變化對汽輪發(fā)電機組電功率的影響的計算方法算出汽△Cb=RaΔPRa△Pa△DRr,(3)輪發(fā)電機組電功率的變化值,并將其表示在圖1(a)式中,R4為上網(wǎng)電價,元/kWh)(其余公式中同);中。這樣就得到不同的循環(huán)水入口溫度tm~t=下,T為機組運行時間,h;R為循環(huán)水本身的價格,元h汽輪機各個排汽量與汽輪發(fā)電機組電功率增加值之間(其余公式中同);a為系數(shù),對于循環(huán)水開式循環(huán)關(guān)系的一簇曲線ΔP=八D,t),如圖1(a)所示(圖aα=l1;對于循環(huán)水閉式循環(huán),a為循環(huán)水系統(tǒng)的補水中只表示出了由單臺泵變?yōu)閮膳_泵運行的情況)。率;D為機組所需的循環(huán)水流量;△P為由于循環(huán)水測量由單臺泵變?yōu)?臺泵運行時的循環(huán)水泵耗功流量的增加汽輪機功率的增加值;ΔP為由于循環(huán)水增量ΔP=Pg-P,并在圖1(a)的縱坐標上表示該流量的增加循環(huán)水泵所多消耗的功率。點。由該點做平行于橫坐標的虛線,與△P=fD,tn顯然,為了獲得最大凈收益,需要合理選擇循環(huán)相交,這些交點表示當循環(huán)水泵臺數(shù)由單臺變?yōu)閮膳_水流量,最佳循環(huán)水流量的數(shù)值應(yīng)滿足時,汽輪發(fā)電機組電功率的增加值等于循環(huán)水泵功耗的增加值的工況。把這些交點描在圖1(b)D=f)上式化簡得:0C.=87mD.-Rma.-arR,0,()坐標圖上對于循環(huán)水量連續(xù)調(diào)節(jié)的循環(huán)水泵,只有汽輪發(fā)m電機組電功率凈增加值ΔP達到最大時,才是最有考慮了水費用以后所確定的凝汽器的最佳真空和利的,但對于循環(huán)水量不能連續(xù)調(diào)節(jié)的定轉(zhuǎn)速循環(huán)水循環(huán)水量才是真正意義上的最佳真空和最佳循環(huán)水泵,當改變循環(huán)水泵的運行臺數(shù)后,并不能保證所得量。這種確定凝汽器最佳真空的方法能保證汽輪機運到的循環(huán)水量是最佳值,而只能是接近最佳值。也就行的經(jīng)濟收益最大。是說改變循環(huán)水泵的運行臺數(shù)并不能保證達到最大而常規(guī)的不考慮循環(huán)水本身價值的最佳真空和最值,因此,判別循環(huán)水泵的運行方式是否屬于經(jīng)濟工佳循環(huán)水量的確定方法認為所消耗的循環(huán)水本身并不況,應(yīng)該根據(jù)△P值的大小來判斷,當△P>0時,存在費用。亦即認為R=0=0,式(3)變?yōu)榧串斞h(huán)水泵的運行臺數(shù)改變以后,汽輪發(fā)電機組電aP aPp功率的增加值ΔP大于循環(huán)水泵泵耗的增加值ΔP時可以采用雙泵運行,否則應(yīng)采用單泵運行。這樣就顯然,由式(6)所確定的凝汽器的最佳真空和可以根據(jù)ΔP>0或ΔP<0而把D.=(tn)坐標圖分最佳循環(huán)水流量在考慮了循環(huán)水本身的價值以后就變?yōu)閮刹糠?△Pa>0對應(yīng)D=f(tm)坐標圖上的B區(qū)間為非最優(yōu)了。即雙泵運行區(qū)間,ΔP<0對應(yīng)D=f(L)坐標圖上的A區(qū)間即單泵運行區(qū)間。如圖1(b)所示。3應(yīng)用計算本文以張家口發(fā)電廠2號機組為例進行計算,得到了對應(yīng)不同循環(huán)水入口溫度和不同的汽輪機排汽量雙泵運行下單臺循環(huán)泵運行和2臺循環(huán)泵運行的區(qū)間。2號機區(qū)間B組配置了2臺循環(huán)水泵,1臺循環(huán)水泵的循環(huán)水量為單泵運行2598凵中國煤化工量為3050t,D/(ht-l)臺循環(huán)才亂℃(b)WA,循環(huán)小票5NMH③電功率為170個八竿Q=∠5%。本文通過編程圖1確定循環(huán)水泵組合的最佳運行方式計算得到了在不同的排汽量D和不同的循環(huán)水入口2013年第3期針與節(jié)銠2013年3月溫度L條件下,對于不同的循環(huán)水費用,2號機組由只能是近似最佳值。因此,不僅不利于保持凝汽器在單泵運行變?yōu)殡p泵運行的分界線如圖2所示。最佳真空下工作,而且也不利于循環(huán)水流量的節(jié)省。因此,建議循環(huán)水泵釆用變速調(diào)節(jié)方式,并實現(xiàn)以考490雙泵運行區(qū)間R06元∧慮循環(huán)水本身費用的最佳真空為目標的最優(yōu)控制。R07元角h42防止凝汽器出現(xiàn)極限真空470在冬季寒冷地區(qū),如果單純保持凝汽器在最佳真空下運行?？赡艹霈F(xiàn)凝汽器真空高于極限真空的情況。該優(yōu)化的結(jié)果,應(yīng)當是減少了循環(huán)水流量,以保單泵運行區(qū)間證凝汽器真空低于極限真空。如果此時的凝汽器壓力已經(jīng)低于極限背壓,則增加循環(huán)水流量就沒有任何效益了,此時應(yīng)減少循環(huán)水量,減少循環(huán)水泵耗功,使Ln凡t凝汽器壓力高于極限壓力。圖2循環(huán)水泵的運行區(qū)間5結(jié)語圖2中的橫坐標表示循環(huán)水的的入口溫度,縱坐標表示汽輪機的排汽量。圖中下面的那條曲線表示循a)本文對循環(huán)水最佳流量和最佳真空的確定方環(huán)水的費用R=06元時的由單泵變?yōu)殡p泵運行的分法進行了改進,考慮了循環(huán)水的費用,并計算出了常界線,上面的那條曲線表示循環(huán)水的費用R.07元A規(guī)方法和改進方法下由單泵運行轉(zhuǎn)變?yōu)殡p泵運行的分時的由單泵變?yōu)殡p泵運行的分界線。每一條曲線上面界線。使凝汽器實現(xiàn)了真正經(jīng)濟意義上的最佳真空的區(qū)間表示雙泵運行的范圍,下面的區(qū)間表示單泵運b)張家口發(fā)電廠2號機組的實例計算說明,循行的范圍。由圖2可見,所取的循環(huán)水的價格不同環(huán)水的價格不同,由單泵運行轉(zhuǎn)變?yōu)殡p泵運行的分界由單泵運行轉(zhuǎn)變?yōu)殡p泵運行的分界線不同。循環(huán)水的線不同。循環(huán)水的價格越低,分界線越向左、向下價格越低,分界線越向左、向下移,單泵運行的范圍移,單泵運行的范圍越小,雙泵運行的范圍越大。也越小,雙泵運行的范圍越大。也就是說當循環(huán)水的價就是說當循環(huán)水的價格上長時應(yīng)推遲投入雙泵運行;格上長時應(yīng)推遲投入雙泵運行。由上分析可知,在確c)本文提出的考慮節(jié)水因素的凝汽器最佳真空定循環(huán)水泵最佳運行方式時,要視當時的循環(huán)水的價的確定方法,為實現(xiàn)汽輪機的低污染、低耗水量運格而定,而不能一概而論。行,奠定了一定的基礎(chǔ)。同時,圖2也為張家口發(fā)電廠2號機組在什么時參考文獻:候投入雙泵運行提供了一定的理論依據(jù)。[1]李勇,盂芳群凝汽器最佳真空確定方法的改進[J]汽輪機技術(shù),2005(2):84-864運行中節(jié)省循環(huán)水的措施[2]閏桂煥,顧昌,鄭李坤,300MW機組循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的研究[J.汽輪機技術(shù),2002,44(6):365-367411采用循環(huán)水泵變速調(diào)節(jié)(責任編輯:高志鳳前面已經(jīng)討論了最佳循環(huán)水流量的確定方法,但更正目前循環(huán)水泵的調(diào)節(jié)大都采用整臺泵調(diào)節(jié)方式,這種2013年第1期第124-125,128頁,汽器膠球清洗系調(diào)節(jié)方案并不能保證所得到的循環(huán)水量是最佳值,而統(tǒng)最佳投入周期確定方法》一文做出如下更正:英文作者名字僅“ MENG Fang-qun”無“ SUN Si-hong"。心·心心·心·心·心·心·心·心·心·心··心·心·心·心·心·心·心·心·心·心·心··心·······分··分·心···分···分·····(上接21頁)并重組的政策,《國務(wù)院關(guān)于促進煤炭工業(yè)健康發(fā)展的過程,應(yīng)該在充分了解宏觀環(huán)境、兼并重組主客體的若干意見》、《煤炭產(chǎn)業(yè)政策》、《煤炭工業(yè)發(fā)展情況的基礎(chǔ)上,不斷創(chuàng)新,創(chuàng)造出適合企業(yè)的模式“十一五”規(guī)劃》、《炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》參考文獻中都明確指出,煤炭產(chǎn)業(yè)重組應(yīng)遵循大企業(yè)集團戰(zhàn)1]涂興子煤礦兼并重組管理模式和風險規(guī)避探討[中國煤略,組建大型煤炭企業(yè)集團。炭,2011,37(7):8-15.[2]張秀敏煤礦企業(yè)兼并重組模式的選擇及相關(guān)問題[J]山西4結(jié)語兼并重組實踐中并不存在絕對的“最優(yōu)模式[3]呂秋VLY中國煤化工式探析[]中國煤炭CNMHG模式選擇的實質(zhì)是找出最適合的模式加以運用?？傊?對中國煤炭企業(yè)兼并重組模式的探索是1個持續(xù)(責任編輯:高志鳳24