江蘇電機工程2008年1月Jiangsu Electrical Engineering.第27卷第1期55發(fā)電技術.凝汽式機組循環(huán)水泵的優(yōu)化運行方式分析楊舂霞(大唐南京下關發(fā)電廠,江蘇南京210011)摘要:在影響旋汽器真空的很多因素即循環(huán)水進水溫度、機組的負荷、凝汽器的清潔度不變時 ,根據(jù)電廠現(xiàn)有的循環(huán)水泵臺敷,通過改變循環(huán)水流量,提高凝汽器的真空,利用低成本軟件運營系統(tǒng),實時計算出循環(huán)水泵的不同運行方式下機組發(fā)電綜合煤耗率,并以其為最終的優(yōu)化指標,來確定循環(huán)水泵的運行方式,為循環(huán)水泵的優(yōu)化適行提供理論依據(jù),也為發(fā)電廠節(jié)能降耗帶來經(jīng)濟效益。關鍵詞:凝汽器;真空;循環(huán)水泵;優(yōu)化;供電煤耗率中圉分類號:TK264.1文獻標識碼:B文章編號:1009 - 0665(2008 )01 -0065 -04凝汽器的真空對機組的供電煤耗率的影響有兩1號母管,供1號機;3.4號循環(huán)水泵對應2號母管,重性:-方面,在機組的運行過程中，影響凝汽器真供2號機。2根母管之間由2只電動碟閥連通,為1、空的因素很多,在循環(huán)水進水溫度、機組的負荷、凝2號母管聯(lián)絡門,構成循環(huán)水系統(tǒng)母管制,滿足2臺汽器的清潔度不變時，影響凝汽器的壓力主要因素機2臺泵、3臺泵.4臺泵的不同運行方式。就是循環(huán)水流量。循環(huán)水流量增加,可降低凝汽器的機組運行白天負荷高,晚上負荷低,調(diào)度循環(huán)水壓力,提高凝汽器的真空,使機組的供電煤耗降低;泵一般是晚上停1臺,白天啟1臺。夏季時,使用4另-方面，循環(huán)水量的增加，循環(huán)水泵的耗功也增臺循環(huán)水泵,機組額定負荷、真空也未達到設計值。加,供電煤耗率也增加。而根據(jù)機組運行的要求,凝在冬季2臺機160 MW時,2臺循環(huán)水泵運行,機汽器在最有利的真空下運行,即只有當機組增加的組的真空均在100.2kPa,在此有必要做好循環(huán)水泵功率大于循環(huán)水泵耗功時,機組的運行最經(jīng)濟[12]。的優(yōu)化運行工作。由于凝汽器在最有利的真空下運火電廠循環(huán)水泵供水系統(tǒng)不僅提供凝汽器、給行,機組的運行最經(jīng)濟。在極限真空下運行,機組的水泵等輔機的冷卻用水,且是全廠工業(yè)水制水和消功率已不增加,反而會減小。防水的水源,研究和改善循環(huán)水系統(tǒng)的運行方式是要解決這一問題,就要降低循環(huán)水流量,同時提高機組經(jīng)濟性的主要措施之- -。也要降低循環(huán)水泵的耗功。經(jīng)研究決定,該電廠先許多電廠為此做了大量的工作,如通過選用調(diào)節(jié)后將1、3號循環(huán)水泵改為雙速泵,避免了機組在極循環(huán)水泵葉片角度、循環(huán)水泵改變頻、循環(huán)水泵電機限真空下運行，也為合理調(diào)配循環(huán)水泵運行方式帶改雙速等措施改善系統(tǒng)運行方式?，F(xiàn)在,各電廠循環(huán)來方便。水系統(tǒng)大多是母管制，電廠運行人員主要是依據(jù)運行1.2設備規(guī)范及循環(huán)水泵的試驗參數(shù)經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，雖然也取得了一-定經(jīng)濟性,但其效果循環(huán)水泵及電機技術規(guī)范見表1,凝汽器的設取決于運行人員的操作水平和機組的安全性。母管備 規(guī)范見表2,循環(huán)水泵在高速、低速下的試驗參數(shù)制循環(huán)水系統(tǒng),由于其系統(tǒng)復雜,各臺機組性能和見表3。循環(huán)水泵系統(tǒng)之間運行狀況相互影響,故憑經(jīng)驗進表1循環(huán)水泵及電機技術規(guī)范行調(diào)節(jié)就有很大的局限性,循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟性就出水難于得到充分發(fā)揮。循型號流量/揚程/m轉(zhuǎn)速/效奉/%介質(zhì)溫(r-.min-t度/C(m'.h4)1問題的提出聚900HL-18101161849881.1現(xiàn)場情況.某發(fā)電廠137.5 MW機組循環(huán)水系統(tǒng)采用開式板數(shù)中國煤化工(r.min') /極循環(huán),循環(huán)水取自長江。2臺機組共有4臺循環(huán)水HCNMHG12(1.3泵,均為立式渦殼混流泵。其中1.2號循環(huán)水泵對應。75.8497 .號循泵增加14-12收稿日期:2007-09- -0766江蘇電機工程表2凝汽器的設備規(guī)范型號冷卻面積/m2?冷卻水量/冷卻水溫/C,水管內(nèi)流速/(m.gy)冷卻水水阻 /kPa(m2+hr)流程/個N-7100-5對分7 100180002052雙流程表面式銅管水側(cè)最大汽側(cè)工作絕對壓銅管材質(zhì)汽側(cè)最大壓力/MPa規(guī)格/mm根數(shù)/根壓力/MPa力/kPaD 25x1x7 57012 078HSn70-10.25).14.9衰3循環(huán)水泵在高速、低速下的試驗的參數(shù)bx=R/(Rmx 10*)=b1+n.xRox/1號循泵高速1 號循泵低速2 號循泵高速(Rmx 10*)= b1+ne xRs/(Rmx10*) (2)流量/(t.hr')101807187式(1,2)中: n為廠用電率,%; Rs為上網(wǎng)電價,功率AkW4873385元/(kW.h);bi為發(fā)電煤耗率,g/(kW.h);Rm為標3號循泵高速3號循泵低速4號循泵高速準煤單價,元/t; Ros為廠用電電價,元/(kW.h)。流量/(t-h^)10 1807014發(fā)電綜合煤耗率把發(fā)電煤耗率、廠用電率、電價功率kW50133614和標準煤單價4個指標按照各自的能價有機地聯(lián)系在一起,真正成為發(fā)電廠節(jié)能分析的主要技術經(jīng)濟指標。2理論依據(jù)2.2機組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量的分析2.1低成本運營系統(tǒng)的管理原理比較低成本運營系統(tǒng)是- -種適用于市場經(jīng)濟條件下循環(huán)水流量增加,機組背壓減小,機組出力增新型的、綜合性的發(fā)電廠運行節(jié)能動態(tài)管理模式,系加,但循環(huán)水泵的耗功也同時增加,當循環(huán)水流量增統(tǒng)利用現(xiàn)代計算機技術和數(shù)據(jù)通信技術，采集火電加太多時,因循環(huán)水泵的耗功增加而將機組出力機組運行的實時數(shù)據(jù)，進行機組性能指標計算。計的增加值抵消。因此,凝汽器運行壓力應保持在最算指標與基準值數(shù)據(jù)庫對應的數(shù)據(jù)比較，對產(chǎn)生成經(jīng)濟的運行條件下。傳統(tǒng)最佳凝汽器壓力是以機組本偏差的部位和偏差的大小進行分析,并根據(jù)運行功率、循環(huán)水溫度和循環(huán)水流量為變量的目標函數(shù),優(yōu)化策略和成本分析結果進行機組運行方式的計算在量值上為機組功率的增量與循環(huán)水泵耗功增量之和指導,并提供可靠的指標匯總、分析工具,最終達差,即:到節(jié)能降耗、提高企業(yè)競爭能力和盈利能力的目標。ON=ONr- ONp、(3)熱量法進行熱經(jīng)濟性分析時是通過熱量的利用式中:N,為循環(huán)水泵耗率, kW ;ONr為機組微增出程度(如熱效率)或損失大小(如熱量損失、熱量損失力,kW。當AN達到最大時對應的凝汽器壓力即為率)來評價火電廠和熱力設備熱經(jīng)濟性的。由于它最佳值。直觀、計算方便，目前被世界各國廣泛用于定量分上述最佳凝汽器壓力的計算方法似乎很科學,析。以熱量法為原理的最基本定量分析方法是常規(guī)但實際上是不全面的。循環(huán)水泵消耗的是廠用電,多熱平衡法。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,在常規(guī)熱平衡法的用一點,上網(wǎng)電量就少一點,企業(yè)經(jīng)濟效益就少一基礎上逐步產(chǎn)生了一些新的定量分析方法,如等效點。機組負荷由調(diào)度根據(jù)發(fā)用電平衡確定,不能因為焓降法、循環(huán)函數(shù)法等。機組工況發(fā)生變化而改變機組負荷。在市場經(jīng)濟條件下節(jié)能分析的基準是發(fā)電廠在當真空變壞時,雖然機組出力瞬間臧少,但可以能量轉(zhuǎn)換過程中實現(xiàn)能價增值追求利潤最大化,這通過增加燃料量來增加機組負荷,實際上并不影響是與傳統(tǒng)節(jié)能分析最根本的區(qū)別。同等能量的熱能機組出力，只是多用了一點煤,而煤的能價比電便宜和電能它們的效果是不一樣的,因此必須考慮它們得多。相反當真空變好時,雖然機組出力瞬間增加,的區(qū)別。提出發(fā)電綜合成本和發(fā)電綜合煤耗率的概但機組負荷由調(diào)度給定,實際上并不能增加機組出念,并以它們?yōu)樽罱K的優(yōu)化指標。力,只是少用了一點煤。因此,在冷端系統(tǒng)凝汽器最發(fā)電成本及發(fā)電綜合煤耗率的計算公式:佳壓力的確定中田傳緒古法具有缺陷的。發(fā)電成本環(huán)水溫YH中國煤化工來說,以往認為循R=bixR_x10*+ ne xRop=C N M H G-臺循環(huán)水泵,使bixRmx10*+ηx Rs(1)汽機真空變好,汽機熱耗率降低,但是廠用電率增加。發(fā)電綜合煤耗率從“效益分析"來看，增開一臺循環(huán)水泵,機組上楊春霞:凝汽式機組循環(huán)水泵的優(yōu)化運行方式分析67網(wǎng)電量減少,企業(yè)收人減少,同時機組熱耗降低,發(fā)表5第三季度試驗數(shù)據(jù)電煤耗下降,發(fā)電成本降低。若增開循環(huán)水泵后綜泵總負平均真平均平均發(fā)電綜合大氣壓長江水合成本煤耗率變小,則認為增開循環(huán)水泵是合理的，臺數(shù)荷/空APa進水想r保耗水力tP位mMW度/心[g.(kW.h)~]反之,則不合理。這是判斷循環(huán)水泵是否需要增開4大274.6 92.129.6371.599.7 6.6的依據(jù)。本方法把電和煤的能價綜合在一起考慮，以企業(yè)是否能取得經(jīng)濟效益作為節(jié)能分析的基礎,小274.5 91.7 30.1372.4而不是以供電煤耗率最低作為基礎,因此,在市場表6第四季度試驗數(shù)據(jù)經(jīng)濟條件下比傳統(tǒng)的節(jié)能分析方法更加科學。循泵負荷/ 真空/進水溫平均發(fā)電綜3試驗分析MWkPa度/C合煤耗率/力kPa位 /m[g. (kW.h)門]2小275.1 95.35 11.1368.33102.4 3.73.1試驗情況1大1小275.2 96.811.1364.81某電廠4臺循環(huán)水泵,其中有2臺是雙速電機,這樣循環(huán)水泵的運行方式就有以下8種方式:2小、從表4試驗數(shù)據(jù)可見:1大1小、2大、2大1小、2大2小3大3大1小使用2大1小后,平均每小時發(fā)電綜合煤耗率比和4大。運行人員在現(xiàn)場調(diào)度循環(huán)水泵的運行方2大時下降了367.09 - 365.97=1.12 g/(kW.h)。根.式,一般是根據(jù)季節(jié)變化,憑經(jīng)驗進行,且以上8種據(jù)上述理論,說明2臺機各帶額定負荷時使用2大1小方式并不- -定都適用。由于1.3號循環(huán)水泵高速和是合理的,負荷下降(1.12x10*x 550 x276.4 x 10)+低速的切換需要停循環(huán)水泵后改接線方式,運行操0.38=448 kW時,可以使用2臺大泵運行方式。作比較復雜,白天負荷高循環(huán)水進水溫度高,夜晚從表5試驗數(shù)據(jù)可見:使用4大泵后,平均每的負荷低,循環(huán)水進水溫度低,不可能每天頻繁的小時發(fā)電綜合煤耗率比3大1小時下降了317.5-改變電機的接線方式。考慮到這一情況,對循環(huán)水泵372.4=0.9 g/(kW.h)。根據(jù)上述理論,說明2臺機的組合進行再次優(yōu)化,根據(jù)不同季節(jié)的循環(huán)水進水各帶額定負荷時使用4大是合理的，負荷下降(0.9.溫度、機組負荷的變化來進行合理優(yōu)化循環(huán)水泵的x 10* x550x 274.6x 10)+0.38 =358 kW時，就可運行方式。以使用3大1小泵運行方式。根據(jù)各季節(jié)的循環(huán)水進水溫度的變化分別進從表6試驗數(shù)據(jù)可見:使用1大1小泵后,平行了試驗,利用電廠低成本軟件的優(yōu)化系統(tǒng)將熱力均每小時發(fā)電綜合煤耗率比2小泵時下降了學和經(jīng)濟性有機地結合起來,可實時計算機組的主368.33 - 364.81 = 3.525 g/(kW.h),根據(jù)上述理論,要熱經(jīng)濟指標及運行成本。包括高壓缸效率、中壓說明2臺機各帶額定負荷時使用1大1小是合缸效率、汽耗率、熱耗率、鍋爐效率、廠用電率、機組理的,負荷下降(3.525 x 10*x 550 x 275.2x 10)+發(fā)電煤耗率、機組供電煤耗率及機組綜合發(fā)電成0.38=1 404 kW時,就可以運行2臺小泵運行方式。本,并能在線觀察循環(huán)水泵運行方式的變化對機組3.2試驗結果供電煤耗率的影響。試驗采用在2臺機均帶額定負根據(jù)以.上試驗,第四季度長江水溫平均11.2 C .荷時，汽輪機進汽量不變,循環(huán)水進水溫度不變,通時,2臺機組額定負荷以下,就可調(diào)度2臺小循環(huán)水過循環(huán)水泵的臺數(shù)變化時,直接在線比較“綜合成泵運行。一般第一季度長江水溫比第四季度長江水本煤耗率”變化,按當時每噸標準煤單價550元,每溫還會低,第一季度調(diào)度循環(huán)水泵臺數(shù)完全可以使kW.h電價0.38元計算,確定循環(huán)水泵在該方式下運用2臺小泵運行。最后得到合理的循環(huán)水泵的運行行是否合理?？偨Y得出各季節(jié)循環(huán)水進水溫度下，方 式見表7,給運行人員的操作帶來理論依據(jù),但這根據(jù)機組負荷來合理的調(diào)配循環(huán)水泵臺數(shù)。以下些結論不- -定是絕對的。每年季節(jié)是可能變化的,即試驗就是從低成本軟件中得到的數(shù)據(jù),見表4、表5、使長江水溫- -樣,但大氣壓力、長江水位煤價、電價表6,表中“平均"是指2臺機的平均值。等是不同的,同樣負荷下,有其中之一條件不同,就表4第二季度試驗數(shù)據(jù)會使機組的發(fā)電綜合煤耗率不一樣,關鍵還要運行循泵總負平均平均進平均發(fā)電綜合現(xiàn)有的低成本軟件,真空水溫度煤耗率/力/kPa 位/m實時中國煤化工低為準。/MW kPa 1C [g-(kW.h)~]THCNMHG2大276.3 92.422.7367.05(1)2臺機各帶額定負荷,都采用增開1臺泵運2大276.4 92.7365.971小行,是在表中長江水溫估計范圍的高限條件下的,長68江蘇電機工程表7循環(huán)水泵的運行方式(兩臺機循環(huán)水母管制)負荷/第一季度長江 第二季度長江水第三季度長江水第三季度長江水第四季度長江水第四季度長江水MW水溫(5~11C)_溫(11~22C) 溫(22~30C) 溫(30C以上) 溫(29~22C) 溫(22~11C)2小2大2大1小3大3大1小4大2大1小2大1大1小2小275VN273502008060注:表中”表示應使用該方式運行。江水溫低于表中高限時,就應減少循環(huán)水泵的臺數(shù)?！?發(fā)電綜合煤耗率"概念來推導,綜合考慮了電價和(2)第-季度長江水溫在11 C以下,應根據(jù)負煤價的變化,得出了合理的循環(huán)水泵最佳的運行荷使用2臺小泵。方式。(3)第二季度長江水溫在11~22 C ,應根據(jù)負(3)在循環(huán)水泵優(yōu)化運行方式下,通過增加循荷在2臺大泵和2臺大泵1小泵之間調(diào)度。環(huán)水流量,可降低凝汽器的壓力，提高凝汽器的真(4)第三季度長江水溫在22~30 C ,應根據(jù)負空,使機組的供電煤耗率降低,提高機組運行的經(jīng)濟荷在3臺大泵和3臺大泵1小泵之間調(diào)度,一般性。但在循環(huán)水泵2小或1大1小運行方式下對安4臺大泵的運行方式需在帶額定負荷且長江水溫在全有一定的影響,特別是在長江水位較低時,循環(huán)水30 C以上時使用。系統(tǒng)很容易帶空氣,影響輔機設備主要是發(fā)電機、勵(5)第四季度長江水溫在29~22 C ,應根據(jù)負磁機風溫以及給水泵組的油溫和風溫。建議在第一荷在2大1小和2大之間調(diào)度;第四季度長江水溫和第四季度時,循環(huán)水母管壓力可調(diào)整高一些,一在22°C~11 C ,應根據(jù)負荷在1臺大泵1小泵和2般在0.08MPa左右。在提高機組經(jīng)濟性的同時,也臺小泵之間調(diào)度。保證了設備運行的安全。(6)在各季節(jié)長江水溫交點處,會有其他因素(4)運行人員應根據(jù)循環(huán)水進水溫度的變化,的影響,應根據(jù)負荷采用小泵不用大泵的運行方式,提前聯(lián)系檢修,做好循環(huán)水泵高速和低速級段的切以給機組帶來更大的效益。換,以便對循環(huán)水泵做合理調(diào)度。(7)一般2臺機運行時,2大2小的運行方式不參考文獻:建議使用。[1]齊復東,賈樹本,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水利電力出版社, 1992.4結論和建議[2]葛曉霞,繆國鈞.循環(huán)水系統(tǒng)運行方式優(yōu)化分析[J].電站輔機,2000,(3):28-32.(1)表7中得出的循環(huán)水泵優(yōu)化運行方式,是在帶額定負荷下試驗的結果,達到了給運行人員指作者簡介:導的功能。楊春霞(1966-),女,江蘇南京人,工程師，從事汽輪機運行管理(2)試驗計算方法是根據(jù)低成本運營系統(tǒng)中工作。Analysis of Operation Mode Optimization of Circulating Water PumpYANG Chun-xia(Power Generation Department of Dating Nanjing Xiaguang Power Plant,Nanjing 210011 ,China)Abstract:Many factors including circulating water inlet temperature , unit load and the cleanliness of the condenser impactthe condenser vacuum, on condition that these factors are unchangeable , the condenser vacuum can be improved throughchanging the circulating water flow. The real time calculation of coal con中國煤化工to mode wascarried out by low-cost software operating system,according to this optrculating waterpumps was decided. The optimization results can offer theoretical fourYHC N M H Grulaing waterpump and bring economic benefts for power plantKey words :condenser ;vacum;circulating water pump;optimization; supply coal consumption rate