浙江電力2011年第9期ZHEJIANG ELECTRIC POWER51循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的經(jīng)濟(jì)分析秦攀',林閩成了,葉勁松",孫永平，董益華'(1.浙江省電力試驗研究院，杭州310014; 2. 浙能溫州發(fā)電有限公司,浙江溫州325602)摘要: 針對循環(huán)水系統(tǒng)對機(jī)組冷端運行經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生的影響，通過試驗、數(shù)值計算和理論分析，綜合研究循環(huán)水溫、循環(huán)水量、凝汽器特性、低壓缸排汽壓力等多種因素對機(jī)組負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)性的影響，依據(jù)2個評價準(zhǔn)則計算確定某300MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)在不同循環(huán)水溫、不同負(fù)荷條件下的經(jīng)濟(jì)運行方式，并對該型機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的實際優(yōu)化運行方式的選取方法進(jìn)行討論和分析。關(guān)鍵詞: 300 MW機(jī)組;循環(huán)水泵;優(yōu)化運行;評價準(zhǔn)則中圖分類號: TK264.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章編號: 1007-1881(2011 )09 -0051-03Economic Analysis on Optimal Operation of Circulating Water SystemQIN Pan', LIN Min-cheng, YE Jin-song", SUN Yongping' , DONG Yi-hua'(1. Zhejiang Electric Power Test and Research Institute, Hangzhou 310014, China;2. Zhejiang Energy Wenzhou Power Generation Co., Lid, Wenzhou Zhejang 325602, China)Abstract; In view of the influence of circulating water system on cold-end system operation economy of u-nits, thispaper carries out the comprehensive research on the inluence of multiple factors such as circulatingwater temperature, circulating water volume，condenser characteristics, exhaust steam pressure of low pres-sure cylinder on the unit load and economy through the tests, numeric calculation and theoretical analysis.The economic operation modes of the circulating water system for 300 MW unit under different circulating wa-ter temperatures and loads are confirmed after the calculation according to the two evaluation criteria, and theselection method of actual optimal operation mode of the circulating water system for the unit of this type isdiscussed and analyzed.Key words: 300 MW unit; circulating water pump; optimal operation; evaluation criteria循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化運行，對發(fā)電機(jī)組的凈輸確定循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的判定準(zhǔn)則，最常出電能有一定的影響，對提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性有使用的方法是電能增益法。對1臺機(jī)組而言，在著積極的作用。在機(jī)組日常運行過程中，隨著環(huán)機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下，增加循環(huán)水境溫度及機(jī)組負(fù)荷的變化，可以采取改變循環(huán)水流量，會降低汽輪機(jī)的背壓汽輪機(jī)的電能會隨泵(簡稱循泵)運行方式來調(diào)整循環(huán)水流量、改善著機(jī)組背壓的降低而增加。同時增加的循環(huán)水流機(jī)組真空、提高汽輪發(fā)電機(jī)組的運行效率。因量又會使循泵的耗功增加。當(dāng)汽輪機(jī)電能的微增此，在機(jī)組負(fù)荷、環(huán)境溫度及循環(huán)水流量之間存值A(chǔ)P。與循泵的耗電增加值△P,之間的差值達(dá)到在一個尋優(yōu)的目標(biāo)，找到在不同負(fù)荷、不同環(huán)境最大時，所對應(yīng)的循環(huán)水流量即為最佳循環(huán)水流溫度下最優(yōu)的循環(huán)水流量,就可以把機(jī)組整體的量。這時，汽輪機(jī)的最大凈增電能△P為:運行能耗降到最低。SP =△P.- OP,(1)1.2 綜合費用法1循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的評價準(zhǔn)則發(fā)電廠作為電力市場競爭的主體，不僅關(guān)心1.1 電能增益法電能的節(jié)省，同時也密切關(guān)注發(fā)電過程綜合成本52浙江電力2011年第9期的降低。在機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下,0.02[改變循環(huán)水流量，使綜合成本煤耗率最低的冷端尋優(yōu)方法，稱為綜合費用法。該方法考慮了煤和-0.04電不同能量價值的綜合煤耗率,也把發(fā)電廠供電-0.06煤耗、上網(wǎng)電價和標(biāo)煤價格有機(jī)地聯(lián)系起來，可i -0.08以更加直觀地分析判斷發(fā)電廠的節(jié)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。-0.1采取該優(yōu)化評價方法時，需把由背壓降低得-0.12520凝汽器壓力Pa .到增益的發(fā)電機(jī)電能，根據(jù)機(jī)組供電煤耗和標(biāo)煤價格,折算得到煤耗收益費用OFm,再根據(jù)上網(wǎng)圖1某300MW機(jī)組滿負(fù)荷時凝汽器壓力與機(jī)組出力的修正曲線電價,推算得到循泵的損耗費用AFa,兩者之差達(dá)最大值時就是發(fā)電廠最優(yōu)成本費用所對應(yīng)的循時,再降低背壓，機(jī)組出力已不再增加，汽輪機(jī)環(huán)水運行方式。這時，汽輪機(jī)的最佳綜合費用末級葉柵發(fā)生“阻塞",即動葉斜切部分的膨脹能△F..為:力已經(jīng)被利用完。如果再降低背壓，蒸汽將在動OF =△Fm-AFs(2)葉斜切部分之外膨脹，末級焓降與電能均不再增以上2種方法是從微增電能和綜合煤耗2個加。若背壓繼續(xù)降低，對應(yīng)的飽和溫度下降,使方面來體現(xiàn)優(yōu)化運行方式的差異，雖然因標(biāo)煤價最低壓力級加熱器的抽汽量增大，致使末級電能格和上網(wǎng)電價的變化而會略有不同，但變化趨勢減小，此時汽輪機(jī)的背壓稱為極限背壓，對應(yīng)的是-致的。通過以上2種方法對某300 MW機(jī)組真空即為極限真空。當(dāng)出現(xiàn)上述極限背壓時,如的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行試驗比較,并進(jìn)行計算分析,果水溫還要降低，則可減少循泵運行臺數(shù)，減小給出最優(yōu)的運行方式。循泵動葉角度,適當(dāng)關(guān)小循環(huán)水回水調(diào)節(jié)閥,避免機(jī)組背壓進(jìn)一一步降低，以免對機(jī)組安全性、經(jīng)2循環(huán)水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型濟(jì)性產(chǎn)生不利影響。2.1汽輪機(jī)特性2.2凝汽器的變工況特性汽輪機(jī)特性就是研究汽輪機(jī)背壓與出力的關(guān)凝汽器變工況計算模型主要是建立機(jī)組負(fù)系，即在不同的機(jī)組排汽流量下，改變凝汽器壓荷、循環(huán)水溫度、循環(huán)水流量與凝汽器壓力的關(guān)力，得出機(jī)組出力與背壓的關(guān)系。當(dāng)其他設(shè)備的系。在不同熱負(fù)荷、不同冷卻水溫度下，改變進(jìn)運行參數(shù)一定時，在某一新蒸汽參數(shù)和流量下，人凝汽器的循環(huán)水流量，得出凝汽器壓力與循環(huán)汽輪機(jī)輸出電能與排汽壓力之間的關(guān)系為:水流量的變化關(guān)系:P.=f(N, P)(3)P-=f(w, D., D.)(4)式中:P。為汽輪機(jī)輸出電能;No為機(jī)組負(fù)荷;P式中:tu為循環(huán)水入口溫度;D.為循環(huán)水流量;為汽輪機(jī)背壓。D.為排汽流量。在正常運行時，可認(rèn)為凝汽器壓力變化對機(jī)汽輪機(jī)的背壓由凝汽器排汽溫度對應(yīng)的飽和組出力的影響等同于汽輪機(jī)背壓變化對機(jī)組出力壓力得到，凝汽器的排汽溫度為:的影響。根據(jù)制造廠提供的汽輪機(jī)排汽壓力對機(jī)t。=twa +Ot +δt(5)組出力的修正曲線，通過曲線擬合得到不同排汽式中:1,為凝汽器的排汽溫度;△t為循環(huán)水平均壓力對應(yīng)的出力值，在確定最佳循環(huán)水量和計算溫升; 8t為凝汽器端差。經(jīng)濟(jì)效果時都要用到這一特性關(guān)系。圖l是某2.3循泵的耗功特 性300MW機(jī)組滿負(fù)荷運行時典型的背壓與出力的循泵的耗功特性就是在一定外部環(huán)境中，確修正曲線。定循環(huán)水流量和循泵電能之間的對應(yīng)關(guān)系:由圖1可知，凝汽器壓力與機(jī)組出力基本呈Pp,=f(D2)(6)線形關(guān)系，凝汽器壓力每增加1 kPa, 機(jī)組出力式中:P,為循泵所耗的電能。約增加1%。但是當(dāng)汽輪機(jī)背壓降低到一定數(shù)值循泵耗功特性中，關(guān)鍵是確定循環(huán)水的流2011年第9期秦攀， 等:循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行的經(jīng)濟(jì)分析53量。由于循環(huán)水流量大、管徑粗、壓力低,不易直進(jìn)水溫度20C時的綜合費用比較如圖3所示。接測量，一般多采用熱平衡計算的方法取得。熱4000平衡計算法是依據(jù)熱量平衡的原理，汽輪機(jī)排汽2 000....熱量等于循環(huán)水帶走的熱量，通過汽輪機(jī)排汽流量、排汽負(fù)荷、循環(huán)水溫升來推算循環(huán)水流量。-2 000根據(jù)循泵的配置和日常運行模式，循泵運行-4000方式可以分為一-機(jī)-泵、兩機(jī)三泵和一機(jī)二泵。由于本次試驗機(jī)組的循泵動葉在一-定范圍內(nèi)可-6000調(diào)，根據(jù)循泵動葉開度分為大、中、小3個不同200 250 3035開度，測定各工況下循泵的耗功和凝汽器循環(huán)水機(jī)組負(fù)荷AW流量的對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。注:圖中1~9為組合編號,組合方式見表1。.圖220C進(jìn)水溫度下各工況電能收益比較t1 試驗循泵組合方式匯總組合循泵動葉開度循環(huán)水流量循泵耗功循泵組合方式/(m2h*)_/kW50小16 9801 095中18 4461 240-機(jī)一泵19 9841 405-50022 9901 52825 7941 730兩機(jī)三泵色-100028 8102 005-1 50026 14928 0381 963-機(jī)二泵15302217機(jī)組負(fù)荷/MW3計算實例.注:圖中1-9為組合編號,組合方式見表1。圖3 20C進(jìn)水溫度下 各工況綜合費用比較針對某發(fā)電廠引進(jìn)型300 MW汽輪機(jī)組開展循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化試驗，通過變換機(jī)組負(fù)荷、改變.4結(jié)論與建議循環(huán)水流量，在不同的季節(jié)進(jìn)行循泵組合優(yōu)化。在試驗的基礎(chǔ)上,再進(jìn)行凝汽器變工況計算,根從推薦的運行方式看,兩種評價準(zhǔn)則影響趨據(jù)電能增益法、綜合費用法，分別得到各不同進(jìn)勢是一致的,只有個別工況略有出人。這是因為水溫度下的優(yōu)選運行方式。兩種評價準(zhǔn)則尋優(yōu)的核心指導(dǎo)思想是相同的，只3.1電能 增益法計算結(jié)果是存在電能、費用的表現(xiàn)形式差異。綜合費用法為了方便比較表1中各種組合方式的優(yōu)劣,是在電能收益的基礎(chǔ)上，又考慮了現(xiàn)實的標(biāo)煤價選用處于中間狀態(tài)的兩機(jī)三泵動葉居中的組合作格和上網(wǎng)電價。在標(biāo)煤價格降低的時候，可以考為參比工況，所得電能為其他不同的組合工況與慮增加循環(huán)水量、降低汽輪機(jī)背壓來達(dá)到機(jī)組增參比工況的差值，電能大于0,說明組合工況優(yōu)于加 發(fā)電量的目的;在上網(wǎng)電價高的情況下，可以參比工況，電能越大，說明組合工況越節(jié)能。設(shè)考慮減少循泵的耗功來降低廠用電率,以減少發(fā)計進(jìn)水溫度20C時的節(jié)約電能比較如圖2所示。，電成本費用。選取較具代表性的機(jī)組負(fù)荷以及循3.2綜合 費用法計算結(jié)果環(huán)水進(jìn)水溫度，依照目前的煤價和電價情況推薦以兩泵三機(jī)動葉居中組合工況作為參比工運行組合方式如表2所示。況，在電能收益的基礎(chǔ)上，考慮機(jī)組實際的供電在循環(huán)水溫大于23C時，推薦一機(jī)二泵動葉煤耗、標(biāo)煤價格(以850元/t計)、上網(wǎng)電價(扣大角度和兩機(jī)三泵動葉大角度運行方式。兩機(jī)三除17%的增值稅后，以0.349元/kWh計),設(shè)計(下轉(zhuǎn)第60頁)60浙江電力2011年第9期AAL%=Axx100%= Cigo -x 100%=7.54%，736.23實際低壓電網(wǎng)運行特性顯然存在較大的差異，直接影響理論線損計算的精度?；谌嘭?fù)荷不平(5)本臺區(qū)統(tǒng)計線損率:衡的低壓電網(wǎng)等值電阻和功率損耗計算，將三相不平衡損耗系數(shù)a直接引入低壓臺區(qū)線路的等AAs%=. x100%= .9 760 -8 858x 100%值電阻和功率損耗計算中，使計算原理和數(shù)學(xué)模Am9 760型更接近低壓電網(wǎng)的實際運行特性，有利于提高計算的精度。通過某供電所部分臺區(qū)的實測計算統(tǒng)計線損比理論線損高出2.11%,說明本臺分析，基于三相負(fù)荷不平衡的低壓臺區(qū)線路理論區(qū)還有-定的降損潛力。線損計算法的計算結(jié)果與實際線損更為接近。上例中如采用傳統(tǒng)粗估計算法計算，則本臺參考文獻(xiàn):區(qū)中所有三相四線制線段④,⑦,及式(6)與(8)的結(jié)構(gòu)常數(shù)N均取3.5,計算方法與步驟與上述[1]方向暉.供電所“三事”管理基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2010.相同，等值電阻Ra的計算值為0.220,兩種算[2]廖學(xué)琦.農(nóng)網(wǎng)線損計算分析與降損措施[M].北京:中國法相差15.45%，臺區(qū)理論線損率為8.04%，兩種水利水電出版社,2003.算法相差6.22%。[3]王抒祥.供電所管理[M].北京:中國電力出版社,2000.5結(jié)語傳統(tǒng)的粗估計算方法中，對低壓三相四線制收稿日期: 2011-02-11線路的理論線損計算式(6)與(8)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)N作者簡介:方向暉(1967-),男，浙江建德人，副教授，高級值統(tǒng)- -取3.5，此計算方法是基于假設(shè)零線的損技師，長期從事配電網(wǎng)運行維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)和教學(xué)研究工作。耗為相線損耗的一半這一前提得出， 這- -假設(shè)與(本文編輯:楊勇)(上接第53頁)合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性的情況下，可以考慮適當(dāng)延長兩機(jī)三泵動葉大角度的運行時間。表2推薦運行方式匯總實際情況中，循泵不可能頻繁啟停切換，出循環(huán)水溫度/C負(fù)荷率(占額定負(fù)伺的百分?jǐn)?shù))于安全、振動等方面的考慮，動葉也不宜于經(jīng)常50% 60% 70% 80% 90% 100%-7組合1組合1 組合1組合1組合1組合1調(diào)整。所以在循環(huán)水溫11~23C之間時,推薦兩9組合1 組合1組合2組合2組合2組合2機(jī)三泵運行，隨著溫度的降低,適當(dāng)調(diào)小循泵的1組合1組合2 組合4組合4組合4組合4動葉開度。在循環(huán)水溫度低于11C時,推薦- -機(jī)組合4組合4組合4組合4組合4組合4二泵運行，適當(dāng)延長動葉小開度的運行時間。組合4組合4 組合4組合4組合4組合57組合4組合5組合5組合5組合5組合6組合5組合5組合5組合6 組合6組合6組合6組合6組合6組合9組合9組合9[1]何冬輝.火電廠冷端系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化研究[D]大連:23-25 .組合6組合9組合9組合9組合9組合9大連理工大學(xué),2010.27-33組合9組合9組合9組合9組合9組合9[2]徐海新.600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)優(yōu)化運行[J]發(fā)注:組合方式見表1。電設(shè)備, 2009(3):191-193.泵動葉大角度工況，雖然是次優(yōu)運行方式，經(jīng)濟(jì)收稿日期: 2011-07-04性略遜于一機(jī)二泵動葉大開度工況,以循環(huán)水溫作者簡介:秦掌(1976-), 男,山東蒙陰人，碩士,工程師，30C、常用機(jī)組負(fù)荷率80%計算，兩者費用差約主要從事汽輪發(fā)電機(jī)組熱力性能試驗和節(jié)能改造工作。90元/h。但是相比一-機(jī)二泵多了1臺循泵備用,(本文編輯:陸瑩)方便發(fā)電廠合理安排檢修、靈活運籌調(diào)度，在綜