電廠(chǎng)循環(huán)水系統的優(yōu)化運行

第53卷第3期汽輪機技術(shù)Vol 53 No2011年6月TURBINE TECHNOLOGYJun.2011電廠(chǎng)循環(huán)水系統的優(yōu)化運行繆國鈞,葛曉霞南京工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程學(xué)院,南京211167)摘要:對電廠(chǎng)循環(huán)水系統優(yōu)化運行涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探討。首先對循環(huán)水流量的確定的儀器測量法特性曲線(xiàn)交點(diǎn)法及運行數據計算法進(jìn)行分析指出了各種方法的特點(diǎn)。然后計算研究了基于最佳真空、考慮冷卻水價(jià)格及基于綜合成本煤耗率的3種優(yōu)化準則對優(yōu)化運行結果的影響。最后計算分析了冷卻管結垢對循環(huán)水系統的優(yōu)化運行結果的影響。關(guān)鍵詞:電廠(chǎng);循環(huán)水系統;最佳真空;優(yōu)化準則;冷卻水管結垢分類(lèi)號:TK39文獻標識碼:A文章編號:1001-5884(2011)03023003Optimal Operation of Circulating Water System in Power PlantMIAO Guo-jun, GE Xiao-xia(School of Energy and Power Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)Abstract: It was discussed about key problems in optimal operation of circulating water system in power plant. First of allit was analyzed for three circulating water flow determining methods of instrument measure, characteristic curve intersectionpoint as well as operation data calculate and point their characteristics. After that, it was studied different optimal criterionof optimal vacuum consider cooling water price as well as integrated cost coal consumptiowhich affect optimaloperation results. Final, it was calculated that optimal operation results of circulating water system were influenced bycooling water tube produce dirty.Key words: power plant; circulating water system; optimal vacuum; optimal criterion; cooling water tube produce循環(huán)水泵的流量。某電廠(chǎng)在測量過(guò)程中循環(huán)水流量的測量0前言采用日本產(chǎn)FC型超聲波流量計,該流量計的精度為1.0%,超聲波流量計的安裝位置位于凝汽器進(jìn)口閥門(mén)井內火電廠(chǎng)的汽輪機排汽如果采用水冷凝汽器凝結,每臺機兩根循環(huán)水進(jìn)口管道上。記錄循環(huán)水流量的同時(shí)記錄循環(huán)組都配有兩臺或兩臺以上循環(huán)水泵,循環(huán)水泵是電廠(chǎng)中耗電水泵的功率圖I是某60MW機組循環(huán)水流量與循環(huán)水泵較大的設備之一,機組運行中有的循泵運行、有的循泵備用。的功率試驗記錄收據繪制的曲線(xiàn),橫坐標是循環(huán)水流量在不同季節、不同負荷等條件下運行的循環(huán)水泵如何合理配(m3/s)?？v坐標是循環(huán)水泵的功率(kW)置,對機組經(jīng)濟性有較大影響,因此確定循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式對電廠(chǎng)降低能耗,竟價(jià)上網(wǎng)意義重大。眾所周知,影50·22漿響凝汽器真空的主要因素有循環(huán)水進(jìn)口溫度、機組負荷、循4s2機3泵環(huán)水流量等,其中,大機組循環(huán)水流量很大,其確定存在X2機4定的困難;隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展,煤、電的價(jià)格經(jīng)常在變化,因此循環(huán)水系統優(yōu)化運行的準則有所變化;另外,冷卻水管結垢433對循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式有影響,本文將對以上內容進(jìn)行研究。913i5171循環(huán)水量的確定方法圖1循環(huán)水流量與循環(huán)水泵的功率的關(guān)系1.I采用儀器測量循環(huán)水量1.2泵的特性與管路特性交點(diǎn)得到循環(huán)水量用儀器測量循環(huán)水量,即在不同的季節下,也就是在水系統由循環(huán)水泵和循環(huán)水管路組成,水泵特性一當地循環(huán)水最低進(jìn)口溫度、平均溫度和當地循環(huán)水最高進(jìn)口般利中國煤化工結果繪成管路水溫度下,在不同的機組負荷下,循環(huán)水泵為不同組合時(shí)實(shí)測力阻收稿日期:2000621CNMHG兩種方法獲取。實(shí)作者簡(jiǎn)介:繆國鉤(1965-)男漢族江蘇如東人,副教授,碩士,從事電廠(chǎng)優(yōu)化運行技術(shù)及熱工過(guò)程自動(dòng)控制的教學(xué)和研究工作第3期繆國鈞等:電廠(chǎng)循環(huán)水系統的優(yōu)化運行際情況下現場(chǎng)試驗有一定困難,一般采用經(jīng)驗公式求取。要費用的這也是將來(lái)的趨勢。如果考慮冷卻水的價(jià)格后,循環(huán)水泵出口壓頭與流量的平方成正比。當多臺循環(huán)當冷卻水流量發(fā)生變化時(shí)汽輪機的凈收益為:水泵并列運行時(shí),根據揚程不變,流量疊加的原理得到多臺AC =R, aD(5)泵并列運行的揚程曲線(xiàn)式中,AP為汽輪機輸出功率AP與循泵功率AP間的差值,循環(huán)水泵運行時(shí)的工作點(diǎn)由泵的特性曲線(xiàn)和管路特性kW;a為系數,當冷卻水為開(kāi)式循環(huán)時(shí)a=1,冷卻水為閉式曲線(xiàn)來(lái)確定將流量-揚程曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)畫(huà)在同一張循環(huán)時(shí)a為冷卻水的補水率;D.為冷卻水流量,kg/s;R4為圖上兩者交點(diǎn)就是水泵的運行工況點(diǎn)。循環(huán)水量還可通過(guò)上網(wǎng)電價(jià),元/(kW·h);R為冷卻水價(jià)格,元/t;為運行時(shí)循環(huán)水泵的特性方程和管路特性方程求解得到。間,h。1.3運行數據計算法確定循環(huán)水量23綜合成本煤耗率法在無(wú)條件試驗及管路特性和循環(huán)水泵特性不明確的情對于既定機組,在機組負荷和冷卻水溫一定的條件下,況下,可以通過(guò)長(cháng)期的運行數據,推算出凝汽器冷卻水量改變循環(huán)水流量使綜合成本煤耗率最低,此時(shí)的循環(huán)水流D,其原理如量即為最佳值根據凝汽器內傳熱的熱平衡方程,蒸汽在凝結時(shí)放出的熱量等于冷卻水吸收的熱量,即b=4+n.瓦×10(6)Q=1000(k.-h,)=1000(-h)=4187DA式中,b為綜合成本煤耗率kg/(kW·b);b為發(fā)電煤耗率(1)kg(kW·h);R。為標煤價(jià)格,元/1;n為廠(chǎng)用電率%。式中Q為凝汽器的傳熱量/h;D、D為進(jìn)人凝汽器的蒸2.4算例汽量與冷卻水量,U/h;h、h為蒸汽和凝結水的比增,kJ/kg;某火電廠(chǎng)的2臺600MW機組配4臺循環(huán)水泵,可有2h、ha為冷卻水出口比焙和進(jìn)口比焓kJ/kg。機2泵2機3泵和2機4泵3種運行方式。上網(wǎng)電價(jià)取為在低溫范圍內,水的比h。、b在數值上約等于水溫0.43元(kWb),標煤?jiǎn)蝺r(jià)取為700元/,冷卻水價(jià)格取05,則由式(1)可得:元/t,η。取P與P的比值。將每種優(yōu)化運行方式編制成計算機程序,結合電廠(chǎng)實(shí)際情況,得出各種負荷下4種循環(huán)泵4.187D/D4.18優(yōu)化調度方案的循環(huán)水進(jìn)口轉換溫度,分別列于表1-表3。525D表中轉換溫度1表示由2機2泵轉換為2機3泵的循環(huán)水進(jìn)D(2)口轉換溫度轉換溫度2表示由2機3泵轉換為2機4泵的循環(huán)水進(jìn)口轉換溫度。D.=52表1基于最佳真空的循環(huán)水系統優(yōu)化結果根據式(3),在不同泵組合、不同負荷、不同冷卻水進(jìn)口轉換溫度1轉換溫度2溫度下記錄冷卻水溫升M,可以計算出凝汽器冷卻水量。目前大機組均釆用DCS系統,因此,具有充足的原始數據計算循環(huán)水流量。采用此法確定循環(huán)水流量關(guān)鍵是要正確計算四B出汽輪機的排汽量D,這一點(diǎn)通過(guò)熱平衡計算可以實(shí)現,或認為排汽量D與機組負荷成比例。26.8例如通過(guò)對600MW機組計算23.42不同優(yōu)化準則對循環(huán)水系統優(yōu)化運行方13.5式的影響1.220.5確定循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式的優(yōu)化準則,目前主要有表2考慮冷卻水價(jià)格的循環(huán)水系統優(yōu)化結果3種:最佳真空法、考慮冷卻水價(jià)格的最大收益法和綜合成本煤耗率法。轉換溫度1轉換溫度22.1基于最佳真空的循環(huán)水系統優(yōu)化方法對于既定機組,在機組負荷和冷卻水溫一定的條件下34.7增加循環(huán)水流量D使汽輪機發(fā)電量的增量AP與循泵的耗電量的增量AP之間的差值達到最大時(shí)所對應的循環(huán)水流量即為最佳循環(huán)水流量。汽輪機的凈增功率AP30.7APm AP-APp18.3當最佳真空目標函數(4)為最大值時(shí)循環(huán)水系統的運行中國煤化工27.6方式為最佳。2.2考慮冷卻水價(jià)格后的最大收益法CNMHG 26.4電廠(chǎng)循環(huán)水又稱(chēng)為冷卻水,在缺水的地方冷卻水是需232汽輪機技術(shù)第53卷表3綜合成本煤耗率法的循環(huán)水系統優(yōu)化結果各負荷下循環(huán)水系統運行方式的轉換溫度有所提高,具體結負荷轉換溫度1轉換溫度2果見(jiàn)表4所表4考慮冷卻水管結垢的循環(huán)水系統優(yōu)化結果26.8轉換溫度1轉換溫度224,92L.331.922,119.628.060015.227.3014.512.13冷卻水管結垢對循環(huán)水系統優(yōu)化的影響冷卻水管的結垢將導致傳熱系數的變化使得凝汽器的4結論傳熱效果下降,冷卻循環(huán)水出口溫度上升、凝汽器的傳熱端差升高,從而凝汽器真空的下降。真空降低會(huì )影響到機組的(1)循環(huán)水流量確定的各種方法各有特點(diǎn),應根據機組安全經(jīng)濟運行。具備的條件采用不同的方法。參考文獻[5]將整臺機組作為一個(gè)熱力系統Q1為外2)在3種不同的循環(huán)水系統優(yōu)化判斷準則下,循環(huán)水界輸入鍋爐的熱量Q2為凝汽器的放熱量,Q3為汽輪機、蒸系統優(yōu)化運行方式的轉換溫度不同。其中綜合成本煤耗率汽管道及發(fā)電機等的散熱量,N為汽輪發(fā)電機組對外輸出的法可以最大限度地選擇2機2泵和2機3泵的運行方式功率。則根據熱力學(xué)(3)凝汽器冷卻水管的結垢會(huì )使凝汽器的傳熱效果下Q1=Q2+Q3+N(8)降凝汽器真空下降。冷卻水管的結垢厚度達一定值時(shí),會(huì )(1)由熱力學(xué)第一定律,計算凝汽器的放熱量Q2使循環(huán)水系統優(yōu)化運行方式的轉換溫度升高。(2)根據傳熱方程、傳熱系數計算式等分別計算凝汽器冷卻水管清潔時(shí)的傳熱系數k,冷卻水量D.,水側放熱系數參考文獻a2及汽側放熱系數[]葛曉繆國鉤鐘澎等.雙壓凝汽器的循環(huán)水系統的優(yōu)化(3)確定汽輪機排汽溫度升高。先假設一個(gè)排汽溫度運行[打].動(dòng)力工程,2009,29(4):389-393.1,計算出凝汽器的放熱量Q。計算出冷卻水管結垢情況2】胡洪華黃廷輝,艾衛國,等大型火電機組運行優(yōu)化目標值的下的冷卻水出水溫度La,凝汽器的放熱量Q2。如果Q2-Q2[3]李勇董玉亮,曹祖慶考慮節水因素的凝汽器最佳真空的≤103,說(shuō)明假定的排汽溫度正確,否則重新確定方法[刀].動(dòng)力工程2001,21(4):1338-1341假定排汽溫度進(jìn)行計算,直至滿(mǎn)足要求為止。[4]陳國年.發(fā)電廠(chǎng)冷端系統最優(yōu)運行方式的研究[].汽輪機技術(shù),2004,46(1):69-74.凝汽器冷卻水管清潔時(shí)及結垢時(shí)的凝汽器真空機組功(5)王運民.定故分析凝汽器冷卻水管結垢對機組經(jīng)濟性的影響率減少。經(jīng)計算60MW機組在額定負荷下,當凝汽器冷卻[刀].汽輪機技術(shù),2005,47(2):105-107水管結垢04mm時(shí),將使凝汽器真空下降3.63×103MPa,(上接第172頁(yè))[3] C J. Meyer, D. G. Kroger. Numerical Investigation of the EHect of(6)對于單個(gè)空冷單元,在所研究的平臺單元高度范圍Fan Performance on Forced Draught內,平臺高度對通風(fēng)量和換熱效果的影響很小,平臺高度只Plenum Chamber Aerodynamic Behaviour[J]. Applied Thermal是通過(guò)側向風(fēng)速度的變化對換熱略有影響。Engineering,2004,24(2):359-37參考文獻Fan Performance in a Forced Draft Air-cooled Steam Conder[1]K. Duvenhage, D. G. Kroger. The Influence of Wind on the PerJ]. Applied Thermal Engineering, 2006, 26(8): 846-852[5] P J. Hotchkiss, C J. Meyer, T. W von Backstrom. Numerical In-formance of Forced Draught Air-cooled Heat Exchangers[J]vestigation Into the Effect of Cross-flow on he performance of Axi.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 1996, 62Flow Fans in Forced Draught Air-cooled Heat Exchangers[J][2]C J. Meyer. Numerical Investigation of the Efect of Inlet flow Di中國煤化工流動(dòng)傳熱性能及單元ions on Forced Draught Air -cooled Heat Exchanger Perform-CNMHG, IOance[J]. Applied Thermal Engineering, 2005, 25(11): 1634僻,呼,入吧,工n平臺換熱的數值模擬[].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展,2005,20(a1):874-880