600 MW機組循環(huán)水和真空系統運行優(yōu)化

600MW機組循環(huán)水和真空系統運行優(yōu)化發(fā)電設備(2009N0.3)A輔機技術(shù)600MW機組循環(huán)水和真空系統運行優(yōu)化海新,張林1,王興平2,劉向民2,黃功文2(1.上海吳涇第二發(fā)電有限任公司,上海200241;2.上海發(fā)電設備成套設計研究院,上海200240)摘要:針對循環(huán)水系統和真空系統對發(fā)電機組運行經(jīng)濟性影響的問(wèn)題,對600MW機組循環(huán)水系統和真空系統優(yōu)化運行方式作了對比。通過(guò)試驗、數值計算和理論分析,對循環(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組負荷及經(jīng)濟性的影響進(jìn)行了綜合研究,并提出600MW機組循環(huán)水泵在不同循環(huán)水溫下的經(jīng)濟運行方式關(guān)鍵詞:汽輪機;凝汽器;循環(huán)水溫;真空度;機組負荷中圖分類(lèi)號:TK267文獻標識碼:A文章編號:1671-086X(2009)03-0191-03Operation Optimization of the circulating Waterand Vacuum System of 600 MW Power UnitsXU Hai-xin, ZHANG Lin', WANG Xing-ping, LIU Xiang-ming, HUANG Gong-wen(1. Shanghai Wujin No. 2 Power Generation Co, Ltd, Shanghai 200241, China;2. Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240, China)Abstract: Considering the influence of circulating water and vacuum system on operation economy ofpower generating units, various optimized operational modes for the circulating water and vacuum system of600 Mw power units were compared. By a series of experiments, numerical simulation and theoreticalanalysis, how the circulating water temperature, water volume, condenser's characteristics as well asdischarge pressure of low pressure cylinder effect the unit load and economy are comprehensively studiedwhile economical operation modes for 600 Mw units proposed at different circulating water temperaturesKeywords: steam turbine; condenser: circulating water temperature: vacuum degree: unit load某電廠(chǎng)安裝有2臺亞臨界600MW汽輪發(fā)循環(huán)水泵的運行臺數達到運行經(jīng)濟性最佳。并電機組,每臺機組配有1臺凝汽器、2臺循環(huán)水泵對循環(huán)水泵運行方式的影響因素,如煤發(fā)熱量、和3臺真空泵。循環(huán)水系統采用閉式冷卻系統,煤價(jià)和氣候變化等進(jìn)行了研究,提出了今后運行通過(guò)自然通風(fēng)冷卻塔冷卻。為提高機組運行的中需要注意的冬季極限背壓和循環(huán)泵啟停等經(jīng)濟性,電廠(chǎng)對機組的循環(huán)水系統和真空系統進(jìn)問(wèn)題。行綜合優(yōu)化運行,根據不同循環(huán)水溫度和機組不經(jīng)過(guò)試驗分析,提出機組循環(huán)水溫在16~28同負荷,設備不進(jìn)行任何改造的情況下,提出循℃兩機三泵運行,在16℃以下兩機兩泵運行,在環(huán)水泵運行的合理方式,降低運行煤耗28℃以上兩機四泵運行的建議。通過(guò)一系列的試驗和理論計算分析,提出切實(shí)可行的機組循壞水系統和真空系統運行優(yōu)化1運行優(yōu)化試驗及計算分析方案。在不同的季節和負荷條件下,合理地增減中國煤化工最據網(wǎng)調要求CNMHG收稿日期:2008-10-23作者簡(jiǎn)介:徐海新(1962-)男,工程師從事發(fā)電廠(chǎng)運行管理和經(jīng)濟計劃管理工作發(fā)電設備(2009N0.3600MW機組循環(huán)水和真空系統運行優(yōu)化決定的,對于電廠(chǎng)而言實(shí)際上就是定功率運行(1)600MW負荷下變背壓試驗。循環(huán)水泵是定速運行,調節的手段主要就是增減(2)500MW負荷下變背壓試驗。泵的運行臺數,所以循環(huán)冷卻水的流量不是連續(3)400MW負荷下變背壓試驗。變化,而是階躍式變化?？紤]到上述情況,需要(4)300MW負荷下變背壓試驗進(jìn)行經(jīng)濟收益分析來(lái)進(jìn)行系統運行優(yōu)化。5)冬季600MW、500MW、400MW和300在某一負荷下,根據循環(huán)水泵不同運行方MW下循環(huán)水系統和真空系統的特性試驗。式,如兩機四泵、兩機三泵和兩機兩泵,得到不同(6)春季600MW、500MW、400MW和300的凝汽器壓力然后分別計算對應的機組煤耗。MW下循環(huán)水系統和真空系統的特性試驗。減少循環(huán)泵運行臺數而增加的上網(wǎng)發(fā)電量的收(7)夏季600MW、500MW和400MW下益與由于背壓升高而增加燃煤量的成本之差就循環(huán)水系統和真空系統的特性試驗。是減少循環(huán)水泵運行臺數的實(shí)際經(jīng)濟收益。(8)冬季循環(huán)水泵運行方式試驗。目前國內一般的做法是根據循環(huán)水泵不同(9)春季循環(huán)水泵運行方式試驗運行臺數,得到在某一負荷下的不同的凝汽器壓(10)夏季循環(huán)水泵運行方式試驗。力,然后根據變背壓曲線(xiàn),計算發(fā)電機輸出電功通過(guò)以上一系列試驗,得到的機組主要運行率的減少值。計算由于循環(huán)水泵耗功減少值與特性如圖1~6發(fā)電機輸出功率減少值的差值,最大的差值對應的循環(huán)水泵運行臺數,就是在該循環(huán)水溫度下的最佳運行工況。這種做法是基于最佳背壓的理20000論,對經(jīng)濟性考慮不足10000為了確定最佳循環(huán)水泵運行臺數,進(jìn)行下列個(gè)試驗及計算:(1)通過(guò)機組在不同負荷下的一系列變背壓試驗,求得機組微增出力與背壓的數學(xué)表達循環(huán)水溫式。提高機組背壓的方法是通過(guò)改變循環(huán)水量,圖1600MW負荷時(shí)兩機三泵運行經(jīng)濟性并放入適量空氣進(jìn)入凝汽器,如在真空系統中選(與兩機四泵比較)40000擇一個(gè)合適的疏水門(mén),緩慢打開(kāi)該閥門(mén)放空氣至凝汽器。(2)通過(guò)在不同季節時(shí)各工況的循環(huán)水泵10000試驗,確定各工況循環(huán)水流量大小和循環(huán)水泵耗功。2000030000(3)通過(guò)在不同季節時(shí)各工況的凝汽器性能57l113試驗,確定凝汽器的實(shí)際性能并作為基準性能。循環(huán)水溫戶(hù)根據基準性能和以上試驗的數據,建立凝圖2600Mw負荷時(shí)兩機二泵運行經(jīng)濟性汽器真空數學(xué)模型。改變循環(huán)水溫和循環(huán)水流(與兩機兩泵比較)量,根據變工況計算對凝汽器真空數學(xué)模型進(jìn)行修正,得到循環(huán)水溫度改變后對應的凝汽器真空。20000減少循環(huán)泵運行數量,會(huì )引起凝汽器真空降低,機組的功率會(huì )減少。但由于節約了循環(huán)水泵1000的總耗功,當循環(huán)水泵減少的耗功大于機組功率中國煤化工2減少值時(shí),這一負荷下就存在一個(gè)最佳真空CNMHG根據計算分析的需要,對實(shí)際運行的機組進(jìn)貝何叫啊饑二汞廷仃經(jīng)濟性行了下列試驗(與兩機四泵比較600MW機組循環(huán)水和真空系統運行優(yōu)化發(fā)電設備(2009No.3)20000機兩泵運行;17~29℃宜兩機三泵運行;29℃以上宜兩機四泵運行(見(jiàn)圖3、圖400MW負荷時(shí),循環(huán)水溫在19.5℃以下宜兩機兩泵運行;19.5~31.5℃宜兩機三泵運行;31.5℃以上宜兩機四泵運行(見(jiàn)圖5、圖6)400.00300MW負荷全年運行總時(shí)間很短,可以參7911315171921照400MW負荷情況處理。4500Mw負荷時(shí)兩機三泵運行經(jīng)濟性由于目前電廠(chǎng)絕大部分時(shí)間負荷都是在400(與兩機兩泵比較)MW以上,如果都按照600MW負荷時(shí)的循環(huán)水泵經(jīng)濟運行方式(兩機兩泵運行100天,兩機三泵運行80天,兩機四泵運行120天)估計,與全年兩機四泵運行相比,凈增加發(fā)電收入270~380多2000萬(wàn)元;與全年兩機四泵和兩機三泵運行相比,凈10000增加發(fā)電收入180~250萬(wàn)元。100003循環(huán)水泵優(yōu)化運行結果循環(huán)水溫C圖5400MW負荷時(shí)兩機三泵運行經(jīng)濟性從實(shí)際試驗數據來(lái)看,循環(huán)水泵運行方式優(yōu)(與兩機四泵比較化在循環(huán)冷卻水溫度處于中低溫時(shí)的經(jīng)濟效益潛力最大。循環(huán)水溫度在兩機四泵切換點(diǎn)溫度(指4臺循環(huán)水泵同時(shí)運行的經(jīng)濟溫度)以下,可以稱(chēng)之為中低溫。兩機四泵的切換點(diǎn)的溫度越高,挖掘經(jīng)濟效益的潛力越大;兩機四泵的切換點(diǎn)的溫度越低,挖掘經(jīng)濟效益的潛力相對減少50000影響循環(huán)水泵運行方式的因素有煤的發(fā)熱60000l131517192123量、煤價(jià)、機組熱耗、氣候變化等。目前計算分析循環(huán)水溫是按照標煤發(fā)熱量進(jìn)行的,煤發(fā)熱量降低,兩機圖6400MW負荷時(shí)兩機三泵運行經(jīng)濟性四泵的切換點(diǎn)溫度隨之降低。煤價(jià)升高,兩機四(與兩機兩泵比較泵切換點(diǎn)溫度降低;煤價(jià)降低,兩機四泵切換點(diǎn)循環(huán)水泵優(yōu)化運行方式溫度升高。機組熱耗增加,兩機四泵切換點(diǎn)溫度降低;機組熱耗降低,兩機四泵切換點(diǎn)溫度升高。600MW機組兩機三泵運行與兩機四泵運行年平均氣溫升高兩機四泵切換點(diǎn)溫度就降低。相比,循環(huán)水溫為23~30℃時(shí),當經(jīng)濟收益為正除了熱耗以外,其他都屬于市場(chǎng)因素和自然時(shí)說(shuō)明兩機三泵運行合理;當其經(jīng)濟收益為負時(shí)條件,不受電廠(chǎng)運行控制。但電廠(chǎng)可以去做的說(shuō)明兩機四泵運行較合理(見(jiàn)圖1)。是:(1)降低并維持現有的熱耗水平;(2)在選煤600MW機組兩機三泵運行與兩機兩泵運行的時(shí)候,選擇煤發(fā)熱量與煤價(jià)之比較高的,這樣相比,循環(huán)水溫為11~19℃時(shí),當其經(jīng)濟收益為兩機四泵運行的切換點(diǎn)溫度會(huì )相對較高。負時(shí)說(shuō)明兩機兩泵運行合理;當其經(jīng)濟收益為正時(shí)說(shuō)明兩機三泵運行合理(見(jiàn)圖2)。4建議考慮到煤的發(fā)熱量不足、煤價(jià)上漲及試驗的冬季由于循環(huán)水溫低,汽輪機背壓也低。循準確性等因素0M負荷時(shí)循環(huán)水溫在6℃環(huán)水中國煤化工時(shí)機組的背壓以下宜兩機兩聚運行:16-28℃宜兩機三泵運約為L(cháng)CNMHG(4.9Pa)。隨行;28℃以上宜兩機四泵運行著(zhù)循壞水溫的繼續變低,背壓還會(huì )降低。但背壓00MW負荷時(shí),循環(huán)水溫在17℃以下宜兩下轉第218頁(yè))發(fā)電設備(2009N0.3)130t/h燃生物質(zhì)鍋爐過(guò)熱器管子腐蝕原因分析置的四級過(guò)熱器管束壁溫也最高腐蝕也最嚴金屬氯化物和硫化物匯聚濃縮形成新的更嚴重重,再次說(shuō)明管壁溫度高是造成腐蝕的原因的腐蝕。改善燃燒狀態(tài),降低管子內、外壁溫差;加強7結語(yǔ)吹灰減少灰分在過(guò)熱器管子表面的粘結;加強燃燒調整,減少汽溫超溫現象和減少減溫水用燃生物質(zhì)燃料鍋爐過(guò)熱器管表面腐蝕與燃量降低不完全燃燒損失等均可降低腐蝕的程料的組成和管壁溫度等條件有關(guān)。壁溫過(guò)高引度。另外還必須加強對過(guò)熱器壁溫的監督起金屬中碳化物的快速析出,造成腐蝕的條件參考文獻燃料中SO,及堿性金屬(如K、Na)氯化物會(huì )使發(fā)生腐蝕的溫度更低,腐蝕更為嚴重。腐蝕從表面[1岑可法.鍋爐和熱交換器的積灰結渣、磨損和腐蝕的防止原開(kāi)始,由于氧化層的脫落會(huì )沿晶界向內部擴展理與計算[M].北京:科學(xué)出版社,1994.最后引起管材的開(kāi)裂泄漏12[2]龔洵潔.熱力設備的腐蝕與防護[M].北京:中國電力出版社,1998管壁上的積灰、結垢會(huì )使壁溫增高,并使堿(上接第193頁(yè))降低到極限真空后,發(fā)電機輸出功率不但不會(huì )增泵,或者優(yōu)先停掉負荷小的機組所屬的循環(huán)加,汽輪機熱耗還會(huì )增大,這是因為蒸汽在末級水泵動(dòng)葉膨脹能力用完,凝結水溫度的降低,反而使低壓回熱抽汽量增大,導致熱耗增加?？紤]到末參考文獻:級蒸汽濕度隨著(zhù)背壓降低而增大,建議負荷在[1 J ASME.PTC12.2-1998 Performance test code on steam450MW以上時(shí),極限背壓應為4.4kPa左右;負surface condensers[S]. New York: The American Society荷450MW以下時(shí)極限背壓應為39kPa左右。of mechanical Engineers, 1998.[2] ASME. PTC6-2004 Steam turbines performance test codes除了一機一泵運行工況外,當出現上述極限背壓[S]. New York: The American Society of Mechanicai Engi時(shí),如果水溫還要降低,就可減少循環(huán)水泵的運neers. 2005行臺數。[3]國際公式化委員會(huì ).水和水蒸汽性質(zhì)參數IFC公式[M].北在增減循環(huán)水泵運行臺數時(shí),還需要注意當2臺機組負荷基本相同時(shí)應優(yōu)先啟停熱耗較劉向民,王興平上海果第二發(fā)電有限責任公司2×60低的機組所屬的循環(huán)水泵;當2臺機組負荷相差備成套設計研究院,2007較多時(shí),應優(yōu)先啟動(dòng)負荷大的機組所屬的循環(huán)水上接第207頁(yè))(5)單元控制器仿真軟件和組合邏輯功能軟件是針對電站DCS系統的工程運用情況研發(fā)4結語(yǔ)的軟件。單元控制器仿真軟件是在沒(méi)有實(shí)際硬現在TD6000系統已經(jīng)在從50MW到300件的情況下能將組態(tài)邏輯下載到仿真軟件環(huán)境MW機組上安全穩定運行,以后將會(huì )在更大的機中進(jìn)行運行,方便DCS系統調試T作;組合邏輯組上中國煤化工根據市場(chǎng)需求功能軟件能將多個(gè)邏輯功能塊重新組合成一個(gè)不斷CNMHG自動(dòng)控制市場(chǎng)獨立的新功能塊,可以避免DCS工程上重復繪制發(fā)展的邏輯功能一致的控制邏輯。