凝汽式機組循環(huán)水泵的優(yōu)化運行方式分析

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(shù).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(guān)發(fā)電廠(chǎng),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(jìn)水溫度、機組的負荷、凝汽器的清潔度不變時(shí) ,根據電廠(chǎng)現有的循環(huán)水泵臺敷,通過(guò)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(yíng)系統,實(shí)時(shí)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(lái)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,也為發(fā)電廠(chǎng)節能降耗帶來(lái)經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:凝汽器;真空;循環(huán)水泵;優(yōu)化;供電煤耗率中圉分類(lèi)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(guò)程中，影響凝汽器真供2號機。2根母管之間由2只電動(dòng)碟閥連通,為1、空的因素很多,在循環(huán)水進(jìn)水溫度、機組的負荷、凝2號母管聯(lián)絡(luò )門(mén),構成循環(huán)水系統母管制,滿(mǎn)足2臺汽器的清潔度不變時(shí)，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(shí),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。而根據機組運行的要求,凝在冬季2臺機160 MW時(shí),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(shí),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(chǎng)循環(huán)水泵供水系統不僅提供凝汽器、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(chǎng)工業(yè)水制水和消功率已不增加,反而會(huì )減小。防水的水源,研究和改善循環(huán)水系統的運行方式是要解決這一問(wèn)題,就要降低循環(huán)水流量,同時(shí)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(chǎng)先許多電廠(chǎng)為此做了大量的工作,如通過(guò)選用調節后將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，也為合理調配循環(huán)水泵運行方式帶改雙速等措施改善系統運行方式?，F在,各電廠(chǎng)循環(huán)來(lái)方便。水系統大多是母管制，電廠(chǎng)運行人員主要是依據運行1.2設備規范及循環(huán)水泵的試驗參數經(jīng)驗進(jìn)行調節，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(shù)規范見(jiàn)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 規范見(jiàn)表2,循環(huán)水泵在高速、低速下的試驗參數制循環(huán)水系統,由于其系統復雜,各臺機組性能和見(jiàn)表3。循環(huán)水泵系統之間運行狀況相互影響,故憑經(jīng)驗進(jìn)表1循環(huán)水泵及電機技術(shù)規范行調節就有很大的局限性,循環(huán)水系統的經(jīng)濟性就出水難于得到充分發(fā)揮。循型號流量/揚程/m轉速/效奉/%介質(zhì)溫(r-.min-t度/C(m'.h4)1問(wèn)題的提出聚900HL-18101161849881.1現場(chǎng)情況.某發(fā)電廠(chǎng)137.5 MW機組循環(huán)水系統采用開(kāi)式板數中國煤化工(r.min') /極循環(huán),循環(huán)水取自長(cháng)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凝汽器的設備規范型號冷卻面積/m2?冷卻水量/冷卻水溫/C,水管內流速/(m.gy)冷卻水水阻 /kPa(m2+hr)流程/個(gè)N-7100-5對分7 100180002052雙流程表面式銅管水側最大汽側工作絕對壓銅管材質(zhì)汽側最大壓力/MPa規格/mm根數/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(chǎng)用電率,%; Rs為上網(wǎng)電價(jià),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?jiǎn)蝺r(jià),元/t; Ros為廠(chǎng)用電電價(jià),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(chǎng)用電率、電價(jià)功率kW50133614和標準煤?jiǎn)蝺r(jià)4個(gè)指標按照各自的能價(jià)有機地聯(lián)系在一起,真正成為發(fā)電廠(chǎng)節能分析的主要技術(shù)經(jīng)濟指標。2理論依據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(yíng)系統的管理原理比較低成本運營(yíng)系統是- -種適用于市場(chǎng)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(chǎng)運行節能動(dòng)態(tài)管理模式,系加,但循環(huán)水泵的耗功也同時(shí)增加,當循環(huán)水流量增統利用現代計算機技術(shù)和數據通信技術(shù)，采集火電加太多時(shí),因循環(huán)水泵的耗功增加而將機組出力機組運行的實(shí)時(shí)數據，進(jìn)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據庫對應的數據比較，對產(chǎn)生成經(jīng)濟的運行條件下。傳統最佳凝汽器壓力是以機組本偏差的部位和偏差的大小進(jìn)行分析,并根據運行功率、循環(huán)水溫度和循環(huán)水流量為變量的目標函數,優(yōu)化策略和成本分析結果進(jìn)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(jìn)行熱經(jīng)濟性分析時(shí)是通過(guò)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(shí)對應的凝汽器壓力即為率)來(lái)評價(jià)火電廠(chǎng)和熱力設備熱經(jīng)濟性的。由于它最佳值。直觀(guān)、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(xué),析。以熱量法為原理的最基本定量分析方法是常規但實(shí)際上是不全面的。循環(huán)水泵消耗的是廠(chǎng)用電,多熱平衡法。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,在常規熱平衡法的用一點(diǎn),上網(wǎng)電量就少一點(diǎn),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(diǎn)。機組負荷由調度根據發(fā)用電平衡確定,不能因為焓降法、循環(huán)函數法等。機組工況發(fā)生變化而改變機組負荷。在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下節能分析的基準是發(fā)電廠(chǎng)在當真空變壞時(shí),雖然機組出力瞬間臧少,但可以能量轉換過(guò)程中實(shí)現能價(jià)增值追求利潤最大化,這通過(guò)增加燃料量來(lái)增加機組負荷,實(shí)際上并不影響是與傳統節能分析最根本的區別。同等能量的熱能機組出力，只是多用了一點(diǎn)煤,而煤的能價(jià)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(shí),雖然機組出力瞬間增加,的區別。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度給定,實(shí)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(diǎn)煤。因此,在冷端系統凝汽器最發(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(lái)說(shuō),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(chǎng)用電率增加。發(fā)電綜合煤耗率從“效益分析"來(lái)看，增開(kāi)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(shí)機組熱耗降低,發(fā)表5第三季度試驗數據電煤耗下降,發(fā)電成本降低。若增開(kāi)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(cháng)江水合成本煤耗率變小,則認為增開(kāi)循環(huán)水泵是合理的，臺數荷/空APa進(jìn)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(kāi)4大274.6 92.129.6371.599.7 6.6的依據。本方法把電和煤的能價(jià)綜合在一起考慮，以企業(yè)是否能取得經(jīng)濟效益作為節能分析的基礎,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(chǎng)表6第四季度試驗數據經(jīng)濟條件下比傳統的節能分析方法更加科學(xué)。循泵負荷/ 真空/進(jìn)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(mén)]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(chǎng)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試驗數據可見(jiàn):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(shí)發(fā)電綜合煤耗率比和4大。運行人員在現場(chǎng)調度循環(huán)水泵的運行方2大時(shí)下降了367.09 - 365.97=1.12 g/(kW.h)。根.式,一般是根據季節變化,憑經(jīng)驗進(jìn)行,且以上8種據上述理論,說(shuō)明2臺機各帶額定負荷時(shí)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(xiàn)方式,運行操0.38=448 kW時(shí),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(jìn)水溫度高,夜晚從表5試驗數據可見(jiàn):使用4大泵后,平均每的負荷低,循環(huán)水進(jìn)水溫度低,不可能每天頻繁的小時(shí)發(fā)電綜合煤耗率比3大1小時(shí)下降了317.5-改變電機的接線(xiàn)方式?？紤]到這一情況,對循環(huán)水泵372.4=0.9 g/(kW.h)。根據上述理論,說(shuō)明2臺機的組合進(jìn)行再次優(yōu)化,根據不同季節的循環(huán)水進(jìn)水各帶額定負荷時(shí)使用4大是合理的，負荷下降(0.9.溫度、機組負荷的變化來(lái)進(jìn)行合理優(yōu)化循環(huán)水泵的x 10* x550x 274.6x 10)+0.38 =358 kW時(shí)，就可運行方式。以使用3大1小泵運行方式。根據各季節的循環(huán)水進(jìn)水溫度的變化分別進(jìn)從表6試驗數據可見(jiàn):使用1大1小泵后,平行了試驗,利用電廠(chǎng)低成本軟件的優(yōu)化系統將熱力均每小時(shí)發(fā)電綜合煤耗率比2小泵時(shí)下降了學(xué)和經(jīng)濟性有機地結合起來(lái),可實(shí)時(shí)計算機組的主368.33 - 364.81 = 3.525 g/(kW.h),根據上述理論,要熱經(jīng)濟指標及運行成本。包括高壓缸效率、中壓說(shuō)明2臺機各帶額定負荷時(shí)使用1大1小是合缸效率、汽耗率、熱耗率、鍋爐效率、廠(chǎng)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(shí),就可以運行2臺小泵運行方式。本,并能在線(xiàn)觀(guān)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以.上試驗,第四季度長(cháng)江水溫平均11.2 C .荷時(shí)，汽輪機進(jìn)汽量不變,循環(huán)水進(jìn)水溫度不變,通時(shí),2臺機組額定負荷以下,就可調度2臺小循環(huán)水過(guò)循環(huán)水泵的臺數變化時(shí),直接在線(xiàn)比較“綜合成泵運行。一般第一季度長(cháng)江水溫比第四季度長(cháng)江水本煤耗率”變化,按當時(shí)每噸標準煤?jiǎn)蝺r(jià)550元,每溫還會(huì )低,第一季度調度循環(huán)水泵臺數完全可以使kW.h電價(jià)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得出各季節循環(huán)水進(jìn)水溫度下，方 式見(jiàn)表7,給運行人員的操作帶來(lái)理論依據,但這根據機組負荷來(lái)合理的調配循環(huán)水泵臺數。以下些結論不- -定是絕對的。每年季節是可能變化的,即試驗就是從低成本軟件中得到的數據,見(jiàn)表4、表5、使長(cháng)江水溫- -樣,但大氣壓力、長(cháng)江水位煤價(jià)、電價(jià)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第二季度試驗數據會(huì )使機組的發(fā)電綜合煤耗率不一樣,關(guān)鍵還要運行循泵總負平均平均進(jìn)平均發(fā)電綜合現有的低成本軟件,真空水溫度煤耗率/力/kPa 位/m實(shí)時(shí)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(kāi)1臺泵運2大276.4 92.7365.971小行,是在表中長(cháng)江水溫估計范圍的高限條件下的,長(cháng)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(cháng)江 第二季度長(cháng)江水第三季度長(cháng)江水第三季度長(cháng)江水第四季度長(cháng)江水第四季度長(cháng)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(shí),就應減少循環(huán)水泵的臺數?！?發(fā)電綜合煤耗率"概念來(lái)推導,綜合考慮了電價(jià)和(2)第-季度長(cháng)江水溫在11 C以下,應根據負煤價(jià)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(cháng)江水溫在11~22 C ,應根據負(3)在循環(huán)水泵優(yōu)化運行方式下,通過(guò)增加循荷在2臺大泵和2臺大泵1小泵之間調度。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(cháng)江水溫在22~30 C ,應根據負空,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(cháng)江水溫在全有一定的影響,特別是在長(cháng)江水位較低時(shí),循環(huán)水30 C以上時(shí)使用。系統很容易帶空氣,影響輔機設備主要是發(fā)電機、勵(5)第四季度長(cháng)江水溫在29~22 C ,應根據負磁機風(fēng)溫以及給水泵組的油溫和風(fēng)溫。建議在第一荷在2大1小和2大之間調度;第四季度長(cháng)江水溫和第四季度時(shí),循環(huán)水母管壓力可調整高一些,一在22°C~11 C ,應根據負荷在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(shí),也臺小泵之間調度。保證了設備運行的安全。(6)在各季節長(cháng)江水溫交點(diǎn)處,會(huì )有其他因素(4)運行人員應根據循環(huán)水進(jìn)水溫度的變化,的影響,應根據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(lái)更大的效益。換,以便對循環(huán)水泵做合理調度。(7)一般2臺機運行時(shí),2大2小的運行方式不參考文獻:建議使用。[1]齊復東,賈樹(shù)本,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統[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(jiǎn)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低成本運營(yíng)系統中工作。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