660 MW間接空冷機組循環(huán)水泵配置方案探討

2016年4月電力科技與環(huán)保第32卷第2期660MW間接空冷機組循環(huán)水泵配置方案探討Study on distribution scheme of circulating water pump of 660 MW indirect aircooling units安貴成(陽(yáng)泉煤業(yè)集團兆豐鋁業(yè)公司自備電廠(chǎng),山西陽(yáng)泉045000)摘要:根據660 MW間接空冷機組相關(guān)技術(shù)參數及當地氣象資料,對循環(huán)水泵型式、臺數、調節方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟分析,認為采用3臺臥式雙吸離心泵,并采用變頻器調速同時(shí)改變3臺水泵轉速的方案是科學(xué)、經(jīng)濟的方案。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;經(jīng)濟循環(huán)水量;變頻器調速;投資;運行耗能Abstract: According to the indirect air - cooled unit of 660 MW related technology parameters and the local mete-orological data, circulating pump type，number of units , regulation of were technical and economic analysis. Theresult shows using three sets of horizontal double suction centrifugal pump, and by inverter and change thethree pump speed is the most scientific, the most economical solution.Key words:water circulating pump; economic circulation water; frequency converter ; investment; running energyconsumption中圖分類(lèi)號:TK264. 12文獻標識碼:B文章編號:1674 - 8069 (2016)02 -055 -03t,=tm+Ot+δt0引言Ot = twm2-tm= rD./D陽(yáng)泉煤業(yè)集團有限責任公司西上莊2x660MW式中:t,為與凝汽器背壓P。相對應的飽和蒸汽溫汽輪發(fā)電機組系哈爾濱汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的CJK660 -度;Im為冷卻水進(jìn)口溫度;0t為冷卻水溫升:;n2為冷27/0.4/600/610高效超超臨界、-.次中間再熱間卻水出口溫度;8t為凝汽器端差;r為凝結水的汽化接空冷抽凝式汽輪機。熱;D。為汽輪機排汽量;D為循環(huán)冷卻水流量。根據表凝式間接空冷系統由表面式凝汽器、循環(huán)水ts即可查得蒸汽所對應的飽和壓力P,, 由于凝汽器泵、空冷塔以及散熱器等構成。其循環(huán)冷卻水系統中不可凝結氣體所占比例很小，凝汽器內的壓力P。為:循環(huán)水進(jìn)人表面式凝汽器的水側通過(guò)表面換熱,和P,近似相等,即P?！諴,。冷卻凝汽器汽側的汽輪機排汽,受熱后的循環(huán)水由上述參數中,冷卻水進(jìn)口溫度tn(即空冷塔散.循環(huán)水泵送至空冷塔,通過(guò)空冷散熱器與空氣進(jìn)行熱器組出水溫度)與空冷塔散熱器的散熱系數、進(jìn)表面換熱,循環(huán)水被空氣冷卻后再返回凝汽器去冷塔空氣量、散熱量及氣溫等因素相關(guān),但氣溫的影響卻汽輪機排汽,構成了密閉循環(huán)。由于表凝式間接更大。由空冷塔散熱器特性曲線(xiàn)可知:散熱量為額定空冷機組冷端為兩次換熱,所以該類(lèi)型機組與常規值時(shí),循環(huán)水溫度tm與氣溫to近似為線(xiàn)性關(guān)系。另濕冷機組相比,設計背壓較高,且背壓受氣溫影響變外,汽輪機排汽量D.與機組負荷有直接關(guān)系。當氣化幅度較大。如果循環(huán)水量不進(jìn)行調節,將導致冬溫 。較低,冷卻水進(jìn)口溫度。較低.凝汽負荷D。較季氣溫較低時(shí),機組背壓降至阻塞背壓而效率降低，小的情況下,減少冷卻水量D可使機組背壓不至于循環(huán)水泵耗能浪費嚴重。低于阻塞背壓,同時(shí)可以降低循環(huán)水泵消耗功率,增加上網(wǎng)電量,使機組在最經(jīng)濟工況下運行。從公式1循環(huán)水量參數(1)]中國煤化工+算公式:間接空冷機組背壓的高低與循環(huán)冷卻水的進(jìn)水YHCNMHGtn - 8t)(3)溫度、流量、機組排汽量、凝汽器的傳熱端差等因素有關(guān),它由與之相對應的飽和蒸汽溫度1,來(lái)確定,溫2間接空冷系統主要技術(shù)參數度t,由下式?jīng)Q定:根據某廠(chǎng)表面式凝汽器參數、空冷散熱器參數,552016年4月電力科技與環(huán)保第32卷第2期循環(huán)水管徑及布置方案,對間接空冷系統進(jìn)行水力3.3循環(huán)水泵調 節方式優(yōu)化計算(相關(guān)參數見(jiàn)表1),得到TMCR工況下循環(huán)水目前,間接空冷系統循環(huán)水泵主要采用改變并系統阻力為23.97m。散熱器為025六排管鋁管鋁列水泵運行的臺數,采用雙速電機改變水泵轉速的翅片型式,塔外垂直布置, 102組。方案進(jìn)行調節循環(huán)水流量。水泵并列運行的原則是表1660MW表凝式間接空冷系統主要技術(shù)參數水泵揚程相等(或比較接近)。否則,將導致?lián)P程較小的水泵流量占總流量比例較小，并列運行的所有項E數值水泵工況均偏離其設計高效區,效率下降明顯，嚴重凝汽器換熱面積/m240000情況下將導致?lián)P程小的水泵被“悶死"，流量為零，TMCR工況散熱量/MW707水泵快速起溫的事故。因此,采用雙速電機,水泵的TMCR工況排汽量/1. h-I1 063聯(lián)合運行方式只能采取高速并列或低速并列的運行循環(huán)水進(jìn)口設計溫度/C .31.2方式。機組穩定運行期間,當循環(huán)水泵需高低速切TMCR工況循環(huán)水溫升/C10.54換時(shí),水泵啟停操作較多。實(shí)際運行過(guò)程中,大多在TMCR工況凝汽器端差/C3.08 .機組啟動(dòng)前確定循環(huán)水泵高速或低速并列方式;從TMCR工況循環(huán)水流量/小.h-157 769安全方面考慮,機組運行期間對循環(huán)水泵不作高低TMCR工況汽輪機背壓/kPa9.5速切換。所以,雙速電機方案實(shí)際上存在部分時(shí)間TMCR工況背壓P。對應的t, /C44.82段循環(huán)水泵的運行方式偏離理想運行方式，既不經(jīng).TMCR工況背壓P。對應的汽化熱/keal . kg-1572.8濟,又使得設備投資不能夠正常發(fā)揮效益?？绽渖崞魃崦娣e/104 m2隨著(zhù)高壓變頻器設備可靠性提高及價(jià)格降低，循環(huán)水管道直徑/mmDN3000高壓變頻技術(shù)在電廠(chǎng)水泵及風(fēng)機控制方面得到了廣循環(huán)水管道流速/m. s-12.3泛推廣應用。采用變頻調速方案,水泵啟停、水泵并循環(huán)水系統阻力/m23.97列(解列)時(shí),對循環(huán)水系統的沖擊較小，無(wú)水錘隱患。同時(shí)可以根據氣溫的變化、負荷的高低實(shí)時(shí)進(jìn)行調節循環(huán)水流量,調節方式更加靈活、方便。3循環(huán)水泵配置方案下面就采用“變頻器調速,同時(shí)改變3臺水泵3.1循環(huán)水泵型式選擇轉速”與常規的“改變并列水泵運行臺數”進(jìn)行經(jīng)濟臥式雙吸離心泵與立式離心泵、斜流泵相比較,性分析比較。具有以下主要優(yōu)點(diǎn):設備價(jià)格低,效率高,無(wú)軸向推3.3.1投 資比較力問(wèn)題,無(wú)立式電機的潤滑油供油和冷卻等輔助系高壓變頻器價(jià)格約為1000元/kW ,變頻器調速統,安裝、檢修維護費用低,性能更加穩定，且泵站的方案較常規定速泵方案增加投資約495萬(wàn)元。深度和高度均較小,土建投資節省。因此,選用臥式3.3.2運行經(jīng) 濟性分析雙吸離心泵是較合理的。(1)定速泵方案運行耗能分析3.2循環(huán)水泵 臺數及參數選擇為了防止空冷塔散熱器凍裂,冬季循環(huán)水流量1臺汽輪機可以配置2臺或3臺循環(huán)水泵,其和循環(huán)水溫度不可以降低太多。根據國內外調整試總出力應大于機組的最大計算用水量。一般情況驗資料,當環(huán)境溫度低于0C時(shí),冷卻塔出水溫度應下,循環(huán)水泵臺數越少,整個(gè)泵站的總投資就越小。不低于20C。間接空冷系統設計氣溫為14C。從2 x 50%容量方案,循環(huán)水泵流量為28 885t/h,滿(mǎn)足安全可靠性角度分析,由于間接空冷系統是閉式循此要求的國內水泵廠(chǎng)家較少,且均無(wú)實(shí)際工程應用環(huán),循環(huán)水泵啟停對循環(huán)水系統的沖擊(水錘)比普業(yè)績(jì);3x35%容量方案,循環(huán)水泵流量20220/h,通海YH中國煤化工得多,不允許每天夜間滿(mǎn)足此要求的國內水泵廠(chǎng)家比較多。停ICNMHG再啟動(dòng)該泵運行。綜經(jīng)比較分析,最終確定采用3x35%容量方案,合考慮上述因素，定速泵方案的運行方式為:4至10確定循環(huán)水泵參數為: Q =5. 70m^/s(20520t/h),月份循環(huán)水泵為3臺并列運行(工況A),其余月份H =24m, N =1650kW。為2臺并列運行(工況B)。562016年安貴成:660MW間接空冷機組循環(huán)水泵配置方案探討第2期通過(guò)相關(guān)水力計算,求得系統流量-阻力特性的一次方、二次方、三次方也是比例關(guān)系,水泵的效曲線(xiàn),結合水泵的流量-揚程、流量-效率特性曲率不變。換言之,揚程、軸功率分別與流量的二次線(xiàn),計算得出各工況點(diǎn)參數,相關(guān)計算參數如表2所方、三次方成正比。示。循環(huán)水泵運行耗能與機組負荷率無(wú)關(guān),全年能查閱陽(yáng)泉氣象站提供的典型年氣溫分級資料，耗為3620.80萬(wàn)(kW . h)。依據前述公式(3)及表2技術(shù)參數,計算求得各種(2)調速泵方案運行耗能分析氣溫下機組帶額定負荷的經(jīng)濟循環(huán)水流量,結合流由水泵比例定律可知:一臺水泵只改變轉速時(shí)，量-阻力特性曲線(xiàn),水泵的流量-揚程、流量-效率流量、揚程、軸功率分別與轉速的一-次方、二次方、三特性曲線(xiàn),求得各工況點(diǎn)參數,相關(guān)計算參數如表次方成正比,水泵的效率不變。轉速改變,工況參數3。循環(huán)水泵的運行轉速同時(shí)可按照機組負荷進(jìn)行改變,而效率不變是調速調節方式節能效果最好的實(shí)時(shí)調節，按日均負荷率80%,考慮滑參數運行排根本原因。對于多臺水泵并列運行的系統,所有水汽量 與負荷為不完全線(xiàn)性關(guān)系因素,綜合按排汽量泵同時(shí)調速,穩定轉速工況下，單泵工況是相似工平均 90%進(jìn)行估算，由于循環(huán)水量與排汽量為正比況,符合比例定律;并列運行工況參數也符合比例定關(guān) 系,調速泵方案全年耗能2123.72萬(wàn)(kW●h)。律,并列運行工況的流量、揚程、軸功率分別與轉速表2定速泵方案循環(huán)水泵運行方式及技術(shù)參數運行方式工況點(diǎn)流量/t.h-1揚程/m泵效率/%電機效率/%總功率/kW運行小時(shí)/h電能/萬(wàn)(kW .h)3臺并列6012024. 610.900.94476151362445. 172臺并列4743020. 310. 86324436241175.63表3調速泵方案各種工況點(diǎn)循環(huán)水泵運行方式及技術(shù)參數工況點(diǎn)流量/t.h-l 揚程/m泵效率/%電機效率/% 總功率/kW時(shí)數/h電能/萬(wàn)(kW●h)3臺工頻并列.0. 9436831753. 483臺變頻并列48 29620. 543 1921214387.5135 23617. 6319993 863772.21(3)兩種方案經(jīng)濟性比較高了機組運行的效率和綜合經(jīng)濟性,收益遠遠大于一年按運行6500h(運轉率74% )進(jìn)行折算,上投資。所以,該方案是較科學(xué)、較經(jīng)濟的方案。網(wǎng)電價(jià)按0.35元/(kW●h)估算,調速泵方案比定參考文獻:速泵方案可多收益(3620.80-2123.72) x0.74 x[1]山東省電力學(xué)校.汽輪機設備及運行[M].北京:水利電力出版.0.35 =387.74萬(wàn)元，效益顯著(zhù)。變頻器設備的投資社,1987.[2]郭立君,何川.泵與風(fēng)機[ M].北京:中國電力出版社,2004.在一年半內即可收回。[3]汪玉林.汽輪機設備運行及事故處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版4結語(yǔ)社,2011.[4]李潤森.300 MW空冷機組給水泵配置研究[J].動(dòng)力工程, 2006 ,綜上所述,660 MW間接空冷機組循環(huán)水泵宜采26(2):171 -179.用三臺臥式雙吸離心泵,調節方式采用變頻器調速,[5]崔凱平,王宏明.600MW空冷機組電動(dòng)給水泵容量配置分析并同時(shí)改變三臺水泵轉速的配置方案。該方案投資[J].熱機技術(shù),2004(3):23 -26.比常規定速泵方案有所增加,但水泵啟停平穩,調節中國煤化工2016-01-20靈活方便,可以根據氣溫的變化、負荷的高低實(shí)時(shí)進(jìn)MHC NMHG工程師長(cháng)期從事火電廠(chǎng)生行調節循環(huán)水流量,可以使機組在接近額定背壓的產(chǎn)技術(shù)研究工作。E - mail: ange.168@ 163. com工況下運行,同時(shí)做到循環(huán)水泵耗電最省,極大地提57