循環(huán)水系統優(yōu)化運行的經(jīng)濟分析

浙江電力2011年第9期ZHEJIANG ELECTRIC POWER5循環(huán)水系統優(yōu)化運行的經(jīng)濟分析秦攀',林閩成2,葉勁松2,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)水系統對機組冷端運行經(jīng)濟性產(chǎn)生的影響,通過(guò)試驗、數值計算和理論分析,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組負荷及經(jīng)濟性的影響,依據2個(gè)評價(jià)準則計算確定某300MW機組循環(huán)水系統在不同循環(huán)水溫、不同負荷條件下的經(jīng)濟運行方式,并對該型機組循環(huán)水系統的實(shí)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:300MW機組;循環(huán)水泵;優(yōu)化運行;評價(jià)準則中圖分類(lèi)號:TK2641文獻標志碼:B文章編號:1007-1881(2011)090051-03Economic analysis on Optimal Operation of Circulating Water SystemQIN Pan, LIN Min-cheng2, YE Jin-song SUN Yong-ping, DONG Yi-hua(1. Zhejiang Electric Power Test and Research Institute, Hangzhou 310014, China2. Zhejiang Energy Wenzhou Power Generation Co, Ltd, Wenzhou Zhejiang 325602, China)Abstract: In view of the influence of circulating water system on cold-end system operation economy of u-nits, this paper carries out the comprehensive research on the influence of multiple factors such as circulatinwater 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 water temtures and loads are confirmed after the calculation according to the two evaluation criteria, and thselection method of actual optimal operation mode of the circulating water system for the unit of this type isanalyzKey words: 300 MW unit; circulating water pump; optimal operation; evaluation criteria循環(huán)水系統的優(yōu)化運行,對發(fā)電機組的凈輸確定循環(huán)水系統優(yōu)化運行的判定準則,最常出電能有一定的影響,對提高發(fā)電廠(chǎng)的經(jīng)濟性有使用的方法是電能增益法。對1臺機組而言,在著(zhù)積極的作用。在機組日常運行過(guò)程中,隨著(zhù)環(huán)機組負荷和冷卻水溫一定的條件下,增加循環(huán)水境溫度及機組負荷的變化,可以采取改變循環(huán)水流量,會(huì )降低汽輪機的背壓,汽輪機的電能會(huì )隨泵(簡(jiǎn)稱(chēng)循泵)運行方式來(lái)調整循環(huán)水流量、改善著(zhù)機組背壓的降低而增加。同時(shí)增加的循環(huán)水流機組真空、提高汽輪發(fā)電機組的運行效率。因量又會(huì )使循泵的耗功增加。當汽輪機電能的微增此,在機組負荷、環(huán)境溫度及循環(huán)水流量之間存值△P與循泵的耗電增加值ΔP。之間的差值達到在一個(gè)尋優(yōu)的目標,找到在不同負荷、不同環(huán)境最大時(shí),所對應的循環(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,就可以把機組整體的量。這時(shí),汽輪機的最大凈增電能△P=m為:運行能耗降到最低?！鱌=△P-△P12綜合費用法1循環(huán)水系統優(yōu)化的評價(jià)準則發(fā)電廠(chǎng)作為電力市場(chǎng)競爭的主體,不僅關(guān)心11電能增益法電能的節省,同TYH中國煤化工合成本CNMHG52浙江電力2011年第9期的降低。在機組負荷和冷卻水溫一定的條件下改變循環(huán)水流量,使綜合成本煤耗率最低的冷端受0.02尋優(yōu)方法,稱(chēng)為綜合費用法。該方法考慮了煤和電不同能量?jì)r(jià)值的綜合煤耗率,也把發(fā)電廠(chǎng)供電-00煤耗、上網(wǎng)電價(jià)和標煤價(jià)格有機地聯(lián)系起來(lái),可以更加直觀(guān)地分析判斷發(fā)電廠(chǎng)的節能經(jīng)濟指標。采取該優(yōu)化評價(jià)方法時(shí),需把由背壓降低得到增益的發(fā)電機電能,根據機組供電煤耗和標煤凝汽器壓力kPa價(jià)格,折算得到煤耗收益費用△Fn,再根據上網(wǎng)圖1某300MW機組滿(mǎn)負荷時(shí)凝汽器壓力與機組電價(jià),推算得到循泵的損耗費用△F4,兩者之差出力的修正曲線(xiàn)達最大值時(shí)就是發(fā)電廠(chǎng)最優(yōu)成本費用所對應的循時(shí),再降低背壓,機組出力已不再增加,汽輪機環(huán)水運行方式。這時(shí),汽輪機的最佳綜合費用末級葉柵發(fā)生“阻塞”,即動(dòng)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(dòng)△F=AFn-△F(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(gè)加。若背壓繼續降低,對應的飽和溫度下降,使方面來(lái)體現優(yōu)化運行方式的差異,雖然因標煤價(jià)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(jià)的變化而會(huì )略有不同,但變化趨勢減小,此時(shí)汽輪機的背壓稱(chēng)為極限背壓,對應的是一致的。通過(guò)以上2種方法對某300MW機組真空即為極限真空。當出現上述極限背壓時(shí),如的循環(huán)水系統進(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,減小給出最優(yōu)的運行方式。循泵動(dòng)葉角度,適當關(guān)小循環(huán)水回水調節閥,避2循環(huán)水系統的數學(xué)模型免機組背壓進(jìn)一步降低,以免對機組安全性、經(jīng)濟性產(chǎn)生不利影響。21汽輪機特性2.2凝汽器的變工況特性汽輪機特性就是研究汽輪機背壓與出力的關(guān)凝汽器變工況計算模型主要是建立機組負系,即在不同的機組排汽流量下,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,得出機組出力與背壓的關(guān)系。當其他設備的系。在不同熱負荷、不同冷卻水溫度下,改變進(jìn)運行參數一定時(shí),在某一新蒸汽參數和流量下,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:Pe=f(No, P)(3)Pk=f(eul, D, D)式中:P為汽輪機輸出電能;N為機組負荷;P式中:為循環(huán)水入口溫度;D為循環(huán)水流量;為汽輪機背壓。D為排汽流量。在正常運行時(shí),可認為凝汽器壓力變化對機汽輪機的背壓由凝汽器排汽溫度對應的飽和組出力的影響等同于汽輪機背壓變化對機組出力壓力得到,凝汽器的排汽溫度為:的影響。根據制造廠(chǎng)提供的汽輪機排汽壓力對機t=tn+△t+bt組出力的修正曲線(xiàn),通過(guò)曲線(xiàn)擬合得到不同排汽式中:t為凝汽器的排汽溫度;M為循環(huán)水平均壓力對應的出力值,在確定最佳循環(huán)水量和計算溫升;8t為凝汽器端差。經(jīng)濟效果時(shí)都要用到這一特性關(guān)系。圖1是某23循泵的耗功特性300MW機組滿(mǎn)負荷運行時(shí)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(xiàn)。定循環(huán)水流量和循泵電能之間的對應關(guān)系由圖1可知,凝汽器壓力與機組出力基本呈Pp=f(Dw)線(xiàn)形關(guān)系,凝汽器壓力每增加1kPa,機組出力式中:P為循泵所耗的電能。約增加1%。但是當汽輪機背壓降低到一定數值循泵耗功V山中國煤化工環(huán)水的流CNMHG2011年第9期秦攀,等:循環(huán)水系統優(yōu)化運行的經(jīng)濟分析量。由于循環(huán)水流量大、管徑粗、壓力低,不易直進(jìn)水溫度20℃時(shí)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。熱平衡計算法是依據熱量平衡的原理,汽輪機排汽2000}-…熱量等于循環(huán)水帶走的熱量,通過(guò)汽輪機排汽流量、排汽負荷、循環(huán)水溫升來(lái)推算循環(huán)水流量。根據循泵的配置和日常運行模式,循泵運行方式可以分為一機一泵、兩機三泵和一機二泵。000由于本次試驗機組的循泵動(dòng)葉在一定范圍內可6000調,根據循泵動(dòng)葉開(kāi)度分為大、中、小3個(gè)不同200250350開(kāi)度,測定各工況下循泵的耗功和凝汽器循環(huán)水機組負荷/W流量的對應關(guān)系,如表1所示。注:圖中1~9為組合編號,組合方式見(jiàn)表1表1試驗循泵組合方式匯總圖220℃進(jìn)水溫度下各工況電能收益比較循環(huán)水流量循泵耗功組合循泵動(dòng)葉開(kāi)度/(m3h2)循泵組合方式16980124023456789中大小中大小中大1528257941730兩機三泵100028810261491778280381963機二泵2000305762217機組負荷/MW3計算實(shí)例注:圖中1-9為組合編號,組合方式見(jiàn)表1。針對某發(fā)電廠(chǎng)引進(jìn)型300MW汽輪機組開(kāi)展圖320℃進(jìn)水溫度下各工況綜合費用比較循環(huán)水系統優(yōu)化試驗,通過(guò)變換機組負荷、改變循環(huán)水流量,在不同的季節進(jìn)行循泵組合優(yōu)化4結論與建議在試驗的基礎上,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(jià)準則影響趨據電能增益法、綜合費用法,分別得到各不同進(jìn)勢是一致的,只有個(gè)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(jià)準則尋優(yōu)的核心指導思想是相同的,只3.1電能增益法計算結果是存在電能、費用的表現形式差異。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上,又考慮了現實(shí)的標煤價(jià)選用處于中間狀態(tài)的兩機三泵動(dòng)葉居中的組合作格和上網(wǎng)電價(jià)。在標煤價(jià)格降低的時(shí)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、降低汽輪機背壓來(lái)達到機組增參比工況的差值,電能大于0,說(shuō)明組合工況優(yōu)于加發(fā)電量的目的;在上網(wǎng)電價(jià)高的情況下,可以參比工況,電能越大,說(shuō)明組合工況越節能。設考慮減少循泵的耗功來(lái)降低廠(chǎng)用電率,以減少發(fā)計進(jìn)水溫度20℃時(shí)的節約電能比較如圖2所示。電成本費用。選取較具代表性的機組負荷以及循3.2綜合費用法計算結果環(huán)水進(jìn)水溫度,依照目前的煤價(jià)和電價(jià)情況推薦以?xún)杀萌龣C動(dòng)葉居中組合工況作為參比工運行組合方式如表2所示。況,在電能收益的基礎上,考慮機組實(shí)際的供電在循環(huán)水溫大于23℃時(shí),推薦一機二泵動(dòng)葉煤耗、標煤價(jià)格(以850元/t計)、上網(wǎng)電價(jià)(扣大角度和兩機三泵動(dòng)葉大角度運行方式。兩機三除17%的增值稅后,以0.349元/kWh計),設計中國煤化工60頁(yè))CNMHG浙江電力2011年第9期“Am×100%7362×100%=754%實(shí)際低壓電網(wǎng)運行特性顯然存在較大的差異,直△AL99760接影響理論線(xiàn)損計算的精度?；谌嘭摵刹黄?5)本臺區統計線(xiàn)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α直接引人低壓臺區線(xiàn)路的等A∑A△A%=—=1×100%=97608858×100%值電阻和功率損耗計算中,使計算原理和數學(xué)模9760型更接近低壓電網(wǎng)的實(shí)際運行特性,有利于提高=9.24%計算的精度。通過(guò)某供電所部分臺區的實(shí)測計算統計線(xiàn)損比理論線(xiàn)損高出211%,說(shuō)明本臺分析,基于三相負荷不平衡的低壓臺區線(xiàn)路理論區還有一定的降損潛力。線(xiàn)損計算法的計算結果與實(shí)際線(xiàn)損更為接近。上例中如采用傳統粗估計算法計算,則本臺區中所有三相四線(xiàn)制線(xiàn)段④,⑦,⑩及式(6)與(8)參考文獻的結構常數N均取35,計算方法與步驟與上述[l方向暉供電所“三率”管理基礎M]北京中國電力出相同,等值電阻Ra的計算值為022Ω,兩種算版社,2010法相差1545%,臺區理論線(xiàn)損率為804%,兩種[2]廖學(xué)琦農網(wǎng)線(xiàn)損計算分析與降損措施[M]北京:中國水利水電出版社,2003算法相差622%。[3]王抒祥供電所管理[M]北京中國電力出版社,20005結語(yǔ)傳統的粗估計算方法中,對低壓三相四線(xiàn)制收稿日期:201102-11線(xiàn)路的理論線(xiàn)損計算式(6)與(8)中的結構參數N作者簡(jiǎn)介:方向暉(1967-),男,浙江建德人,副教授,高級值統一取3.5,此計算方法是基于假設零線(xiàn)的損技師,長(cháng)期從事配電網(wǎng)運行維護技術(shù)培訓和教學(xué)研究工作。耗為相線(xiàn)損耗的一半這一前提得出,這一假設與(本文編輯:楊勇)(上接第53頁(yè))合考慮安全性、經(jīng)濟性的情況下,可以考慮適當表2推薦運行方式匯總延長(cháng)兩機三泵動(dòng)葉大角度的運行時(shí)間。負荷率(占額定負荷的百分數)實(shí)際情況中,循泵不可能頻繁啟停切換,出循環(huán)水溫度/C0%60%70%80%9%10%于安全、振動(dòng)等方面的考慮,動(dòng)葉也不宜于經(jīng)常5-7組合1組合1組合1組合1組合1組合1調整。所以在循環(huán)水溫11-~23℃之間時(shí),推薦兩組合1組合1組合2組合2組合2組合2機三泵運行,隨著(zhù)溫度的降低,適當調小循泵的組合1組合2組合4組合4組合4組合4動(dòng)葉開(kāi)度。在循環(huán)水溫度低于11℃時(shí),推薦一機組合4組合4組合4組合4組合4組合43579組合4組合4組合4組合4組合4組合5二泵運行,適當延長(cháng)動(dòng)葉小開(kāi)度的運行時(shí)間組合4組合5組合5組合5組合5組合6參考文獻組合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91]何冬輝火電廠(chǎng)冷端系統性能分析及優(yōu)化研究[D]大連組合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機組循環(huán)水和真空系統優(yōu)化運行J發(fā)注:組合方式見(jiàn)表1。電設備,2009(3):191-193泵動(dòng)葉大角度工況,雖然是次優(yōu)運行方式,經(jīng)濟收稿日期:2011-07-04性略遜于一機二泵動(dòng)葉大開(kāi)度工況,以循環(huán)水溫作者簡(jiǎn)介:秦攀(1976-),男,山東蒙陰人,碩士,工程師,30℃、常用機組負荷率80%計算,兩者費用差約主要從事汽輪發(fā)電機組熱力性能試驗和節能改造工作。90元/h。但是相比一機二泵多了1臺循泵備用(本文編輯:陸瑩)方便發(fā)電廠(chǎng)合理安排檢修、靈活運籌調度,在綜中國煤化工CNMHG