600MW機組循環(huán)水泵增容改造及經(jīng)濟性研究

團發(fā)電技術(shù)日POWER TECHNOLOGY_600MW機組循環(huán)水泵增容改造及經(jīng)濟性研究甘淑芳(江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠(chǎng),江西豐城331100)摘要:針對豐城 二期發(fā)電廠(chǎng)4臺循環(huán)水泵增容改造的實(shí)例，詳細介紹了循環(huán)水泵最佳改造方法,并根據改造后的實(shí)測數據,計算出對機組真空及經(jīng)濟性的影響。關(guān)鍵詞:汽輪機;循環(huán)水泵;增容改造;流量真空中圖分類(lèi)號: TM621 .文獻標識碼: B臺循環(huán)水泵通過(guò)取水頭經(jīng)取水涵管從贛江取水,供兩0引言臺機使用。循環(huán)水系統采用母管式,-臺機采用- -根DN3200的母管供水,兩根母管用聯(lián)絡(luò )廣門(mén)聯(lián)接。采用在國家出臺了--系列具有強制性節能措施的-機雙泵的形式。循環(huán)水泵電機功率為3500 kW,大背景下，節能降耗已成為各火力發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)中電壓等級為6 kV。凝汽器為上海動(dòng)力設備有限公司的重要任務(wù)。為此，各發(fā)電集團及火電廠(chǎng)均設法通過(guò)生產(chǎn)的N-40000型,其形式為雙背壓、雙殼體、單流各種途徑來(lái)提高機組運行的經(jīng)濟水平，600 MW機程、表面式、橫向布置,它由低壓側的凝汽器A和高壓組凝汽器真空值是影響機組經(jīng)濟性和安全性的重側的凝汽器B組成。水泵性能參數:要指標,因此保證凝汽器最佳真空是發(fā)電廠(chǎng)節能1) -臺660 MW機組配二臺水泵,并聯(lián)運行時(shí)的一項重要內容。據估算,凝汽器真空度每提高為循環(huán)水泵設計運行工況點(diǎn),每臺泵設計運行工況保1% ,則機組的煤耗下降1%。凝汽器真空值受到凝證點(diǎn)為: Q=9.8m'/s, H=26.2m,η≥85 %。汽器的傳熱性能真空系統嚴密性、循環(huán)水溫度及2) -臺660 MW機組配-臺水泵運行時(shí)為循環(huán)循環(huán)水流量以及真空泵等因素影響。由于循環(huán)水水泵工況點(diǎn),每臺泵設計運行工況保證點(diǎn)為: Q=泵的功率在廠(chǎng)用電率中占較大比例,故提高循環(huán)13.0 m/s, H=21.4m, η≥88%。.水泵的出力和效率、優(yōu)化循環(huán)水量匹配是提高機1.2 改造背景組真空、降低機組煤耗的有效途徑。電廠(chǎng)在循環(huán)水泵設計選型的時(shí)候,夏季工況的時(shí)本文以豐城二期發(fā)電廠(chǎng)四臺循環(huán)水泵增容改候贛江設計水位是按21.15 m設計計算的,而冬季是造為背景，詳細介紹了循環(huán)水泵最佳改造方法,并按20.22 m設計計算的。最后計算出來(lái)夏季水泵需根據改造后的實(shí)測數據,計算出對機組真空及經(jīng)要的總揚程為24.70 m,冬季為20.9 m。所以最后選濟性的影響。定循環(huán)水泵揚程為21.2~25.5 m。但隨著(zhù)江水水位的逐年下降,現在實(shí)際的江水位出現了較大的變化,夏1循環(huán)水系統設備概述及改造背景季水位基本維持在17~18 m左右運行,而在2009年的11月份贛江水位- -度到達歷史最低水位15.9 m。比1.1設備概述當時(shí)循泵設計的時(shí)候贛江水位低4 m多,導致循環(huán)水豐城二期發(fā)電廠(chǎng)的循環(huán)水系統為開(kāi)式循環(huán),由四泵嚴重偏離了設計工況運行,將2009年6月3日與中國煤化工作者簡(jiǎn)介:MHCNMH G甘淑芳(1977-),女，工程師,從事電廠(chǎng)節能管理工作。32江.2009年10月11日兩天6號機運行數據進(jìn)行對比,如也基本在3500~3 600 kW,但泵由SEZ2000- 1670/表1所示。1350型變成了SEZ2000-1680/1300型,循泵的設計表1 6號機組運行參數總表水位變成16.3 m,泵的流量在贛江水位達到16.3 m的贛江水位機組平均負 凝汽器真河水溫 低壓缸排汽溫時(shí)候增加明顯,可以適應目前贛江水位的情況，滿(mǎn)足參數/n荷/MW空/Pa度/C .度/C機組運行的要求。2009年621.5432.595.19223.2593.32.1泵運行性能曲線(xiàn)分析2009年1016.54394.24423.53635.69根據水泵廠(chǎng)家提供舊泵與新泵運行性能曲線(xiàn)可月11日從上面的數據可以看出,在機組平均負荷相差不以看出; .大的情況下,河水溫度基本相同,由于贛江水位不同,第一,新泵運行的最大揚程達到了34.5 m,已經(jīng)凝汽器真空相差達到了0.95 kPa,折算成對煤耗影響遠遠超出了舊泵最大28 m的揚程, 新泵的運行效率也到了最佳;也達到了3克以上。與水泵廠(chǎng)家的技術(shù)專(zhuān)家進(jìn)行溝通后,經(jīng)過(guò)計算后第二,新泵流量增加明顯。在揚程一樣的情況認為:根據記錄運行參數,水泵目前實(shí)際運行的揚程.下,新泵流量比舊泵的流量明顯增加。水泵出口揚程在25 ~ 29 m,軸功率約3160 kW;在揚程29 m時(shí),已越大,新泵流量增加比舊泵更明顯,也就是說(shuō)在水位經(jīng)超出目前水泵的最小流量點(diǎn)的范圍,水泵長(cháng)時(shí)間在越低的情況下,新泵的流量比舊泵的流量有更大的小流量運行,不僅造成機組的真空不理想，影響機組2.2新泵并列運行分析增加。的經(jīng)濟運行,而且循泵在不可靠區域運行,可能產(chǎn)生Hc=K+ BQ(1)振動(dòng)、汽蝕等,嚴重影響機組的安全運行。而與省內同類(lèi)型電廠(chǎng)黃金埠電廠(chǎng)相比,在凝汽器端差、真空嚴其中:Hc一泵運行狀態(tài) 下的總揚程;K-靜揚程;密性基本相同,平均負荷相差也不大的情況下,凝汽B-一與泵和管道有關(guān)的一 個(gè)常數;器真空比黃金埠電廠(chǎng)小,相差最大的達到了1.89%，Q一流量。 .如果折算成對煤耗影響就達到了5克以上。由于循環(huán)水管路長(cháng),且循環(huán)水管道運行后內壁出現如貝殼類(lèi)的微生物,引起管道實(shí)際運行的水阻2改造方案的論證 與實(shí)施比設計大,即B增大,使設計的管道特性曲線(xiàn)變陡,高效系列化節能的泵,是泵節能的根本措施,從而當贛江水位上升，引起靜揚程K減少,使特性曲設計方面考慮提高泵效率的方法有多種,但主要的線(xiàn)下移。措施是采用三元流動(dòng)葉輪,可使在同等流量、壓力條假設目前舊泵運行的流量為4 m/s,那么可以計件下的泵效率提高。在泵的改造過(guò)程中,應用高效葉算出現在的管道的阻力,也就是可以得出相應的實(shí)際輪代替舊的低效葉輪或葉片可以取得理想的效果。管路特性,根據這個(gè)實(shí)際運行的管路曲線(xiàn),就可以得根據循環(huán)水泵目前運行性能狀況,決定在不改變循環(huán)出實(shí)際運行的新泵的流量數據,如表2所示。表2新泵的流量數據水供水管道,不改變循環(huán)泵及電機外形安裝尺寸的基低水位2泵并聯(lián)低水位1泵礎上,達到循環(huán)泵的增容優(yōu)化改造的目標。經(jīng)過(guò)調研和多方論證，最終形成了- -系列可行流量/(m'/s)7.7251的方案并由水泵廠(chǎng)家對循環(huán)泵實(shí)施改造。泵出口揚程/m34.526.4管道可以保持不變,泵的筒體也不變,只是改變泵功率/kW11.199.72的葉輪,將原來(lái)由3片式葉輪改為4片式葉輪,葉輪設計水位/m16.17的出口直徑由φ1670變?yōu)棣? 680, 進(jìn)口由φ1 350注:假設現中國煤化工,得出管道阻力后變?yōu)橹?300。改變的部件也不多，配套的電機功率計算出的新泵流TYHCNMHG2014年第4期/總第169期8發(fā)電技術(shù)日POWER TECHNOLOGY.從上面的數據也可以知道,在這種情況下,改造后新舊兩臺泵參數對比也可以看出,改造后電機功的泵流量由改造前的4 m'/s變成了現在的7.725 m'/s,率增加大約為120 kW,增加的這部份功率折算成泵的流量增加達到了93%。電機電流約為14 A,而我們現在電機運行最大的由于目前運行的總揚程Hc和靜揚程K是- -定電流也就是390 A以下,相對于額定電流428 A來(lái)的,隨著(zhù)Q的增大,也就是說(shuō)B減小，管道特性曲講也有足夠的裕量。線(xiàn)就會(huì )變得更平緩,新泵的流量也會(huì )隨之增大。為配合循泵改造,防止在迎峰度夏期間出現電2.3 新泵改造后對電機功率和電流影響分析機運行溫度過(guò)高的情況,我們同時(shí)對電機的冷卻新泵設計贛江水位是按照16.3 m設計,如果贛系統也做改造,因此也可避免--些預想不到的因江出現洪水的時(shí)候,泵的電機也不會(huì )出現超功率素造成電機超溫的情況發(fā)生。及超電流的情況，因為從上面的功率特性曲線(xiàn)可以看出,電機最大功率是3280 kW,贛江水位上升，3改造 后泵的流量與未改造的泵的流量相泵的揚程減少,電機運行的功率會(huì )隨之減小,泵運比行的流量會(huì )增加。最大功率3280 kW距離電機額定功率3500kW還有一定的裕量,電機在贛江各2010年11月30日,完成了對6號機11.12號循種水位下也不會(huì )出現超電流運行;且從上面改造.環(huán)水泵的節能改造,為了更好地驗證循環(huán)水泵改表3 11號.12號循環(huán)水泵流量 與10號循環(huán)水泵流量對比數據泵電機運行電凝汽器回水蝶電科院現場(chǎng)實(shí)測與改造前的10號循環(huán)水泵項目?jì)热荼贸隹趬毫?kPa回水蝶閥贛江水位/m流量/m/s相比流量增加/% .流/A11號泵單泵運行參數84.71005016.311.315.5改造后泵運行參數12 號泵單泵運行參數38811010.9712.511號.12號泵并泵運行參數391409<11/12) 16/8811/12)0017.78改造后泵運行參數10 號泵單泵運行參數9.78循環(huán)水泵電機額定電流為428 A,額定功率為3500kW表4 12號循環(huán)水泵改造后與沒(méi)有改造的10號循環(huán)水泵機組運行情況數據對比序號機組時(shí)間循環(huán)水溫機組負荷/MW Dcs背壓值/kPADEH背壓值/ DCS背壓平均DEH背壓平均背壓平均差循環(huán)水泵泵運行電度/CkPA差值/kPA值/kPA運行情況5號機組3723.92/4.183.7/4.310號泵.370.172010.12.11-0.1450-0.0726號機組3704.12/4.273.9/4.112號泵391.265044.24/5.134.0/5.210泵370.14.50.080.150.1155014.40/4.814.2/4.712號泵391.264.51/5.984.3/6.110號泵370.174.30.50.0.565584.51/4.924.3/4.9255.32/6.965.1/7.110號泵373.8201.11.16 16.170.805 .0.852264.83/5.844.5/5.912號泵391.0616.40/8.586.11/8.69中國煤化工10號泵370.02010.11.108.9CNMHG.MYH645.57/7.445.41/7.3284江的峰咖i造后的效果,在12月7日,對循環(huán)水泵流量進(jìn)行了臺機四臺循環(huán)水泵全部改造后,在循環(huán)水溫為現場(chǎng)實(shí)測。下面就實(shí)測的改造后的11、12號循環(huán)18.9 C情況下(接近機組設計的年平均循環(huán)水溫度水泵流量與未改造的10號循環(huán)水泵流量對比數據20C) ,年平均負荷70%，真空提高了0.6 kPa,降低如表3所示。了機組煤耗:從表3的數據可以看出,改造后單泵的流量都315 g/kW.h(機組年均煤耗) x 1.34%x0.6X比改造前流量增加超過(guò)10%,最大的11號循環(huán)水70%(年均負荷率) =1.79 g/kW.h泵達到了15.5%,遠遠超過(guò)了項目立項時(shí)的估算按年發(fā)電量60億計算,標煤價(jià)760元/噸計算,值，且改造后循環(huán)水泵電機的電流全部在額定電可以降低年發(fā)電成本:流以下運行,達到了僅改造泵達到增容的目標。5.5 x 109 kW.h(年發(fā)電量)x 1.79 g/kW.hx 10~°X760元(標煤?jiǎn)蝺r(jià))=748.2萬(wàn)元4改造后對機組真空及經(jīng)濟性的影響而4臺泵的改造費用和配套電機冷卻系統改造費用、泵現場(chǎng)施工費用等全部費用為434萬(wàn)元，兩臺機組同時(shí)在A(yíng)GC投人的情況下,改造后改造一年內不僅可收回成本,且大大提高了機組循環(huán)水泵與沒(méi)有改造的循環(huán)水泵供水的機組,背運行的安全性。壓及其它數據的運行情況對比如表4。從表4的數據可以看出:5結束語(yǔ)1)從第1組數據可以看出,當兩臺機組負荷都為370MW時(shí),兩臺機組的背壓基本一致,因為從已完成的循環(huán)水泵改造效果來(lái)看,其經(jīng)濟效益此時(shí)機組負荷低,相對熱負荷也低,循環(huán)水量多少大大超出了項目立項時(shí)的預期。在不改變循環(huán)水供對機組真空的影響不明顯,兩臺機組影響背壓的水管道、不改變循環(huán)泵及電機外形安裝尺寸的基礎其它條件(包括凝汽器端差、機組真空嚴密性)也. 上,通過(guò)加大葉輪直徑,增大葉片入口角和開(kāi)口數葉基本一致;片出口角,對循環(huán)水泵進(jìn)行改造,提高了泵的效率、增2)負荷從低到高,兩臺機背壓相差也從低到大了泵的出口流量,更適應目前贛江水位的情況,提高，到660 MW的時(shí)候兩臺機組的真空相差達到了高機組運行安全性的同時(shí)大大降低機組煤耗,提高了1kPa;也就是隨著(zhù)熱負荷的增加，5號機組因未改機組運行的經(jīng)濟性。造而引|起的循環(huán)水量不足的問(wèn)題就顯現出來(lái)了;3)根據凝汽器向上的放射特性曲線(xiàn),隨著(zhù)循參考 文獻:環(huán)水溫度的增加,循環(huán)水量對機組真空的影響也增大,如果到了夏季工況，循環(huán)水量對真空的影響[1]郭聰明,劉俊.汽封改進(jìn)在火電站節能中的應用[0].華北電將會(huì )超過(guò)1 kPao力技術(shù),2011,37(2). .2009年電廠(chǎng)全年機組背壓是5.11 kPa,根據上[2]魏新利,付衛東,張軍等泵與風(fēng)機節能技術(shù)[M].北京:化學(xué)汽廠(chǎng)提供的真空對機組熱耗的影響修正曲線(xiàn),背壓[3]丁俊齊，劉福郭,徐海東循環(huán)水泵在線(xiàn)優(yōu)化運行.汽輪機工業(yè)出版社,2010.在4.9-8.29 kPa區間時(shí),當背壓升高1 kPa, 可以引技術(shù),2004, 46(5).起熱耗變化為1.34%,引起煤耗的變化1.34%。兩中國煤化工MHCNMH G2014年第4期/總第169期85