600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化發(fā)電設(shè)備(2009N0.3)A輔機(jī)技術(shù)600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)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(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院,上海200240)摘要:針對循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響的問題,對600MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式作了對比。通過試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)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(jī)組負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行了綜合研究,并提出600MW機(jī)組循環(huán)水泵在不同循環(huán)水溫下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);凝汽器;循環(huán)水溫;真空度;機(jī)組負(fù)荷中圖分類號:TK267文獻(xiàn)標(biāo)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某電廠安裝有2臺亞臨界600MW汽輪發(fā)循環(huán)水泵的運(yùn)行臺數(shù)達(dá)到運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最佳。并電機(jī)組,每臺機(jī)組配有1臺凝汽器、2臺循環(huán)水泵對循環(huán)水泵運(yùn)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(tǒng)采用閉式冷卻系統(tǒng),煤價(jià)和氣候變化等進(jìn)行了研究,提出了今后運(yùn)行通過自然通風(fēng)冷卻塔冷卻。為提高機(jī)組運(yùn)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(jì)性,電廠對機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)進(jìn)問題。行綜合優(yōu)化運(yùn)行,根據(jù)不同循環(huán)水溫度和機(jī)組不經(jīng)過試驗(yàn)分析,提出機(jī)組循環(huán)水溫在16~28同負(fù)荷,設(shè)備不進(jìn)行任何改造的情況下,提出循℃兩機(jī)三泵運(yùn)行,在16℃以下兩機(jī)兩泵運(yùn)行,在環(huán)水泵運(yùn)行的合理方式,降低運(yùn)行煤耗28℃以上兩機(jī)四泵運(yùn)行的建議。通過一系列的試驗(yàn)和理論計(jì)算分析,提出切實(shí)可行的機(jī)組循壞水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化1運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)及計(jì)算分析方案。在不同的季節(jié)和負(fù)荷條件下,合理地增減中國煤化工最據(jù)網(wǎng)調(diào)要求CNMHG收稿日期:2008-10-23作者簡介:徐海新(1962-)男,工程師從事發(fā)電廠運(yùn)行管理和經(jīng)濟(jì)計(jì)劃管理工作發(fā)電設(shè)備(2009N0.3600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化決定的,對于電廠而言實(shí)際上就是定功率運(yùn)行(1)600MW負(fù)荷下變背壓試驗(yàn)。循環(huán)水泵是定速運(yùn)行,調(diào)節(jié)的手段主要就是增減(2)500MW負(fù)荷下變背壓試驗(yàn)。泵的運(yùn)行臺數(shù),所以循環(huán)冷卻水的流量不是連續(xù)(3)400MW負(fù)荷下變背壓試驗(yàn)。變化,而是階躍式變化。考慮到上述情況,需要(4)300MW負(fù)荷下變背壓試驗(yàn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)收益分析來進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化。5)冬季600MW、500MW、400MW和300在某一負(fù)荷下,根據(jù)循環(huán)水泵不同運(yùn)行方MW下循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的特性試驗(yàn)。式,如兩機(jī)四泵、兩機(jī)三泵和兩機(jī)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(jì)算對應(yīng)的機(jī)組煤耗。MW下循環(huán)水系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的特性試驗(yàn)。減少循環(huán)泵運(yùn)行臺數(shù)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(tǒng)和真空系統(tǒng)的特性試驗(yàn)。是減少循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)收益。(8)冬季循環(huán)水泵運(yùn)行方式試驗(yàn)。目前國內(nèi)一般的做法是根據(jù)循環(huán)水泵不同(9)春季循環(huán)水泵運(yùn)行方式試驗(yàn)運(yùn)行臺數(shù),得到在某一負(fù)荷下的不同的凝汽器壓(10)夏季循環(huán)水泵運(yùn)行方式試驗(yàn)。力,然后根據(jù)變背壓曲線,計(jì)算發(fā)電機(jī)輸出電功通過以上一系列試驗(yàn),得到的機(jī)組主要運(yùn)行率的減少值。計(jì)算由于循環(huán)水泵耗功減少值與特性如圖1~6發(fā)電機(jī)輸出功率減少值的差值,最大的差值對應(yīng)的循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù),就是在該循環(huán)水溫度下的最佳運(yùn)行工況。這種做法是基于最佳背壓的理20000論,對經(jīng)濟(jì)性考慮不足10000為了確定最佳循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù),進(jìn)行下列個(gè)試驗(yàn)及計(jì)算:(1)通過機(jī)組在不同負(fù)荷下的一系列變背壓試驗(yàn),求得機(jī)組微增出力與背壓的數(shù)學(xué)表達(dá)循環(huán)水溫式。提高機(jī)組背壓的方法是通過改變循環(huán)水量,圖1600MW負(fù)荷時(shí)兩機(jī)三泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性并放入適量空氣進(jìn)入凝汽器,如在真空系統(tǒng)中選(與兩機(jī)四泵比較)40000擇一個(gè)合適的疏水門,緩慢打開該閥門放空氣至凝汽器。(2)通過在不同季節(jié)時(shí)各工況的循環(huán)水泵10000試驗(yàn),確定各工況循環(huán)水流量大小和循環(huán)水泵耗功。2000030000(3)通過在不同季節(jié)時(shí)各工況的凝汽器性能57l113試驗(yàn),確定凝汽器的實(shí)際性能并作為基準(zhǔn)性能。循環(huán)水溫戶根據(jù)基準(zhǔn)性能和以上試驗(yàn)的數(shù)據(jù),建立凝圖2600Mw負(fù)荷時(shí)兩機(jī)二泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性汽器真空數(shù)學(xué)模型。改變循環(huán)水溫和循環(huán)水流(與兩機(jī)兩泵比較)量,根據(jù)變工況計(jì)算對凝汽器真空數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正,得到循環(huán)水溫度改變后對應(yīng)的凝汽器真空。20000減少循環(huán)泵運(yùn)行數(shù)量,會(huì)引起凝汽器真空降低,機(jī)組的功率會(huì)減少。但由于節(jié)約了循環(huán)水泵1000的總耗功,當(dāng)循環(huán)水泵減少的耗功大于機(jī)組功率中國煤化工2減少值時(shí),這一負(fù)荷下就存在一個(gè)最佳真空CNMHG根據(jù)計(jì)算分析的需要,對實(shí)際運(yùn)行的機(jī)組進(jìn)貝何叫啊饑二汞廷仃經(jīng)濟(jì)性行了下列試驗(yàn)(與兩機(jī)四泵比較600MW機(jī)組循環(huán)水和真空系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化發(fā)電設(shè)備(2009No.3)20000機(jī)兩泵運(yùn)行;17~29℃宜兩機(jī)三泵運(yùn)行;29℃以上宜兩機(jī)四泵運(yùn)行(見圖3、圖400MW負(fù)荷時(shí),循環(huán)水溫在19.5℃以下宜兩機(jī)兩泵運(yùn)行;19.5~31.5℃宜兩機(jī)三泵運(yùn)行;31.5℃以上宜兩機(jī)四泵運(yùn)行(見圖5、圖6)400.00300MW負(fù)荷全年運(yùn)行總時(shí)間很短,可以參7911315171921照400MW負(fù)荷情況處理。4500Mw負(fù)荷時(shí)兩機(jī)三泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性由于目前電廠絕大部分時(shí)間負(fù)荷都是在400(與兩機(jī)兩泵比較)MW以上,如果都按照600MW負(fù)荷時(shí)的循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式(兩機(jī)兩泵運(yùn)行100天,兩機(jī)三泵運(yùn)行80天,兩機(jī)四泵運(yùn)行120天)估計(jì),與全年兩機(jī)四泵運(yùn)行相比,凈增加發(fā)電收入270~380多2000萬元;與全年兩機(jī)四泵和兩機(jī)三泵運(yùn)行相比,凈10000增加發(fā)電收入180~250萬元。100003循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果循環(huán)水溫C圖5400MW負(fù)荷時(shí)兩機(jī)三泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性從實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)(與兩機(jī)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(jì)效益潛力最大。循環(huán)水溫度在兩機(jī)四泵切換點(diǎn)溫度(指4臺循環(huán)水泵同時(shí)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)溫度)以下,可以稱之為中低溫。兩機(jī)四泵的切換點(diǎn)的溫度越高,挖掘經(jīng)濟(jì)效益的潛力越大;兩機(jī)四泵的切換點(diǎn)的溫度越低,挖掘經(jīng)濟(jì)效益的潛力相對減少50000影響循環(huán)水泵運(yùn)行方式的因素有煤的發(fā)熱60000l131517192123量、煤價(jià)、機(jī)組熱耗、氣候變化等。目前計(jì)算分析循環(huán)水溫是按照標(biāo)煤發(fā)熱量進(jìn)行的,煤發(fā)熱量降低,兩機(jī)圖6400MW負(fù)荷時(shí)兩機(jī)三泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性四泵的切換點(diǎn)溫度隨之降低。煤價(jià)升高,兩機(jī)四(與兩機(jī)兩泵比較泵切換點(diǎn)溫度降低;煤價(jià)降低,兩機(jī)四泵切換點(diǎn)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行方式溫度升高。機(jī)組熱耗增加,兩機(jī)四泵切換點(diǎn)溫度降低;機(jī)組熱耗降低,兩機(jī)四泵切換點(diǎn)溫度升高。600MW機(jī)組兩機(jī)三泵運(yùn)行與兩機(jī)四泵運(yùn)行年平均氣溫升高兩機(jī)四泵切換點(diǎn)溫度就降低。相比,循環(huán)水溫為23~30℃時(shí),當(dāng)經(jīng)濟(jì)收益為正除了熱耗以外,其他都屬于市場因素和自然時(shí)說明兩機(jī)三泵運(yùn)行合理;當(dāng)其經(jīng)濟(jì)收益為負(fù)時(shí)條件,不受電廠運(yùn)行控制。但電廠可以去做的說明兩機(jī)四泵運(yùn)行較合理(見圖1)。是:(1)降低并維持現(xiàn)有的熱耗水平;(2)在選煤600MW機(jī)組兩機(jī)三泵運(yùn)行與兩機(jī)兩泵運(yùn)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(dāng)其經(jīng)濟(jì)收益為兩機(jī)四泵運(yùn)行的切換點(diǎn)溫度會(huì)相對較高。負(fù)時(shí)說明兩機(jī)兩泵運(yùn)行合理;當(dāng)其經(jīng)濟(jì)收益為正時(shí)說明兩機(jī)三泵運(yùn)行合理(見圖2)。4建議考慮到煤的發(fā)熱量不足、煤價(jià)上漲及試驗(yàn)的冬季由于循環(huán)水溫低,汽輪機(jī)背壓也低。循準(zhǔn)確性等因素0M負(fù)荷時(shí)循環(huán)水溫在6℃環(huán)水中國煤化工時(shí)機(jī)組的背壓以下宜兩機(jī)兩聚運(yùn)行:16-28℃宜兩機(jī)三泵運(yùn)約為LCNMHG(4.9Pa)。隨行;28℃以上宜兩機(jī)四泵運(yùn)行著循壞水溫的繼續(xù)變低,背壓還會(huì)降低。但背壓00MW負(fù)荷時(shí),循環(huán)水溫在17℃以下宜兩下轉(zhuǎn)第218頁)發(fā)電設(shè)備(2009N0.3)130t/h燃生物質(zhì)鍋爐過熱器管子腐蝕原因分析置的四級過熱器管束壁溫也最高腐蝕也最嚴(yán)金屬氯化物和硫化物匯聚濃縮形成新的更嚴(yán)重重,再次說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(nèi)、外壁溫差;加強(qiáng)7結(jié)語吹灰減少灰分在過熱器管子表面的粘結(jié);加強(qiáng)燃燒調(diào)整,減少汽溫超溫現(xiàn)象和減少減溫水用燃生物質(zhì)燃料鍋爐過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)。壁溫過高引度。另外還必須加強(qiáng)對過熱器壁溫的監(jiān)督起金屬中碳化物的快速析出,造成腐蝕的條件參考文獻(xiàn)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(yán)重。腐蝕從表面[1岑可法.鍋爐和熱交換器的積灰結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原開始,由于氧化層的脫落會(huì)沿晶界向內(nèi)部擴(kuò)展理與計(jì)算[M].北京:科學(xué)出版社,1994.最后引起管材的開裂泄漏12[2]龔洵潔.熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)[M].北京:中國電力出版社,1998管壁上的積灰、結(jié)垢會(huì)使壁溫增高,并使堿(上接第193頁)降低到極限真空后,發(fā)電機(jī)輸出功率不但不會(huì)增泵,或者優(yōu)先停掉負(fù)荷小的機(jī)組所屬的循環(huán)加,汽輪機(jī)熱耗還會(huì)增大,這是因?yàn)檎羝谀┘壦脛?dòng)葉膨脹能力用完,凝結(jié)水溫度的降低,反而使低壓回?zé)岢槠吭龃?導(dǎo)致熱耗增加?？紤]到末參考文獻(xiàn):級蒸汽濕度隨著背壓降低而增大,建議負(fù)荷在[1 J ASME.PTC12.2-1998 Performance test code on steam450MW以上時(shí),極限背壓應(yīng)為4.4kPa左右;負(fù)surface condensers[S]. New York: The American Society荷450MW以下時(shí)極限背壓應(yīng)為39kPa左右。of mechanical Engineers, 1998.[2] ASME. PTC6-2004 Steam turbines performance test codes除了一機(jī)一泵運(yùn)行工況外,當(dāng)出現(xiàn)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(yùn)neers. 2005行臺數(shù)。[3]國際公式化委員會(huì).水和水蒸汽性質(zhì)參數(shù)IFC公式[M].北在增減循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)時(shí),還需要注意當(dāng)2臺機(jī)組負(fù)荷基本相同時(shí)應(yīng)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(zé)任公司2×60低的機(jī)組所屬的循環(huán)水泵;當(dāng)2臺機(jī)組負(fù)荷相差備成套設(shè)計(jì)研究院,2007較多時(shí),應(yīng)優(yōu)先啟動(dòng)負(fù)荷大的機(jī)組所屬的循環(huán)水上接第207頁)(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(tǒng)的工程運(yùn)用情況研發(fā)4結(jié)語的軟件。單元控制器仿真軟件是在沒有實(shí)際硬現(xiàn)在TD6000系統(tǒng)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(jī)組上安全穩(wěn)定運(yùn)行,以后將會(huì)在更大的機(jī)中進(jìn)行運(yùn)行,方便DCS系統(tǒng)調(diào)試T作;組合邏輯組上中國煤化工根據(jù)市場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)控制市場獨(dú)立的新功能塊,可以避免DCS工程上重復(fù)繪制發(fā)展的邏輯功能一致的控制邏輯。