開發(fā)與應(yīng)用能源研究與管理2016 (1)93●DOI: 10.16056/j.1005-7676.2016.01.025循環(huán)水系統(tǒng)冷端改造及運行優(yōu)化鄧冀平',賈愚'，萬忠海2，陳林國2,鄢華1(1.中電投江西電力有限公司新昌發(fā)電分公司，南昌330117;2.江西省電力科學(xué)研究院，南昌330096)摘要:針對新昌電廠循環(huán)水冷端存在的問題，進行分析，提出改造措施。并在改造后對循環(huán)水系統(tǒng)進行運行優(yōu)化實驗,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),結(jié)合凝汽器變工況特性，計算出機組循環(huán)水泵最佳運行組合。實踐證明，循環(huán)水冷端優(yōu)化改造后，達到了較大的節(jié)能目的，使電廠獲得最大經(jīng)濟效益。關(guān)鋮詞:凝汽器;最佳真空;循環(huán)水泵;組合優(yōu)化;節(jié)能降耗中圈分類號: TM621文獻標(biāo)志碼: A文章編號: 1005- 7676 (2016) 01 -0025-04Cooling Water Circulation System Renovation and Operation OptimizationDENG Jiping , JIA Yu , WAN Zhonghai 2, CHEN Linguo , YAN Hua '(1.The new CPI Jiangxi Power Co. Ltd. of Xinchang power company, Nanchang 3301 17, China;2.Jiangxi Elctric Power Science Research Instiute, Nanchang 3301 17, China)Abstr ect In view of the problems existing in the cold end of circulating water in Xinchang power plant, the analysis is carriedout and the improvement measures are put forward. And after the transformation of the circulating water system to optimizethe operation of the experiment, according to the experimental data, combined with the characteristics of the condenservariable condition, calculated the unit circulating water pump optimal operation combination. Practice has proved that theoptimization of the cold end of the circulating water can achieve the purpose of energy saving and the maximum ecooomicbenefit.Key worde: condenser; optimum vacum; circulating water pump; combination optimization; energy saving and consumptionreduction運行方式少，不能滿足現(xiàn)場實際需要。本廠循環(huán)水引言泵電耗率設(shè)計值為≤0.707%，2010 年循環(huán)水泵電耗新昌電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用帶自然通風(fēng)冷卻率為0.81%，2011年為0.76%，平均為0.78%，以塔的擴大單元制循環(huán)供水系統(tǒng)，每臺機配置2臺循上存在的問題是影響循環(huán)水泵電耗率的重要原因。環(huán)水泵及1座自然通風(fēng)冷卻塔, 2臺機組的4臺循通過采取措施，調(diào)節(jié)循環(huán)水量，使汽輪機在達到或環(huán)水泵共用1座循環(huán)水泵房，布置在2塔之間。目接近最佳真空下運行，可以降低循環(huán)水泵電耗率,前，循環(huán)水系統(tǒng)存在如下問題: 1) #1、 #2 冷卻塔降低廠用電率及供電煤耗，達到進-步節(jié)能的目的，聯(lián)絡(luò)門偏小，無法實現(xiàn)2機3泵運行; 2)循環(huán)水泵在此背景下開展循環(huán)水系統(tǒng)冷端改造及運行優(yōu)化研收稿日期: 2015-12-14作者簡介:鄧冀平(1965- -), 男，江西吉安人，工程師，本科，畢業(yè)于東北電力學(xué)院，電力工程專業(yè)，主要研究方向:大型火電廠汽機專業(yè)、集控運行及節(jié)能降耗管理。.94●能源研究與管理2016 (1)開發(fā)與應(yīng)用究意義重大4。h計) [2x3 300x4%x5 500]kW.h= =290.4萬kW.h,采用變頻電機后每年節(jié)約廠用電量: [525.6-25.96-1循環(huán)水 系統(tǒng)的改造290.4]萬kW.h=209.24萬kW.h。1.1目 前循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題2塔貫通再加1臺循泵雙速電機改造方案分以本廠循環(huán)水系統(tǒng)運行工況設(shè)計有3個工況，冬下幾部分:季1機1泵，夏季高負荷1機2泵，春秋季2機31)將#1、#2冷卻塔進行貫通。在#1、#2塔之泵，但2臺機組冷卻塔之間的輸水聯(lián)絡(luò)母管直徑偏間開挖1條聯(lián)絡(luò)溝渠,采用明溝型式，明溝寬8 m,小，為1400mm。在2冷卻塔高低差為200mm深1.6 m (正常時的通流面積為8.0m)，總長約137時，根據(jù)伯努利方程式:m。在2機3泵運行時，50%臺循環(huán)水泵流量為6.1P+pgh.+pV3/2 = P2+pgh:+pV2/2+h(1)m/s，水的流動速度0.76 m/s，經(jīng)計算此時2塔的水聯(lián)絡(luò)管最大通流能力僅為1.6 m/s，僅為單臺循位差僅為60 mm,完全可滿足任何工況下2塔的水泵額定流量的13%。如采用2機3泵運行時，3臺位平衡;循環(huán)水泵運行的總流量不能均勻地分流到2座冷卻2)對A循環(huán)水泵電機進行雙速改造;塔，無法實現(xiàn)2機3泵運行方式，同時汽輪機冷端3)將2臺機循環(huán)水泵出口母管聯(lián)絡(luò)閥改造成可系統(tǒng)受環(huán)境因素的影響較大，不同季節(jié)的循環(huán)水溫調(diào)式差超過25 C，機組負荷也經(jīng)常發(fā)生變化。同一天內(nèi)通過以上改造,可實現(xiàn)以下功能峰谷差值為1倍，但現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)采用普通電機無1)可滿足循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計2機3泵運行。調(diào)整轉(zhuǎn)速的電機，不同負荷、不同季節(jié)的凝汽器循2)實現(xiàn)機組停運時，凝汽器內(nèi)通過小流量的冷環(huán)水供水量只有依靠增減循環(huán)水泵的臺數(shù)來實現(xiàn)調(diào)卻水，加快機組冷卻速度。節(jié)，而單臺循環(huán)水泵電機容量大，循環(huán)水泵大部分3)實現(xiàn)冷卻塔貫通后，將#1、#2機循環(huán)水系，時間不在經(jīng)濟工況點運行的情況，致使廠用電率高,統(tǒng)連為- -體，可避免未貫通，某臺機循環(huán)水故障將發(fā)電煤耗高，發(fā)電成本增大,為解決上述問題，開導(dǎo)致機組非停的惡性事故，提高機組的可靠性。展如下循環(huán)水系統(tǒng)冷端改造及運行優(yōu)化研究。對于循環(huán)水泵最優(yōu)運行方式的研究，文獻[5]針1.2 循環(huán)水系統(tǒng)改造方案及經(jīng)濟效果分析對東汽600MW級機組冷端模塊進行計算，下面引為提高循環(huán)水系統(tǒng)運行方式靈活性，滿足不同用該研究成果數(shù)據(jù)對新昌電廠不同循環(huán)水溫和負荷季節(jié)、不同水溫、不同負荷下主機最佳真空對循環(huán)條件下循環(huán)水泵最優(yōu)運行推算如下:水量的要求，可采用和循環(huán)水泵電機變頻和2塔貫以2臺機2機3泵運行工況為例，根據(jù)各工況通再加1臺循泵雙速電機2種改造方案。點運行統(tǒng)計時間和計算得出的2機2泵切換到2機循環(huán)水泵電機變頻改造是通過對每臺機組中13泵和2機4泵時汽輪機功率增量與水泵耗功增量臺循環(huán)水泵電機進行變頻改造，通過高壓變頻調(diào)速的差值，得出2臺機2機3泵運行工況下汽輪機凈技術(shù)，根據(jù)機組負荷大小，不同季節(jié)的環(huán)境溫度變增電量如表1所示?；纫蛩?，合理控制循環(huán)水量維持凝汽器排汽壓力對表1中各工況點節(jié)約的廠用電量進行匯總計的最佳真空，達到提高機組運行效率,降低機組煤算，總共為168.2 萬kW.h耗，降低循環(huán)水泵電機耗電率，節(jié)約廠用電。如循1.3 雙速改造后運行節(jié)能分析環(huán)水泵電機變頻冷端改造后，通過改變循環(huán)水泵電改造后18極水泵的揚程H=(25.8x0.872)m=19.機轉(zhuǎn)速，凝汽器冷卻水量可連續(xù)調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)在保53 m,流量Q-=(12.2x0.87)m2/s=10.61 m/s,軸功率證機組最佳真空的條件下，循環(huán)水泵電機電耗下降N= Nx0.873，改極前每臺電機平均功率P=3 038到設(shè)計值。循環(huán)水泵電機變頻改造后節(jié)約廠用電量kW,相應(yīng)可近似推算出18級電機功率約為3 038(按年發(fā)電量72億kW●h): 7.2x109 kW *hx(0.78%-kWx0.873，即18極電機功率為2 001 kW。0.707%)=525.6萬kW.h,循環(huán)水泵變頻室空調(diào)每天冬季12月底、1、2月份，循環(huán)水進水溫度低消耗電量(每臺循環(huán)水電機變頻室需要3臺20匹空于10心,機組凝汽器真空在- 97kPa以上，基本上調(diào)): (2x3x20x0.75x24)kW.h=2 160 kW.h。按熱季處于極限真空狀態(tài)，在循泵雙速改造后，可使循環(huán)4月120d計，每年變頻室空調(diào)消耗25.92萬kW.h水流量僅減少12%，在冬季等低溫季節(jié)，循泵采用電量。每年變頻器損耗電量(按可 利用小時數(shù)5 500低速運行方式不會對凝汽器真空造成影響，并能滿開發(fā)與應(yīng)用能源研究與管理2016 (1).95●表1改造后2 機3泵運行工況凈增電kW.h水溫/C負荷1%51015202530331004108 688916015.5 29 8444 372.5-84 942296 996 97 7557:102 84885 18077 4885 696736924 95010 116 88045 7445096 72 4806(12 33480 604333 756150 570 517 120_5421217010 4 700足凝汽器對循環(huán)水的需求量，且有- -定的余量。如2采用2塔貫通再加1臺循泵雙速電機改造后每臺機循環(huán)水泵運行方式為1臺低速泵和1臺高速泵，年節(jié)廠用電量: [103.7+168.2] 萬kW.h =271.9萬改極前每臺電機電機平均功率P =3038 kW,可近似kW.h。推算改極后電機功率約為3 038 kW x0.873=表2為2種改造方案的優(yōu)缺點、費用及經(jīng)濟效2 001 kW,按低速電機運行1 000h計,可節(jié)約廠用應(yīng)對比，本廠選擇2塔貫通再加1臺循泵雙速電機電1 037 kWx1000=103.7萬kW.h。的改造方案。表22種改造方案的優(yōu)缺點對比節(jié)約廠用投資回報改造內(nèi)容優(yōu)點缺點估計投資費用電量估算/率1年8萬kW.h1)全國600MW等級機組極少循環(huán)對A、C循環(huán) 響應(yīng)速度快 、中間環(huán)節(jié)采用:2 )由于受管網(wǎng)限制,變頻800元/kW,少、控制精度高等優(yōu)點，運行區(qū)域狹窄;3)變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行，效率低;4)初投資較↓ 實現(xiàn)528元，209.247.17電機進行變頻同時可以實現(xiàn)軟起動。天房外工建和暖通的投資大:5)土建吸通2300元改造總投資728萬元6)變頻器損耗大,一般在4%左右。2塔再加2塔之間新建2機3泵條件下,循環(huán)水泵受現(xiàn)場情況的限制，單臺泵電機改造衛(wèi)臺條聯(lián)絡(luò)溝和運行區(qū)域為高效區(qū)城工程量較大施工時間較長。費用 35萬元。271.92.20以C循環(huán)水泵運行方式切換靈活;無附加雙速電機倒換需要停泵2塔貫通255萬元，雙速電機雙速改造能量損耗:機組安全可靠進行倒換?？偼顿Y290萬元性增強。664 r2運行優(yōu)化及效果驗證614改造后的循環(huán)水泵有多種運行配伍方式，在2E 564機4泵(4高/3高1低)，2機3泵(3高12 高15 514低)和2機2泵(2高/1高1低) 6種配伍方式下進行了主機熱力性能試驗與凝汽器性能試驗，針對的4146種不同循環(huán)水泵運行方式時的經(jīng)濟性差異，并考3641:2:33:慮機組的極限背壓(100% 負荷約3.0 kPa, 50%負荷凝汽器進水溫度C約2.0 kPa)，結(jié)合凝汽器變工況特性，計算獲得了圖1機組循環(huán)水 系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度操作圖機組在不同凝汽器進水溫度、不同凝汽器進水流量(kW.h),若以全年發(fā)電量60億kW.h計算，將節(jié)約下的循環(huán)水泵最佳運行方式，圖1為在不同的循環(huán)4 200t發(fā)電標(biāo)煤，節(jié)能降耗效果明顯。水進水溫度、不同負荷下的循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度操3結(jié)論作圖。經(jīng)過循環(huán)水系統(tǒng)改造及運行優(yōu)化，使得在不同本文根據(jù)循環(huán)水冷端存在的問題，開展了循環(huán)凝汽器進水溫度、不同負荷下，能夠保證機組凝汽水系統(tǒng)改造及循環(huán)水泵經(jīng)濟調(diào)度的研究，實際運行器真空在最經(jīng)濟的真空附近工作，按照如圖1所示效果表明，經(jīng)循環(huán)水系統(tǒng)改造及運行優(yōu)化后，能夠的循環(huán)水泵調(diào)度方式，可使機組供電煤耗降低0.7 g/保證機組凝汽器真空在最經(jīng)濟真空附近工作，同時●96.能源研究與管理2016 (1)開發(fā)與應(yīng)用2臺機組循環(huán)水系統(tǒng)連為一-體，可避免未貫通，某[2]趙斌,劉 玲, 張文兵汽輪機冷端優(yōu)化的研究[0].熱力透臺機循環(huán)水故障將導(dǎo)致機組非停的惡性事故，提高平，2007, 36(1): 19-23.了機組的經(jīng)濟性及可靠性，具有較強的可實現(xiàn)性及[3]李青,高山火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社, 2007.應(yīng)用價值。[4]李秀云，嚴俊杰,林萬超.火電廠冷端系統(tǒng)評價指標(biāo)及診斷方法的研究[小]中國電機工程學(xué)報, 2001, 219); 94-98.參考文獻[1]冀玉春循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化方法試驗分析[].東北電力[5]王 瑋,曾德良,楊婷婷,等.基于凝汽器壓力估算法和循環(huán)水泵最優(yōu)運行[].中國電機工程學(xué)報, 2010(5): 30-14.技術(shù)，2002(2): 18- -20.(上接第92頁)合控礦。他認為火山塌陷和鄒一-石 斷裂在形成過程[2]徐磊,李三忠,劉 鑫， 等.華南欽杭結(jié)合帶東段成礦特中伴隨著- -系列的次級裂隙，可能有更大的儲量.征與構(gòu)造背景[].海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì)，2012, 32(6): 57-6s.是找礦和井下探礦工程布置的重點。[3]吳玉. 相山鈾礦田成礦流體地球化學(xué)特征及礦床成因探4結(jié)語討D].南昌:東華理工大學(xué), 2013.相山鈾礦田已經(jīng)被開采了50多年，不管是成礦[4]陳正樂，王永, 周永貴,等.江西相山火山-侵人雜巖體錯石SHRIMP定年及其地質(zhì)意義[中國地質(zhì), 2013, 40(1):物質(zhì)來源還是火山侵人雜巖的性質(zhì)都有許多的成果，217- -231.每一個后來人的研究都是建立在前人研究的基礎(chǔ)上[5]郭建. 相山鈾礦田科學(xué)深鉆巖石鈾礦化蝕變作用研究[D].的，認識也會不斷得到進步。例如上文中提到的，北京:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2014.大多數(shù)的人認為相山火山侵人雜巖有S型花崗巖的[6]林錦榮,胡志華，謝國發(fā)，等相山火山盆地組間界面、基底特征，但楊水源最新的研究認為具有A型花崗巖的界面特征及其對鈾礦的控制作用[].鈾礦地質(zhì), 2014, 30(3):特征。鄒- -石斷裂一直都被認為是相山鈾礦 田的控[7]周玉龍,楊松. 贛中相山礦田逆沖推覆構(gòu)造地質(zhì)特征與成135-140.礦主斷裂，然而，現(xiàn)在這一-看法也受到了質(zhì)疑。礦關(guān)系[J.世界核地質(zhì)科學(xué), 2012, 29(2): 72 -77.在相山找礦過程中可以將目光投注到逆沖推覆[8]張萬良.相山礦田鈾礦地質(zhì)研究進展與趨勢[.資源調(diào)查與構(gòu)造上，逆沖推覆構(gòu)造控礦在已發(fā)現(xiàn)的礦床中占了環(huán)境, 2012, 33(1); 22 -27.絕大多數(shù)，具有較大的找礦潛力;同樣界面控礦,[9]楊水源.華南贛杭構(gòu)造帶含鈾火山盆地巖漿巖的成因機制也是在實際找礦中總結(jié)出的經(jīng)驗。因此相山下一步及動力學(xué)背景([D].南京:南京大學(xué)，2013.的找礦可以關(guān)注逆沖推覆構(gòu)造體和界面接觸帶。[10]饒澤煌.江西相山鈾礦田基性巖特征及意義研究[D]南相山火山盆地，基性巖出露較少，但基性巖的昌:東華理工大學(xué), 2012.成巖時間和鈾礦化時間十分接近，可以進- 步探究[1]張萬良.江西相山鈾礦田鄒- -石斷裂新解[0]. 資源調(diào)查與基性巖和鈾成礦的關(guān)系。環(huán)境, 2014, 35(1): 46 -52.[12]邵飛,鄒茂卿,許健俊,等.相山火山盆地西部SN向構(gòu)造特征及其形成機制[D].鈾礦地質(zhì), 2013, 29(5): 257- 262.[1]楊明桂,梅勇文.欽-杭古地塊與成礦帶的主要特征[J].華[13]胡榮泉，徐金山，賈志遠，等.淺談鄒家山石洞斷裂帶成礦條件及其控礦特征[].東華理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，南地質(zhì)與礦產(chǎn), 1997(3): 53-59.2013, 36(2); 113-119.