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大型定速循環(huán)水泵在濕冷火電機(jī)組上的節(jié)能優(yōu)化

文檔作者：邢希東文檔來源：天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月25日
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2011年第4期 ，J．京柱采 ·45·
大型定速循環(huán)水泵在濕冷火電機(jī)組上的節(jié)能優(yōu)化
邢希東
(天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司，天津薊縣；301900)
摘要：汽輪發(fā)電機(jī)組的凝汽器系統(tǒng)是節(jié)能挖潛的重點(diǎn)部位，定速運(yùn)行的循環(huán)水泵是火電機(jī)組輔機(jī)中能耗最大的設(shè)
備。天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電公司通過循環(huán)水泵2臺(tái)塔3泵的運(yùn)行方式優(yōu)化，使機(jī)組的發(fā)電煤耗有所降低，達(dá)到了節(jié)能
目標(biāo)。本文的方法可為其他同類機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造及節(jié)能運(yùn)行方式調(diào)整提供借鑒參考。
關(guān)鍵詞： 電廠用泵循環(huán)水泵兩塔三泵運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能
引 言
隨著電力企業(yè)改革的不斷深化和發(fā)展，電力
企業(yè)由生產(chǎn)型向經(jīng)營(yíng)型轉(zhuǎn)變，降低發(fā)電成本將是
經(jīng)營(yíng)型企業(yè)長(zhǎng)期堅(jiān)持的目標(biāo)。機(jī)組的廠用電率是
火電機(jī)組的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。廠用電率對(duì)
供電煤耗這一主要指標(biāo)的影響十分明顯。據(jù)經(jīng)驗(yàn)
數(shù)據(jù)，600 Mw機(jī)組的廠用電率每變化1％對(duì)供電
煤耗的影響系數(shù)為3．499％，經(jīng)濟(jì)效益可觀。降低
機(jī)組的廠用電率，將能有效地提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
以下結(jié)合天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電公司(以下簡(jiǎn)稱
盤山發(fā)電公司)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化降低廠用電
率的實(shí)例介紹節(jié)能降耗的方法和途徑。
1 概述
天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電公司2x600MW火電機(jī)
組是我國(guó)華北地區(qū)投產(chǎn)最早的600MW亞臨界火電
機(jī)組，是京津唐電網(wǎng)的主力機(jī)組。被國(guó)家計(jì)委列
為1996年利用國(guó)家外匯儲(chǔ)備購買國(guó)產(chǎn)發(fā)電設(shè)備發(fā)
展民族工業(yè)的試點(diǎn)項(xiàng)目。工程于1998年10月開
工，其中三號(hào)機(jī)組于2001年12月18日正式投
產(chǎn)，四號(hào)機(jī)組于2002年6月5日正式投產(chǎn)。
1．1 設(shè)備概述
2臺(tái)機(jī)組的機(jī)電爐主設(shè)備均選用哈爾濱三大動(dòng)
力廠的國(guó)產(chǎn)設(shè)備。鍋爐為亞臨界壓力、一次中間
再熱、固態(tài)排渣、單爐膛、兀型布置、全鋼構(gòu)架
懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、控制循環(huán)汽包爐，型號(hào)
為HG一2023／17．6一YM4。汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有
限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、四
缸、四排汽、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)是N600—
16．7，537，537一I。發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)有限公司制
造的QFSN一600—2YH型三相隱極式同步發(fā)電機(jī)，
冷卻方式為水一氫一氫。
1．2 真空系統(tǒng)主要輔機(jī)及規(guī)范
凝汽式汽輪機(jī)真空系統(tǒng)主要設(shè)備包括凝汽器、
真空泵和循環(huán)水泵三大設(shè)備。盤山發(fā)電公司的真
空系統(tǒng)主要設(shè)備(凝汽器、循環(huán)水泵)的參數(shù)如
表1所示。
2 循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化
盤山發(fā)電公司循環(huán)水系統(tǒng)采用的是閉式冷卻
系統(tǒng)，每臺(tái)機(jī)組配有1座涼水塔和2臺(tái)循環(huán)水泵。
循環(huán)水泵出力不可調(diào)，其額定電流為379 A，運(yùn)行
電流一般維持在320～360 A。在生產(chǎn)過程中，必須
連續(xù)運(yùn)行的循環(huán)泵是正常運(yùn)行中消耗廠用電最大
的輔機(jī)。尤其是夏季運(yùn)行方式，單機(jī)雙泵時(shí)其對(duì)
廠用電率的影響更為明顯。對(duì)循環(huán)水泵運(yùn)行方式
實(shí)施優(yōu)化將會(huì)對(duì)降低廠用電率產(chǎn)生明顯的作用。
盤山發(fā)電公司對(duì)循環(huán)水運(yùn)行方式采取了以下幾點(diǎn)
· 46· 小番柱采 2011年第4期
表1 凝汽器參數(shù)
項(xiàng) 目 單位 主要技術(shù)數(shù)據(jù)
型 號(hào) N一36O0o—l
型 式 雙背壓、雙殼體、單流程、
表面式、橫向布置
總冷卻面積 m2 36O0o
凝汽器A冷卻面積 m2 18Ooo
凝汽器B冷卻面積 m2 180oO
冷卻水質(zhì) 閉式循環(huán)水
冷卻水進(jìn)口溫度 ℃ 21
設(shè)計(jì)冷卻水量 m3／s 18．5
冷卻水管設(shè)計(jì)流速 m／s 2．O
凝汽器設(shè)計(jì)真空 kPa A凝汽器 4．7
B凝汽器 5．736
制造廠家 上海動(dòng)力設(shè)備有限公司
表1(續(xù)) 循環(huán)水泵參數(shù)
名稱 項(xiàng) 目 單位 參數(shù)
型號(hào) 88I XA-27．5
型式 立式單級(jí)單吸導(dǎo)葉式、內(nèi)體可抽出式混流泵
循環(huán)
水泵 流 量 m3／s 9．3
揚(yáng)程 m 27．5
效率 ％ 88．5
型號(hào) YL3150-16，2150一l
功率 kW 3150
循環(huán) 效率 ％ 95
．3(保證值)
泵
電機(jī) 電壓 kV 6
電流 A 378．6
廠家 湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司
優(yōu)化：
合理啟停備用泵。由于北方地區(qū)循環(huán)水溫度
隨季節(jié)變化很大，因此合理地調(diào)整循環(huán)水泵啟停
時(shí)間，也是減少其耗電的方法。目前循環(huán)水運(yùn)行
方式可分為3種：夏季運(yùn)行方式(環(huán)境溫度很高
的時(shí)候單機(jī)雙泵運(yùn)行)、冬季運(yùn)行方式(單機(jī)單泵
運(yùn)行)和隨機(jī)運(yùn)行方式(根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化以及
氣溫變化對(duì)備用循環(huán)水泵進(jìn)行啟停)。具體采用哪
種運(yùn)行方式，主要依據(jù)的指標(biāo)就是機(jī)組負(fù)荷和排
汽真空。
通過對(duì)循環(huán)水泵運(yùn)行方式采取這種以機(jī)組真
空的大小確定循環(huán)水泵開1臺(tái)或2臺(tái)的優(yōu)化運(yùn)行，
在真空允許條件下盡量開1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，使
循環(huán)水泵電耗下降了0．O3個(gè)百分點(diǎn)。
兩機(jī)三泵實(shí)現(xiàn)后，夏季高溫天氣將由4臺(tái)水
泵改為3臺(tái)水泵運(yùn)行。作為全廠最大的耗能設(shè)備，
減少1臺(tái)水泵的運(yùn)行，對(duì)于節(jié)約廠用電的效果是
十分明顯的。假設(shè)兩機(jī)三泵方案每年減少一臺(tái)循
環(huán)水泵4個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間，可節(jié)約廠用電907萬
kW·h，節(jié)能效益十分可觀，為全公司的節(jié)能降耗
工作做出重大貢獻(xiàn)。
2．1 兩機(jī)(塔)三泵運(yùn)行方式優(yōu)化介紹
目前火電廠的循環(huán)水系統(tǒng)絕大多數(shù)采用的是
單元制設(shè)計(jì)即每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)循環(huán)水泵，機(jī)組
之間循環(huán)水系統(tǒng)無聯(lián)系。這就造成單臺(tái)機(jī)組優(yōu)化
循環(huán)水泵運(yùn)行方式時(shí)存在單泵運(yùn)行循環(huán)水量略顯
不足，而雙泵運(yùn)行時(shí)循環(huán)水量略顯過剩的矛盾局
面。夏季運(yùn)行方式時(shí)，單機(jī)雙泵時(shí)其對(duì)廠用電率
的影響更為明顯。對(duì)于2臺(tái)及以上的機(jī)組，考慮
聯(lián)通循環(huán)水系統(tǒng)，采用母管制供水，可以解決單
臺(tái)機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行時(shí)的這一矛盾，使循環(huán)水系統(tǒng)的
優(yōu)化方式更加多樣、更加靈活。理論上，母管制
聯(lián)通的機(jī)組臺(tái)數(shù)越多，顯現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益越大，客
觀上受循環(huán)水泵出力、水量分配等因素的制約。
盤山發(fā)電公司為了有效地節(jié)能降耗，提出了
600 MW大容量機(jī)組循環(huán)水夏季運(yùn)行方式采用兩機(jī)
三泵即將2臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水泵出入口管道聯(lián)通，
夏季實(shí)現(xiàn)3臺(tái)循環(huán)水泵供應(yīng)2臺(tái)機(jī)組的優(yōu)化方案，
系統(tǒng)布置如圖1所示。在做好各方面的充足論證
后，兩機(jī)三泵方案進(jìn)入了試驗(yàn)實(shí)施階段。利用機(jī)
組正常檢修和臨修的機(jī)會(huì)，進(jìn)行了兩機(jī)三泵方案
的設(shè)備改造和實(shí)際試驗(yàn)工作。相繼解決了聯(lián)通水
量和聯(lián)通門開度的比例確定、2座冷水塔水位維持
平衡等難點(diǎn)問題。將利用今年2臺(tái)機(jī)組分別大小
修的機(jī)會(huì)，對(duì)新增出入口聯(lián)通管道和聯(lián)通門進(jìn)行
實(shí)際調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)兩機(jī)三泵的運(yùn)行方式。
2003年進(jìn)行了技術(shù)改造，在3#、4樣機(jī)循環(huán)水
泵出口母管DN 3200上加裝DN1800聯(lián)通管，加
裝兩個(gè)串聯(lián)DN 1800電動(dòng)蝶閥，閥門裝在閥門井
內(nèi)(設(shè)計(jì)閥門井高出地面1．2 m)。2008年在兩水
塔間加裝混凝土聯(lián)通水渠，由2個(gè)電動(dòng)閘板控制，
三泵二塔運(yùn)行時(shí)保持水塔水位平衡。
2．2 兩塔三泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)論
系統(tǒng)改造完畢后，分別進(jìn)行了設(shè)備單體調(diào)試、
通水調(diào)試等分部試運(yùn)。最后進(jìn)行了兩塔三泵和單
塔單泵運(yùn)行方式對(duì)比的實(shí)際試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表
2011年第4期 小兼柱采 ·47·
圖1 循環(huán)水兩塔三泵系統(tǒng)布置圖
2、表3所示。
2．2．1 數(shù)據(jù)分析
1)兩塔三泵和單機(jī)單泵比較(#4機(jī)2泵，#3
機(jī)單泵)，在以上負(fù)荷時(shí)且室外溫度15~C左右，#3
機(jī)真空上漲(0．9+0．4)／2=0．65 kPa，社4機(jī)真空上
漲(0．6+0．2)／2=0．4 kPa。
2)以上方式兩塔三泵，補(bǔ)水方式不變時(shí)，兩
水塔水位偏差20 em (3 機(jī)1．9 m、 機(jī)1．7 m)，
循環(huán)水pH值基本一致(8．56和8．53)。
2．2．2 試驗(yàn)結(jié)論
1)三泵二塔最佳運(yùn)行工況應(yīng)在：負(fù)荷80％以
上，真空在92～95 kPa范圍。
表2 兩塔三泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)(一)
真空(kPB) 排汽溫度(℃)
運(yùn)行方式 3·機(jī) 4I機(jī) 3·機(jī) 4 機(jī)
高壓 低壓 高壓 低壓 高壓 低壓 高壓 低壓
兩塔三泵 94A 95．9 95．8 96．2 39，38．9 36．4／34．8 35／34．5 32．2，32．9
單塔單泵 93．5 95．5 95．2 96 40．9／40．4 37．2，35．8 37，36．3 32．9，33．2
表3 兩塔三泵試驗(yàn)數(shù)據(jù)(二)
循泵電流(A)
負(fù)荷(Mw) 循環(huán)水人口水溫(℃) 循環(huán)水出口水溫(℃)
3。機(jī) 4I機(jī)
3‘機(jī) 4I機(jī) 3 ：t9'1,／4 機(jī) 3 ／／~；L／4 機(jī) 3A 3B 4A 4B
60o 470 19、2o，l9、2O 32、32／28、29 341 333
60o 4 3l8
70 18、l9，18、l8 35、35／32、31 331 322
· 48· 小番柱采 2011年第4期
2)設(shè)計(jì)水塔聯(lián)通管渠偏小，使兩塔水位偏差
較大，最好水位偏差控制在100 mm以內(nèi)。
3)當(dāng)機(jī)組運(yùn)行真空在95 kPa以上，保持單機(jī)
單泵運(yùn)行。
4)當(dāng)機(jī)組運(yùn)行真空在92 kPa以下，保持單機(jī)
雙泵運(yùn)行。
3 兩塔三泵運(yùn)行方式的規(guī)定
經(jīng)過實(shí)際對(duì)比試驗(yàn)，證明夏季運(yùn)行方式下采
取兩塔三泵運(yùn)行方式更為經(jīng)濟(jì)更為合理，綜合設(shè)
備啟停影響等因素，對(duì)循環(huán)水運(yùn)行方式制定了如
下規(guī)定：
1)每天6：O0時(shí)之后，按照循環(huán)水優(yōu)化系統(tǒng)
指導(dǎo)建議，進(jìn)行循環(huán)水泵運(yùn)行方式的倒換。
2)每天20：0o時(shí)之后，按照循環(huán)水優(yōu)化系
統(tǒng)指導(dǎo)建議，進(jìn)行循環(huán)水泵運(yùn)行方式的倒換。
3)循環(huán)水運(yùn)行方式優(yōu)化過程中，每天4臺(tái)循
環(huán)水泵只允許發(fā)生啟停操作各一次。
4)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行過程中，每天應(yīng)選擇不
同的循環(huán)水泵進(jìn)行操作，盡量實(shí)現(xiàn)各臺(tái)循環(huán)水泵
啟停次數(shù)基本相當(dāng)。
5)在循環(huán)水泵優(yōu)化過程中，2臺(tái)機(jī)循環(huán)水塔
間聯(lián)通門、循環(huán)水出口母管聯(lián)通門保持開啟。
6)在循環(huán)水泵停運(yùn)時(shí)，應(yīng)先關(guān)出口門后停泵
(同時(shí)要防止憋泵)。
7)本措施適于2機(jī)正常運(yùn)行中2機(jī)2泵、2
機(jī)3泵及2機(jī)4泵運(yùn)行方式；單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，
要求2臺(tái)機(jī)循環(huán)水塔間聯(lián)通門、循環(huán)水出口母管
聯(lián)通門關(guān)閉。
運(yùn)行方式進(jìn)行以機(jī)組真空的大小確定循環(huán)泵開一
臺(tái)或兩臺(tái)的優(yōu)化運(yùn)行，在真空允許下盡量開一臺(tái)
循環(huán)泵運(yùn)行，使循環(huán)泵電耗下降了O．03％。假設(shè)2
機(jī)3泵方案每年減少一臺(tái)循環(huán)水泵4個(gè)月的運(yùn)行
時(shí)間，可節(jié)約廠用電907萬kW·h，節(jié)能效果十分
可觀【1]。目前，盤山發(fā)電公司公司已經(jīng)和相關(guān)科
技公司合作成功開發(fā)出用于指導(dǎo)循環(huán)水優(yōu)化運(yùn)行
的科技軟件，根據(jù)“優(yōu)化產(chǎn)生效益大于循環(huán)水泵
增加電耗”的原則，可以對(duì)不同負(fù)荷不同環(huán)境溫
度下循環(huán)水的最佳運(yùn)行方式給出提示，使得循環(huán)
水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行更加科學(xué)。兩臺(tái)機(jī)組真空平均分
別上升了0．4kPa和0．65kPa，節(jié)能效果顯著。
5 結(jié)束語
單元制循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水泵一般為“一機(jī)
兩泵”，沒有機(jī)組間循環(huán)水聯(lián)通門，會(huì)導(dǎo)致單臺(tái)機(jī)
組優(yōu)化循環(huán)水泵運(yùn)行方式時(shí)存在單泵運(yùn)行循環(huán)水
量略顯不足而雙泵運(yùn)行時(shí)循環(huán)水量略微過剩的矛
盾局面。對(duì)于兩臺(tái)及以上的機(jī)組，宜考慮聯(lián)通循
環(huán)水系統(tǒng)，采用擴(kuò)大單元制供水，將會(huì)解決單臺(tái)
機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行時(shí)這一矛盾，另外還可大大降低機(jī)
組在啟停時(shí)循環(huán)水泵的耗電量，使循環(huán)水系統(tǒng)的
優(yōu)化方式更加靈活多樣。理論上，聯(lián)通的機(jī)組臺(tái)
數(shù)越多，顯現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益越大。
參考文獻(xiàn)
1 邢希東． 600MW火電機(jī)組降低廠用電率措施fJ】． 中國(guó)電力，
2007， (09)： 60—64
4 兩塔三泵運(yùn)行方式的綜合效益 ，
分析
由參考文獻(xiàn)l中的分析可知：通過對(duì)循環(huán)泵
邢希東， 邢百俊，金日鋒等．600MW機(jī)組冷凝系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化
改造介紹m ． 能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，(12)： 53-57
邢希東． 李學(xué)斌． 600MW機(jī)組影響供電煤耗的因素分析及控
制【J】． 華中電力，2007， (05)：71-74
(本文編輯王振華)

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