浅谈火电厂中开式冷却水系统的优化改造

李海军 张成杰

【摘 要】根据包头东华热电有限公司开式水系统的实际运行中开式水压力偏高的问题情况，为了提高机组运行的安全性和经济性，对开式水系统进行优化改造，改造后既保证了机组运行的安全性又达到了节能降耗的目的。

【关键词】开式水系统；优化改造；开式水泵；永磁调速

1.概述

包头东华热电有限公司一期2×300MW供热机组工程于2005年12月底建成投产，汽轮机是由东方汽轮机有限公司生产提供的C300/230-16.67/0.35/537/537型亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽抽汽式供热凝气式汽轮机，锅炉为哈尔滨锅炉厂生产提供的HG-1025/17.5-YM11亚临界、一次中间再热、自然循环汽包锅炉，发电机为哈尔滨电机厂生产提供的QFSN-300-2 型发电机。承担包头市东河区城市集中供热面积任务。火电厂中的冷却水系统分为开式水系统和闭式水系统。

2.开式水系统存在的问题

开式水系统为主要辅机冷却水源其主要用户为：闭式水系统冷却器（板式换热器）、汽轮机润滑油冷油器、汽轮机抗燃油冷却器、发电机定子冷却水冷却器、发电机密封油冷却器以及真空泵、电动给水泵冷却器等。每台机组配置两台开式水泵，开式冷却水的水源取自循环水系统供水管，经过开式水泵升压后供给各级用户，开式冷却水回水接至循环水回水母管回到循环水系统。

开式循环水泵的入口管道接在循环水至凝汽器入口，在机组运行时循环水的压力是一定的，经开式水泵升压后，压力升高至0.38 MPa，开式循环水泵运行时出口门保持全开。从设计角度，开式水系统是按照用户最大流量和压力进行系统参数设计和设备选型，这样造成在实际运行中开式水压力偏高。

在实际运行中随机组负荷变化和季节环境温度变化，机组冷却用户所需的冷却水量也是不一样的，通常达不到开式水泵额定出力。为了达到控制油温的目的，还需要进行开示冷却水系统各级用户的水量调节和水量分配，主要是依靠各组油冷却器回水调节门调节，这样更加剧了油冷却器水侧压大于油压的现象（用户中油冷却器出口调节门9台），一旦油中进水，将严重威胁辅机和主机的设备安全。例如，离开式水泵出口最近的冷油器为主机润滑油冷却器在实际运行中，汽轮机油冷却器就地油压为0.28Mpa，而水侧压力通常在0.35Mpa以上，这样的运行压力给机组安全运行带来极大的安全隐患。而且在当初的设计中电机的功率大于泵的功率，存在“大马拉小车”的现象，依靠阀门调节时开式水泵达不到额定出力造成开式水泵效率降低，还造成较大的截流能量损失和电能的浪费，导致厂用电率升高，经济性下降。

3.开式水系统的改造设计

3.1开式循环泵及电动机技术参数

（相见表1，表2）

3.2优化改造方案

3.2.1改造方案一

根据开式水系统实际情况运行情况，结合目前科学技术的发展，在保证开式水系统维持正常可靠运行的前提，本着以安全、经济的原则，进一步使开式水系统更趋合理、可靠和经济运行。通过分析、论证，采用了优化改进高压水泵运行控制的方案，将高压水泵控制改为永磁调速驱动器，泵系统永磁调速能够提供平滑、无级的电动加减速，通过调节泵转速方式平衡系统压力和流量，提高系统安全性的同时有效的降低能耗提高经济性。（见表3）

3.2.2改造方案二

因我公司地处北方地区冬季环境温度较低，根据我公司开式水系统冬季实际运行工况和条件，并调研同类型电厂对开式水系统改造的经验及运行工况的考察，决定对我公司开式水系统进行改造。改造方案为：在开式泵入口（入口手动门前）和出口（出口电动门后）管道之间增加一路直通管道系统，在冬季循环水温度较低的情况下、在夏季锅炉上水打压的情况下停用开式泵，直接用循环泵带开式水系统进行冷却循环。

3.2.3改造后的优点

改造方案一加装永磁调速装置开式水泵。通过电度表统计改造前耗电量每天平均为6.41MWH，加装永磁调速装置后每天平均为3.03 MWH一天节约电量为：

6.41-3.03=3.38M

按目前电价0.319元/kWh，一年运行10个月计算，一年能节约0.319×3380×300=32.3466万元，而该项目总投资大约为55万元，2年可收回投资。

经过改造开式水泵出口压力由以前的0.38MPa，降至0.28MPa以下，而且根据天气情况还可以将出口压力降至更低，这样就能保证冷却水用户的安全运行。由于永磁调速技术采用无物理连接传递扭矩，可实现转速平滑调节，允许低负载启动，冲击电流小，减少了电机绕组、铁芯发热量，降低了电机及水泵的振动，减轻了机封磨损，可延长电机本体、轴承及机械密封等部件的使用寿命。

改造方案二经济效益分析：我厂2011年1月份两台机组的开式泵耗电总量为409068kwh，折合费用为9.6万元，开式泵电耗占全厂厂用电总量的0.13%。如开式水系统改造后系统投入正常运行，按照开式泵停用四个半月计算，节约费用约48万元，厂用电也将大幅下降，此改造投资少、收益高。

4.结论

根据以上两个方案的改造既保证系统运行的安全性的，也给我厂带来了显著的经济性，达到了节能降耗的目的 。同时经过改造后，延长了设备的使用周期，节约了设备检修和维护成本。

参考文献：

[1] 包头东华热电有限公司集控运行规程，2011.