供热机组循环水系统冬季节能优化运行措施

马岩昕，马越

(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江省齐齐哈尔市161000)

供热机组循环水系统冬季节能优化运行措施

马岩昕，马越

(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司，黑龙江省齐齐哈尔市161000)

针对某发电厂冬季循环水系统运行中出现的问题，阐述了300 MW供热机组循环水系统的组成及作用，分析了循环水入口温度对主机真空的影响，提出采取弹簧蓄能快速关闭调节装置与挡风板双向调整等冬季节能优化运行措施，解决了循环水系统耗电量大的问题。实施此节能措施后节约大量的综合厂用电，对机组经济运行起了重要的作用。

300 MW供热机组;循环水系统;综合厂用电;弹簧蓄能快速关闭调节装置

0 引言

某发电厂安装2台300 MW供热机组，于2007年建成投产。该厂循环水系统由4台循环水泵组成，其中2、3号循环水泵为双速泵，功率为1 600，1 000 kW;电流为199，137 A;转速为496，425 r/min。2台机组各设2台凝汽器，正常运行当机组负荷大于60%时，采用2台循环水泵供1台机组的运行方式。为了节约厂用电，自2009年冬季开始，循环水系统采用2台低速循环水泵供2台机的运行方式。本文介绍该电厂循环水系统的组成、工作原理、运行中存在的问题及改进方法，提出冬季供热机组循环水系统的节能优化运行措施［1］。

1 循环水系统的组成及工作原理

循环水系统由冷却水塔、循环水泵、清污机、胶球冲洗系统、凝汽器及有关设备组成，每台机组配2台循环水泵，容量为2×60%，循环水泵在设计条件下连续运行。

在额定工况(rated conditions，RC)下，夏季冷却倍率为60倍，春、秋季为51倍，冬季为36倍。夏季、冬季分别按1台机配2台循环水泵、1台机配1台循环水泵方式运行，春、秋季改为2台机配3台高速循环水泵方式运行。循环水系统流程:嫩江江岸泵→反应沉淀池→冷却水塔→拦污栅及清污机→循环水泵→液控出口蝶阀→凝汽器及辅机(板式换热器及水环式真空泵等)→循环水压力回水管→冷却水塔(蒸发一部分)［2］。

凝汽器型号为N—17000—8;形式为单壳体，对分双流程、表面式;冷却面积为17 000 m2;其上部与汽机排汽缸采用柔性连接(弹性补偿节)［3］。

胶球清洗系统中的主要设备包括收球网、胶球循环泵、装球室、分汇器、喷球器、手动球阀等［4］。

循环水泵的主要作用是将冷却水送入凝汽器内，冷却水吸收在汽轮机内做完功的蒸汽的汽化潜热，使其凝结成水后，再返回到冷却水塔，进行往返循环使用。循环水泵是保证凝汽式汽轮机安全、经济运行的重要设备，其运行工况的优劣直接影响发电厂的安全性和经济性［5］。

因此，保持循环水泵在最佳工况下运行，是降低综合厂用电率的最有效办法。循环水系统的工作原理如图1所示。

2 存在的问题及冬季节能优化运行措施

2.1 存在的问题

冬季2台机组的真空一直在-0.097 5 MPa以上，而300 MW供热机组的最佳真空是-0.095 MPa，凝汽器的最佳真空对指导汽轮机组的运行具有非常重要的意义。机组在冬季工况下运行，冷却水温很低，与其他季节相比，同样的冷却水量可以达到更高的凝汽器真空。若凝汽器真空高于机组的最佳真空，就白白消耗了循环水泵的部分功率而毫无收益，造成综合厂用电的浪费［6］。

2.2 冬季节能优化运行措施

(1)该电厂供热系统弹簧蓄能快速关闭调节装置管道外径为1 219 mm，2根热网供热管道外径均为1 000 mm。供热期间负荷为250 MW，锅炉的主蒸汽流量为960 t/h，再热蒸汽进入中压缸的进汽量为747.12 t/h，汽轮机的排汽量为(539.99+31.85)t/h，热网最大抽汽量(负荷250 MW时)为450 t/h，因LV最小只能关至30%，所以排入凝汽器的蒸汽量大约为370.12 t/h。冬季时循环水的冷却倍率是36。采用上述数据可以算出:循环水的冷却倍率=循环水量/排入凝汽器的蒸汽量=36.1。

由此可见，通过弹簧蓄能快速关闭调节装置的调节以保持机组的最佳真空是可行的。

(2)从10月15日至11月15日及次年的3月15日至4月15日，采用2台机组启动2台高速循环水泵及循环水回水上双塔运行方式。此时2台机组的冷却水塔还没有投挡风板，凝汽器水侧入口温度一般为16～20℃，温度还是较高的。白天负荷为250 MW，2台机的真空为-0.093 6 MW左右;夜间负荷为210 MW，2台机的真空为-0.095 MW左右。为了保证机组在最佳真空下运行，采用2台高速循环水泵供2台机组的运行方式。

(3)从11月15日至次年3月15日，此时室外结冰，冷却水塔投挡风板。用冷却水塔挡风板控制凝汽器入口温度为10～15℃，并相应减少冷却水量，采用启动2台低速循环水泵供2台机组及循环水回水上双塔运行方式，使凝汽器的真空接近于-0.095 MPa的最佳真空。

(4)在室外温度下降较多，需要投大量挡风板以防止挂冰太多时，凝汽器的水侧入口温度相应增加到13～17℃，这时就要调节2台机组的弹簧蓄能快速关闭调节装置(改变汽轮机的排汽量)的开关位置，在保证热网供热温度及不影响机组负荷的情况下，减小低压缸的排汽量，控制机组达到-0.095 MPa的真空。

总之，当室外温度下降较少，冷却水塔结冰不严重时，用挡风板控制凝汽器入口温度为10～15℃，并及时调节凝汽器的循环水量，以保证凝汽器的真空接近于最佳最空-0.095 MPa。当室外温度下降较多，冷却水塔结冰严重时，用挡风板控制凝汽器入口温度为13～17℃，同时调节弹簧蓄能快速关闭调节装置，减小低压缸的排汽量，控制机组达到-0.095 MPa的真空。

(5)运行人员每2 h检查1次清污机，使杂草、填料、小石子等杂物不进入凝汽器，以免凝汽器水侧出入口温差大，一旦发现温差大于规定值，立即清扫凝汽器，从而保证凝汽器的真空为最佳真空［7］。

(6)供热期间胶球冲洗系统每5天投入1次，投入胶球数量是凝汽器冷却水管数的10%～12% (700～1 400个)，胶球收球率在98%以上。一旦发现凝汽器端差超过规定范围，应增加胶球的投入次数，直至凝汽器的端差达到规定值，避免因凝汽器的端差大而影响机组的最佳真空［8］。

(7)机组供热运行时，在保证供热温度、流量的前提下，对于不同机组负荷，调节弹簧蓄能快速关闭调节装置的开度，以保证凝汽器达到最佳真空，计算试验结果如表1所示。减少;另一方面，由于循环水温度降低，传热对数平均温差增大，传热量增加，前者对传热的影响小，后者对传热的影响比前者大得多。因此，循环水温度降低以后，总的传热量增加，即排汽量一定的情况下，凝汽器的真空显著提高［9］。

(8)机组供热运行时，在保证供热温度、流量的前提下，机组负荷及弹簧蓄能快速关闭调节装置的开度一定时，通过拆装档风板，改变凝汽器入口冷却水温度对凝汽器真空的影响，如表2所示。

循环水温度对汽轮机凝汽器真空的影响很大，循环水温度降低以后，白钢管的平均温度降低，白钢管两侧的水膜平均温度也更低，传热系数降低，传热量

3 效益分析

经采用上述节能措施后，在保证机组最佳真空运行的同时，既节约了大量的厂用电，又降低了冷却水塔的结冰量，同时减少了每年冷却水塔的维护费用，经济效益显著。

该电厂从安全方面考虑在一般情况下，夏、春、秋季为2台机组配4台高速循环水泵运行，冬季为2台机组配3台高速循环水泵运行。现循环水系统运行方式:冬季为2台机组配2台低速循环水泵运行;春、秋2季短，为2台机组配3台高速循环水泵运行;夏季为2台机组配4台高速循环水泵运行［10］。下文进行原循环水系统运行方式与采用节能措施后运行方式的经济比较计算［11-13］。

高速泵运行时平均电流约为177 A，低速泵运行时平均电流约为118 A。

按1台高速2台低速循环水泵和1台高速1台低速循环水泵各运行50天计算，采用节能措施后的循环水系统运行方式较原运行方式可节省厂用电约182.99万kW·h;按成本电价0.37元/(kW·h)计算，可节省费用67.7万元。

按冬季2台低速循环水泵运行150天计算，采用节能措施后的循环水系统运行方式较原运行方式可节省厂用电约183.21万kW·h;按成本电价0.37元/(kW·h)计算，可节省费用67.8万元。

4 结论

通过分析该电厂供热机组循环水系统的组成和工作原理，及运行中存在的问题，并借鉴其他电厂循环水系统设计和运行经验，在此基础上，提出该电厂供热机组循环水系统冬季节能优化运行分析结论。

(1)供热机组在冬季供热期间2台机组运行时可启动2台低速循环水泵，将凝汽器的入口温度控制在12～15℃。

(2)通过调节弹簧蓄能快速关闭调节装置，改变汽轮机进入凝汽器的蒸汽量，使真空达到-0.095 MPa是能实现的。

(3)冬季采用2台低速循环水泵供2台机组的运行方式，将节约大量的综合厂用电，对机组经济运行起非常重要的作用。

［1］李玉生.热力系统节能［M］.北京:中国电力出版社，2008: 19-26.

［2］李青.火电厂节能和指标管理技术［M］.北京:中国电力出版社，2006:36-45.

［3］雷铭.发电节能手册［M］.北京:中国电力出版社，2005:25-29.

［4］邓建玲.火力发电厂节能评价体系［M］.北京:中国电力出版社，2005:59-62.

［5］陆燕荪.火力发电设备技术手册［M］.北京:中国电力出版社，2007:301-309.

［6］梁瑞廷.集控运行［M］.北京:中国电力出版社，2011:98-103.

［7］钟清.汽轮机设备及系统［M］.北京:中国电力出版社，2011: 201-209.

［8］汪玉林.汽轮机设备运行及事故处理［M］.北京:中国电力出版社，2006:236-239.

［9］刘爱忠.汽轮机设备及运行［M］.北京:中国电力出版社，2003: 301-362.

［10］徐玉华.汽轮机运行值班员［M］.北京:中国电力出版社，2006: 452-478.

［11］龚顾前.1 000 MW超超临界机组循环水系统设计建议［J］.电力建设，2008，29(1):91-91.

［12］杨志，龙国庆.基于逐月运行节能优化的1 000 MW火电机组循环水泵配置［J］.电力建设，2012，33(10):59-62.

［13］李欣.燃机单循环电厂循环水冷却方式的选择［J］.电力建设，2009，30(3):67-69.

(编辑:杨大浩)

Energy-Saving Optimization Measures for Circulating Water System Operation of Heating Unit in Winter

MA Yanxin，MA Yue
(Heilongjiang Qiqihar，China Huadian Corporation Thermoelectric Co.，Ltd.，Qiqihar 161000，Helongjiang Province，China)

According to the winter operation problem of circulating water system in a power plant，this paper expounded the composition and the function of circulating water system in 300 MW heating unit，analyzed the influence of circulating water’s inlet temperature on host vacuum，proposed the energy-saving optimization measures in winter which was applying quick closing-adjusting device of spring energy storage and bidirectional adjustment of wind shield，as well as solved the problem of large power consumption of circulating water system.After the implementation of the energy-saving measures，it can save large integrated auxiliary power，which plays a key role in the economic operation of the unit.

300 MW heating unit;circulating water system;integrated auxiliary power;quick closing-adjusting device of spring energy storage

TM 621

A

1000－7229(2014)01－0114－04

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.022［HT］

2013-07-28

2013-09-18

马岩昕(1968)，男，本科，工程师，从事发电厂节能、汽轮机、化学运行技术管理方面的工作，E-mail:hdmayanxin@126.com;

马越(1993)，女，本科，技术员，从事英语翻译工作，E-mail: hdyuzhenhui@126.com。