循环水泵运行方式优化

娄卫星

(鹤壁丰鹤发电有限责任公司，河南 鹤壁 458008)

0 引言

循环水泵是电厂主要耗能设备之一，鹤壁丰鹤发电有限责任公司2台600 MW机组的循环水泵耗电量占厂用电量的15%～25%，占发电量的0.5%～1.3%。在电厂严峻的经营压力下，试验研究循环水泵的最佳运行方式意义重大。该公司技术人员收集整理不同负荷和循环水温下循环水泵的启、停数据，以耗差分析理论为基础，找到电厂容易实现的循环水泵运行方式优化方法。

1 循环水泵运行经济性的影响因素

循环水泵最佳运行方式的确定，取决于循环水温度、机组负荷、机组热力特性、机组极限背压、凝汽器换热系数、循环水泵特性以及上网单价、标煤单价等诸多因素。单纯从提高机组热经济性方面考虑，影响循环水泵经济性主要有以下几个方面。

(1)降低排汽压力可以减少机组的冷源损失，提高机组的循环效率。但随着排汽压力的下降，排汽比容增加，排汽余速损失会逐渐增大，当排汽压力低于机组的极限背压时，汽轮机的做功反而会降低。

(2)循环水流量增加会提高机组真空度，提高机组效率。但增加循环水量意味着循环水泵功耗也会相应增加，这样会部分或全部抵消真空度升高带来的收益。

(3)在一定的循环水进水温度和流量下，汽轮机排汽压力受汽轮发电机组的热力特性、凝汽器的清洁程度、真空系统严密性等多种因素的影响，在不同的负荷下，相同的排汽压力对汽轮发电机组功率的影响是不同的。

2 优化的理论依据及方法

煤炭市场价格波动频繁，导致推算出的供电煤耗最低的循环水泵运行方式却并不一定利润最高。因此，从节能减排政策方面考虑，以达到最佳供电煤耗为目标进行优化。

2.1 试验数据的采集

在一定的循环水进水温度及负荷条件下，利用试验方法得到不同循环水流量、不同循环水温度、不同机组负荷下的排汽压力。至少要采集从冬天到夏天大约6个月时间里不同工况的数据。

2.2 耗差分析理论

发电厂热力系统是一个复杂的、多变量的非线性系统，数学上非线性系统求解相对比较困难，尚无通用的解决方法。以系统工程的观点,促使偏离设计工况运行的各种原因称为扰动，扰动可以是单一的，也可以是多种扰动同时存在。进一步假定扰动为不影响机组工作流程的小扰动，则可以大大简化计算分析过程。

2.3 优化方法

收集1个大气环境温度变化周期里备用循环水泵启停前/后的循环水温度、真空度(或排汽压力)、负荷等数据；由于备用循环水泵启停会改变原运行水泵的电流，所以还需要收集单个循环水泵运行时的电机功率和2台循环水泵同时运行时的电动机功率之和。先按循环水泵启停前、后真空度变化情况在厂家提供的机组效率曲线上进行查找，得出机组效率的相对变化量；再将循环水泵启停前、后的电动机功率与发电负荷相比，得出循环水泵启停前、后厂用电率的相对变化量；最后，按耗差分析原理，将两者都作为对机组供电煤耗影响的小扰动，两者进行代数相加后则可得出收益变化量；按收益变化量来判断当前运行工况是否有利于节能降耗。

3 试验的实施

鹤壁丰鹤发电有限责任公司2011年10月至2012年3月共6个月的循环水泵启停前、后相关参数平均值统计结果见表1。

表1 2011年10月至2012年3月循环水泵启停前、后相关参数平均值

按制造厂提供的真空度与热耗率的关系曲线(如图1所示)，查出表1中循环水泵启停前、后热耗率的变化情况并统计列表。

图1 真空度对汽轮机热耗率修正曲线

将机组循环水泵启停前、后厂用电率变化情况与热耗率变化情况进行代数相加，得出循环水泵启停前、后的收益变化。考虑到仪表精度和统计误差，将收益小于真空表计误差对应的热耗率相对变化量作为临界值，然后以循环水进口水温为纵坐标、负荷为横坐标列成二维表格，按统计得出的收益变化情况对二维表格进行填充，如图2所示。

图2 不同工况下循环水泵运行经济性

从图2中临界区表格的连线可以确定备用循环水泵的启停规则，用厂级监控管理系统(SIS)制作循环水泵启停指导程序，指导运行人员按要求实现循环水泵的及时启停，达到节能优化的目的。

4 效果评估

按照上述试验结果制订出新的循环水泵启停规则，2012年鹤壁丰鹤发电有限责任公司循环水泵耗电率从2011年的0.99%下降至 0.87%，而平均真空度与2011年基本持平，分别为94.73%和94.79%，节能效果显著。

参考文献：

[1]李青，张兴营，徐光照.火力发电厂生产指标管理手册[M].北京：中国电力出版社，2007.