浅谈火电厂循环水系统节能降耗对策

胡为杰

（四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638000）

0 引言

随着社会经济的发展，国家加大污染防治力度，中央环保督察的重点将转向企业，检查、执法和问责力度不断加大，这对公司节能、废水治理及烟气排放都提出了更高要求。火电厂为适应新时期发展，必须以节能降耗、提质增效作为企业降低生产经营成本、提高企业竞争力的主要途径，优化系统布置及设备运行方式，加快推进实施节能技改项目，同时在生产过程中，强化运行对标管理，优化指标管控，内挖潜力，制定电厂煤耗、电耗、水耗、油耗目标控制。在火电厂的运行中，循环水系统是维持机组正常运行的重要组成部分，同时也是主要耗能的部分，其运行状态直接影响到火电厂经济性。

1 汽机循环水系统组成及存在问题分析

1.1 循环水系统基本构成

某厂2×330MW 燃煤机组，凝汽器设计为单背压、单壳体、1 汽室、6 水室。循环水系统由循环水泵、凝汽器、凉水塔等设备组成。设计3 台循环水泵，其出口为液控蝶阀控制。循环水系统为闭式循环，水源取自渠江。技术规范见表1、表2。

表1 循环水泵技术规范

表2 凉水塔技术规范

1.2 分析火电厂汽机循环水系统现状分析

目前火电厂循环水系统相关设备的运行能力已基本达到国际先进水平，但是，循环水系统在实际运行中仍然受许多外界因素影响，例如区域丰水期长机组负荷率低、地域季节性环境温差变化大、人员技术水平偏低、设备管理能力不足等问题，导致系统偏离最佳工况运行。同时，一些火电厂对系统管道网络性质关注度较低，缺乏对设备潜力深度挖掘利用，即使系统的整体使用效率已基本达到国际水准，由于过于关注单一对象，因此缺乏对系统的优化利用。此外，受外部经济环境及政策影响，燃料价格人工的增加、区域水电挤压火电生存空间，致使机组利用小时数降低、国家环保政策日趋严厉迫使电厂加大环保投入等，导致火力发电厂资金短缺问题突出，电厂为压缩投入，对设备系统整体优化水平较低，加上循环水系统本身存在一定的复杂性，短时间内难以顺利推进先进化的方案与科学技术。

2 探究火电厂循环水系统运行优化策略

随着国家大力推进污染防治，中央环保督察的重点将转向企业，检查、执法、问责力度不断加大，火电企业要生存、要发展、要维持企业的正常稳定运行，确保火电厂的经济效益，就必须顺应时代，转变观念，以节能降耗、提质增效作为企业降低生产经营成本、提高企业竞争力的主要途径，高度重视循环水系统的运行状态，推进系统优化，提高机组效率。

2.1 将循环水泵电机由单速改为双速控制

循环水系统的作用是为了冷却汽轮机低压缸排汽，并在凝汽器内建立真空。在该系统中，循环水泵是关键设备，其主要作用是将从水塔淋下的循环水送至凝汽器冷却水侧，循环水吸收汽轮机的排汽热量后再返回至凉水塔[1]。循环水泵主要有工频和变频2 种形式。其中变频运行方式主要以平移泵特征与变速原理为依据运行。工频运行方式，就是定速运行，在机组负荷低或季节变化环境温度低的情况下，机组真空度已接近最佳，提高真空与循环水泵电耗相比已无助于提高机组经济性，相反还造成厂用电增加，降低整机经济性[2]。因此，与定速水泵相比，变速水泵在节能与操作的便利性方面占据较大优势，即使在低负荷情况下仍然可以节约电能。

某厂设计循环水泵为单速控制，在实际运行中从节能管理为出发点，须对设备进行技改，在进行综合成本核算后，如果改型为变频控制投资成本较大，回收周期较长。于是采取对其中一台循环水泵电机（如B 泵）通过改变电机线圈档位由单速改为双速控制，即春秋冬季根据机组负荷及真空情况切为低速运行，夏季则改回高速以满足机组负荷需要。机组运行中循环水泵高速运行电流为159 A，低速运行电流为95 A，经核算节约厂用电约225 kW/h，效果明显。

2.2 对循环水泵运行方式优化

基于季节环境温度及机组接带负荷变化等条件下，对循环水泵运行方式进行研究，利用季节特点以及负荷特点，在保证机组最佳真空前提下，通过修改热工逻辑实现单泵运行，并试验不同运行方式下循环水泵的耗能情况，固化运行方式。实际运行中还应充分考虑负荷变化需要的具体时间，做好节点控制，精细调整，避免出现不必要的损失，降低机组综合厂用电率，主要包括3 点。1）机组低负荷运行，凝汽器排汽喉部温度低于34℃（或凝汽器压力低于3.5 kPa）时，运行单台高速循环水泵。加负荷过程，凝汽器排气喉部温度高于35℃（或凝汽器压力高于4 kPa）时，增启低速泵，保持一高一低循泵运行。减负荷过程，凝汽器排气喉部温度低于32℃（或凝汽器压力低于3.0 kPa）时，停低速泵，保持单台高速泵运行。2）2 台循环水泵运行，停1 台循环水泵前，注意须先解除循环水泵备用，再进行停泵操作，待停循泵停运正常后再投入循泵备用。期间如发生循环水泵跳闸，应立即手动启动备用泵运行。控制逻辑如图1 所示。3）A 或C 循环水泵需计划检修前，应先将B 循环水泵由低速改为高速。如A 或C 循环水泵故障紧急停役，则直接启动B 循环水泵保持一高一低循环水泵运行，低负荷仍保持2 台循环水泵运行。

图1 控制逻辑图

2.3 停机过程中循环水泵运行优化

停机过程中随着机组负荷降低，低压缸排汽量持续减少，对循环冷却水量需求也随之减少，应及时改变循环水泵运行数量，降低厂用电。因此停机过程中应密切监视负荷、温度等关键参数，控制凝汽器热源进入量，选择性的停运部分循环水泵。1）停机过程中，负荷减至循环水温升低于6℃时，应及时停运1 台高速循环水泵，直到保留1 台低速泵运行。2）机组负荷低于100 MW 关闭辅汽至除氧器加热电动门，机组打闸后即关闭主蒸汽管道至凝汽器疏水门。再热器抽真空保养结束即关闭再热蒸汽管道及辅汽系统至凝汽器疏水门。3）真空到0 即停止轴封供汽，关闭所有凝汽器、除氧器蒸汽和疏水门。每隔4 h开启汽机本体内、外汽缸和导气管疏水5 min 后关闭。4）机组打闸后除氧器水位控制在低限，如水位过高、水温超过70℃，禁止向凝汽器溢流，可采取向定排或地沟放水措施。5）汽机转速到0，投入连续盘车。逐渐降低滑润油温度至30℃～35℃。连续盘车投入0.5 h，且冷油器进、出口油温接近并低于35℃，停运最后1 台循环水泵。

2.4 对循环水系统运行方式进行优化

四川水电丰富，火电机组在丰水期停备时间较长，应提高备用设备利用率。某厂采用闭式循环水系统，循环水泵将从水塔淋下的循环水送至凝汽器水侧，循环水吸收汽轮机的排汽热量后再返回水塔。循环水从设置在水塔上部的淋水盘处落下，冷空气从水塔的下部进入水塔，与循环水逆向流动，起到冷却循环水的作用，在这个过程中如果增加循环水在凉水塔中的冷却面积，可降低循环水入口水温，有利于提高凝汽器真空度，提高机组经济性，优化机组效率。因此通过分析相邻机组循环水系统布置情况，合理进行优化，将相邻机组的2 个凉水塔及循环水系统出水管路进行连通，机组一运一备时，2 台机组的循环水出水及凉水塔实现联络运行，从而增大循环水出水冷却面积，降低循环水入口温度。

3 结语

经济发展与环境污染相伴相生，国家全面打响蓝天、碧水、净土保卫战，加大污染防治力度，环保检查、执法、问责力度不断加大，这对公司节能减排提出了更高的要求。因此，在实际生产过程中，火电企业应该高度重视汽机循环水系统的运行状况，及时解决运行中存在的问题，不断进行升级改造、优化系统运行，节能降耗、提质增效，以提高企业社会竞争力。