600 MW机组循环水系统运行方式的优化

李禄俊

摘要：电厂循环水系统的运行方式对机组真空影响较大，而真空的高低直接影响供电煤耗的高低，进而影响机组的经济性。通过对华电国际奉节发电厂大量的实际运行数据进行分析比较，给出了不同负荷、不同环境温度下循环水系统最优的运行方式，编制出循环水泵最优启停表，对火电厂循环水系统的经济运行具有指导意义。

关键词：循环水;机组负荷;运行方式;环境温度

0    引言

循环水系统是火电厂的一个重要辅机系统，其中循环水泵是一个耗电大户。因此，通过优化循环水系统的运行方式，提高电厂运行经济性成为各个火电厂亟需解决的问题。江波介绍了某660 MW机组将循泵电机改为高低速运行，进而实现了优化调整的方法[1]。徐海新对600 MW机组循环水系统和真空系统优化运行方式做了對比，提出了循环水系统经济运行方式[2]。刘哲、王松岭对某300 MW机组利用枚举法，编制出了循环水最佳运行工况表和循环水泵经济调度图[3]。

华电国际奉节发电厂（以下简称“奉节电厂”）配置两台600 MW超临界机组，采用上海汽轮机厂生产的超临界、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、反动式汽轮机，型号为N600-

24.2/566/566。每台机组凝汽器设置两台循环水泵，均为高低速泵，高速泵电机额定功率为3 300 kW，低速泵电机额定功率为2 500 kW，其中#1机组与#2机组循环水系统之间无联络门。

1    运行方式优化前的现状调查

奉节电厂循环水系统运行方式优化前循泵的启停主要依据机组负荷与循环水温升，如表1所示。

可以看出明显的症结为：循环水系统运行方式仅参考机组负荷与循环水温升，不能确保系统运行的经济性，需要进行系统运行优化来提高经济性。

2    循环水系统运行优化原理

2.1    理论优化依据

循环水系统经济运行的核心就是根据凝汽器在不同负荷下的最佳真空所需的循环水量来合理调度循环水泵的运行方式。循环水泵运行方式的改变应当遵守下述基本原则：（1）当增启循环水泵（或将低速泵切为高速泵运行）时，应要求汽轮机功率的增加量大于循环水泵功率增加量;（2）当停运循环水泵（或将高速泵切为低速泵运行）时，应要求汽轮机功率的减少量小于循环水泵功率减少量。即要使循泵运行方式变化后机组净功率增量ΔN′和循泵净功率增量ΔNp的差值达到最大：

Max ΔNn=ΔN′-ΔNp

2.2    实际优化依据

由于现在大机组火电都是投入AGC，因此实际的机组功率只与AGC相关，并不会随着循泵的启停而改变，对于电厂而言实际就是定功率运行。而奉节电厂循环水运行方式调节手段就是启、停循泵或者高低速循泵切换，循环水流量不是连续变化而是阶跃变化的，因此需要进行经济收益分析来优化运行方式。即在某一负荷下，对启、停循泵或者高低速切换的经济与否进行判断，条件如下：

（1）增启循泵真空提高所节约燃煤的价格>增启循泵减少的上网电价，则经济;反之则不经济。

（2）停运循泵增加的上网电价>真空降低所增加燃煤的价格，则经济;反之则不经济。

3    数据收集与整理分析

（1）经过与物料部、计经部确认，奉节电厂2019—2020年7月标煤价格（含税）为870元/t，上网电价为0.399 7元/kWh（含脱硝超低排放电价）。

（2）通过ECMS（电量采集系统）分别收集单台低速循泵运行、单台高速循泵运行、两台低速循泵运行、一台高速一台低速循泵运行、两台高速循泵运行的耗电情况，如表2所示。

（3）奉节电厂机组主要参数变化对供电煤耗的影响如表3所示。

（4）通过DCS查询机组负荷在270～600 MW，每间隔20 MW或30 MW左右取一个负荷点，并且每个负荷点分别取环境温度（送风机入口温度）<10 ℃、10～15 ℃、16～20 ℃、21～25 ℃、26～30 ℃、31～35 ℃、>35 ℃。如果某区间段没有可参考的循泵启停记录，则现场进行循泵启停试验并记录参数。分别准确记录循泵启停或切换前后的以下参数：机组负荷、循泵耗电量、凝汽器真空、环境温度（送风机入口温度）、凝结水温度、循环水温升。

4    相关计算

针对表2循泵五种运行方式进行以下计算，并得出相应结论。

（1）情况一：一台低速泵运行，增启一台低速泵。设当前负荷为X MW，增启一台低速泵，机组真空增加Y kPa，则增启循泵影响上网电价A为A=2 420×0.399 7≈967.27元。节约燃煤的价格B为B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。结论一：若A，则经济;若A>B，即Y<，则不经济。以负荷600 MW为例，真空需要提高1.03 kPa才经济。

（2）情况二：一台低速泵运行，增启一台高速泵。设当前负荷为X MW，增启一台高速泵，机组真空增加Y kPa，则增启循泵影响上网电价A为A=3 455×0.399 7≈1 380.96元。节约燃煤的价格B为B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。结论二：若A，则经济;若A>B，即Y<，则不经济。以负荷600 MW为例，真空需要提高1.47 kPa才经济。

（3）情况三：一台低速泵运行切换至一台高速泵运行。设当前负荷为X MW，切换至一台高速泵，机组真空增加Y kPa，则切换循泵影响上网电价A为A=（3 280-2 410）×0.399 7≈34 7.74元。节约燃煤的价格B为B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。结论三：若A，则经济;若A>B，即Y<，则不经济。以负荷600 MW为例，真空需要提高0.37 kPa才经济。