循环水系统方式优化及经济运行

摘要：循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率双方面均有较大影响，从机组运行角度，应做好循环水泵的经济优化调度工作，努力使机组在最佳真空下运行，取得较好的经济性。本文是华润电力首阳山有限公司循环水泵的优化方案，为同类型循环水泵系统提供了典型工程案例。

关键词：汽轮机；循环水泵；经济性；节能；优化。

Abstract: This paper described China Resources Power Co., Ltd. Shouyangshan optimization of the circulating pump, to provide the same type of a typical project case for circulating pump system.Key words: steam turbine; circulating pump; economy; energy conservation; optimization

中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

0 引言

华润电力首阳山有限公司采用东方汽轮机厂超临界、单轴、三缸四排汽冲动式、双背压纯汽式汽轮机型号：N600-24.2/538/566型。 #1、#2机组循环水系统原为单元制设计,配用4台长沙水泵厂生产的88LKXA-28型立式斜流泵，配套电机为YKSL3400-16/2150-1，额定功率3400KW，6KV，cosφ＝0.80，泵设计参数为：Q=9m3/s，H=28m，n＝370r／min。以下是循环水泵双速改造和运行情况,改造后可根据季节变化变更电动机转速,从而实现水量调节,节约了厂用电,取得了明显的经济效益.

系统简介

我司循环水补给水源为城市中水和伊洛河水源地下水，供水系统采用二次循环单元制供水系统，冷却塔水池中的水经过入口旋转滤网，通过循环水泵升压后进入凝汽器及其它冷却器吸收热量，吸收热量后的循环水进入冷却塔冷却后重复利用。循环水一部分进入开式冷却水系统，为各主、辅机提供冷却水，并供给锅炉、脱硫、输煤部分冷却用水。凝汽器循环水管路设有胶球清洗系统。2台机组循环水泵分别在2009年5月和10月各改造一台循环水泵电机（B泵电机），通过改变电机接线盒内的接线方式来改变循泵电机定子线圈的磁极对数（8对改为9对磁极进行切换），从而改变循环水泵转速高速370rpm和低速330rpm，通过循环水泵转速的变化来改变循环水流量，降低循环水泵电流来达到降低厂用电的目的。

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图1 ：循环水流程示意图

循环水系统运行组合方式优化原则及方法

优化思路

当循环水进水温度、机组负荷为定值时,对于已有的凝汽器,影响凝汽器压力的主要因素是循环水流量。在此情况下,增加循环水流量可以降低凝汽器压力,但是循环水泵流量增加会引起循环水泵功率也增加,只有当循环水流量的增加使汽轮机的增发功率大于循环水泵增加的电功率时，循环水泵优化的经济效益才能体现。

我司机组背压设计值为4.57KPa（绝对压力），即按照大气压力100KPa计算，机组设计真空-95.43KPa。根据热力特性曲线，机组真空-95.4KPa以下时，机组真空单位变动幅度,对机组热耗率影响大幅增加，当机组真空在-95.4KPa以上变化时，对机组热耗率影响较小；循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率双方面均有较大影响，从经济上讲，其单台泵实际消耗功率3400Kwh,机组600MW工况下占厂用电率0.56%，300MW工况下占厂用电率1.13%，对经济指标影响巨大。参照同类型机组优化运行实践经验并根据我司机组的热力特性和实际情况， 我司循泵改造及运行方式如下：

2.2.1夏季时（每年5月10日至9月30日），#1、2机循环水泵均切换为高速泵状态运行。冬季时（每年12月10日至次年3月10日），#1、2机循环水泵均切换为低速泵状态运行。春季和秋季时，#1、2机循环水泵各切换为一台高速泵和一台低速泵状态运行。

2.2.2凝结器循环冷却水温升正常值8一12℃。当机组运行真空低于-93.6Kpa，凝结器循环冷却水温升大于12℃时，应双高速循环水泵运行。当机组运行真空高于-96.5Kpa，凝结器循环冷却水温升小于8℃时，应单低速循环水泵运行。

2.2.3#1.2机设计热耗7577千焦/千瓦时，设计排汽绝对压力4.57Kpa，排汽压力降至4.16Kp后，实际排汽压力对热耗修正曲线走平。由厂家热力特性计算可知，机组低负荷运行时，真空对热耗影响远大于高负荷工况，所以低负荷要保持更好真空，高负荷时不要过分追求高真空。

优化方式

2.3.1. 机组排汽压力4.57KPa以下（即：按照大气压力100KPa计算，机组真空-95.43KPa以上），应优先考虑低速循环水泵运行，原则为：保持低速循环水泵运行时，机组真空不低于-95.4KPa。

2.3.2机组真空-94.2KPa以下，负荷300MW以上，应考虑低速泵切换至高速泵运行。切换原则：循环水泵低速泵切至高速泵运行。当低速泵倒为高速泵稳定运行后，单机平均真空应提高0.22KPa以上。

2.3.3机组真空-93.9KPa以下，负荷300MW以上，应考虑再启动一台低速循泵运行，保持一高一低循环泵运行方式。切换原则：当多启动一台低速循环水泵稳定运行时，单机平均真空应提高0.34KPa以上。

2.3.4机组真空-93.5KPa以下，负荷300MW以上，应考虑保持双高速循泵运行。切换原则：当双高速循环水泵稳定运行时，单机平均真空应提高0.53KPa以上。

2.3.5反之，负荷300MW以上，机组真空-94.6KPa以上，循环水泵高速与低速切换，及时停止一台循环水泵运行。操作原则：切换或停止循泵完毕，稳定运行时，对应真空降低至-94.6KPa以下的数值，不应超过第2.2.2、2.2.3、2.2.4条中对应的真空变化幅度。

2.3.6根据机组负荷、机组真空、昼夜温差，循环水温度变化情况，冬季工况，宜保持一至两台低速循环水泵运行；春、秋季节工况，宜保持一高一低两台循环水泵运行，或根据实际情况，昼夜之间切换高低速循环水泵运行。

2.3.7从循环水泵寿命角度考虑，在切换循环水泵过程中，每天循环水泵启停次数不超过一次。

2.3.8凝汽器真空度影响因素较多，与循环水入口温度、循环水量、凝汽器清洁程度、凝汽器严密性及负荷等关系密切，循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率有较大影响，应综合考虑季节变化、昼夜温差、机组负荷变化，依据上述原则灵活做好循环水泵经济调度工作，努力使机组在最佳真空下运行，取得较好的经济性。

2.3.9在实际运行中，除严格遵照以上要求执行外，可以根据附表中的内容适时选择循环水泵运行方式。做好各次循环水泵启动后真空、负荷及凝结器进出水温度等参数值记录，积累经验，以便今后对优化方案进行修改。

循环水入口温度℃

循环水入口温度℃

节能效果

依据上述及表一电流变化值与改造前、后的节电效果（一台机）：单低速较单高速电流减小81A，高加低速较双高速电流减小116A。

单低速运行较单高速运行日节约电能：

P=1.732 × 6 × 81 ×0.8 × 24 =16161.6 Kwh

高加低速运行较双高速运行日节约电能：

P=1.732 × 6 × 116 ×0.8 × 24 =23145.06Kwh

每年从12月10日至3月10日单低速泵运行共90天，取上网电价0.4392元/ Kwh

共节约资金：

90 ×16161.6×0.4392= 638835.72元

每年从4月10日至5月10及9月30日至12月1日采用高加低运行共90天（扣除C级检修时间）约60天，每天白天采用高加低运行共30天，较改造前双高运行共节约资金：

30 ×23145.06×0.4392= 304959.31元

年共节约资金：638835.72+ 304959.31=943795.03元，合94.37万元。

结论：

根据机组负荷、循环水入口温度和真空，及时增加循环泵的运行台数，可提高系统水流速，循环泵启动时经济平衡点的选择是经济调度的难点，所谓经济平衡点是指当启动一台循环泵所消耗的厂用电(循环泵功率×电价)费用与启泵后煤耗降低所获得的收益（降低的煤耗值×发电量×煤单价）相平衡的点，其经济平衡点是随机组负荷、背压、循环水温度、循环水温升、循环泵运行台数等运行参数以及电价、煤价等外部参数的变化而在随时变化的，是一个动态的过程，只要其中一个参数变化，均使经济平衡点发生转移。如电价或煤价变化时，其经济平衡点会大幅度偏移，总体思路是，当启动一台循环泵耗电量×用电单价，计算出每小时消耗的资金，小于等于循环泵启动后真空提高使煤耗降低所节省的煤的资金时，启动循环泵为经济。

通过以上的分析和运行效果，循环水泵高、低速改造技术是成熟、经济、可靠的。 并且循环水泵优化是一个动态过程，要根据外部因素的影响及时调整优化策略，从真正意义上提高机组的经济性。

参考文献

[1]运行规程

[2]厂家说明书

[３]万文军;优化算法及火电厂若干优化问题的研究[D];东南大学;2005

作者简介

刘海霓，1973年8月出生，女，现为开封市市政管理处职员。本科学历，助理工程师

王， 1972年10月出生， 男，现为河南华润电力首阳山有限公司值长。本科学历，助理工程师