优化循环水系统，提高机组经济性

优化循环水系统，提高机组经济性

罗则红

（国电青山热电有限公司湖北省武汉市430082）

摘要：文章对某电厂针对运行中因循环水用户分流，造成循环水流量减小，凝汽器真空降低的状况进行的系统优化改造进行了介绍，对增加循环水联通系统的必要性进行了说明，项目实施后，取得的成果和遗留问题对类似情况具有较强指导意义。

关键词：循环水系统；流量；联通；化学取水

1前言

某电厂一期工程为2台引进型300MW亚临界压力、中间再热、高中压合缸、双缸双排汽、单轴反动凝汽式汽轮机。原配置上海电站辅机厂单独生产的N-16000-I型表面式凝汽器。凝汽器采用江水水源开式循环冷却，进出口流道上设有虹吸装置。

每台机组循环水系统配2台长沙生产的72LKSA-17立式轴流泵，机组循环水之间的联通系统设置在基坑中，联通阀门为手动阀，且年久失修不能投运。

循环水泵技术规范为：Q=20351m3/h，H=17.3m，效率为88%，轴功率为1090KW，配套电机为湘潭电机厂生产的YL1250-16/2150型电机。单台循环水泵出口管为φ1820×10mm碳钢管，单台机组的两台泵出口连通后形成一根φ2240×12mm母管向凝汽器、生活水厂、化学斜管沉淀池供水，凝汽器进出水管道分甲乙两侧进出，管道为φ1620×10mm碳钢管。

在实际运行过程中，因进水侧用户用量较大，某些工况下凝汽器进水不足，本可单泵运行时被迫双泵运行，增加才厂用电消耗。

2存在的问题及原因分析

2.1实际凝汽器运行参数偏离设计工况

循环水温20℃时，循环水量按汽轮机设计工况300MW，凝汽流量580t/h计，若设50倍循环倍率，循环水流量需29000t/h；若夏季工况，300MW，凝汽流量600t/h计，循环水流量需30000t/h。

循环水温低于20℃以下时，若能保持凝汽器较高真空，可单台循环水泵运行。但从该汽轮机300MW实际运行参数看，水温7℃，单台循环运行，凝汽器真空仅95kPa，当时大气压力104kPa，凝汽器绝对压力达9kPa，与设计背压5kPa差4kPa，使机组煤耗率上升10g/(kWh)。

为保证循环水回水有一定压力，维持化学斜管混合井流量，采用节流凝汽器循环水出口门的方式提高了循环水泵出口压力，又加上江水枯水水位偏低时，循环水泵运行扬程增大，循环水量下降，凝汽器背压提高；凝汽器进出口差压小，胶球装置收球率低。

2.2循环水系统运行方式单一，且存在安全隐患

由于两台机组之间循环水连通管为手动阀门，循环水只能保持单元运行，无法采用两机三泵运行方式。

事故情况下，机组可能循环水中断，来不及操作联通门，机组被迫停运。2月28日，#1机组#2循环水泵电机烧跳泵，当时#1循环水泵正在大修，由于机组间循环水连通管不具备切换条件，导致#1机组循环水系统中断，机组被迫停运。主要原因为连通管阀门井内长期积水，连通管及阀门布置在井下，上面用盖板密封，运行人员无法操作。

3改造方案和内容

3.1化学取水口位置更改

循环水泵是低扬程，大流量水泵。扬程每增加1m，泵出口流量将下降2500t/h左右。最佳的运行方式应是尽可能的降低循环水系统的阻力，降低循环水泵的出口压力，提高循环水流量，降低凝汽器压力，将化学用水取水口由原循环水泵出口，改到虹吸井取水，增加两台流量为1000t/h，扬程为6~8米的变频潜水泵。若单台循环水泵运行在设计扬程下，水量20000t/h左右，杂用水1000t/h左右，为循环水回水量的5%左右，对虹吸井的水位基本无影响。

经研究，决定在循环水回水虹吸井安装两台变频调节的流量为1000t/h，扬程为6~8米潜水泵，在化学斜管混合井安装一套带输出信号的液位计，根据液位反馈自动控制泵运行，化学斜管从虹吸井取水，原循泵水泵出口取水系统备用。

3.2恢复机组之间循环水联通功能。

#1、#2机组循环水连通门处修建操作站，将连通管连通手动蝶阀更换为电动蝶阀，并实现远操，连通管底部靠近蝶阀处各加装一台DN100排污门（共4台）和一台DN50（共4台）压力水反冲洗水门，防止泥沙淤积造成联通蝶阀不能使用。

4改造后的效果

4.1化学用水改造后的节能分析

4.1.1理论计算值

改造后，相同工况无需考虑维持化学供水，可采取开大出口门的运行方式，流经凝汽器的循环水量增加约2000T/h

考虑同种工况，凝汽器热负荷不变进行计算

Qt=CpGwΔt

式中Qt——凝汽器热负荷，kJ/s；

Cp——冷却水的定压比热，kJ/(kg•℃)；

Gw——冷却水流量，由凝汽器热平衡确定，kg/s

Δt——冷却水温升，℃；

其中

原Δt=10，

原Gw=18000*1000/3600=5000

现Gw=20000*1000/3600=5556

计算现Δt=8.99

即循环水温升可降低约1℃，在凝汽器端差相同的情况下，真空提高约3kPa，考虑仅组增加新增取水泵45KW的能耗，其经济性是显而易见的。

4.1.2实际运行工况

改造完后，机组正常运行时，进行了工况对比试验，证实化学取水位置改变后，在水温20℃以下的情况下，单循环水泵运行方式时，凝汽器真空可提高约3Kpa，循环水出口门开度由50%开到全开。

4.2连通管投入运行后效果

连通管投运后，可达到及时操作的效果，事故情况下可保证机组安全，在运行方式的选择上更加灵活，可以增加两机三泵的运行方式，增加经济性。

5结语

该改造项目的实施，提高了部分工况下的经济性，具有明显的节能作用。

5.1取得的其他收益

5.1.1冬季工况下，循环水泵出口温度一般为6-10℃，原系统中，斜管及后续制水系统在此温度条件下工作，制水效率和可靠性降低。斜管取水点改为循环水出口后，温度一般可达到20℃以上，提高了制水系统效率和可靠性。

5.1.2通过混合井水位监测，实现了对新增取水泵自动控制，提高了自动化水平，避免了循环水调整过程中造成的压力升高或降低出现的斜管溢流或进水不足，减轻了运行人员的压力。

5.2遗留的问题

5.2.1对虹吸井内循环水流动特性估计不足，取水泵低水位保护探头在虹吸井内不能准确测量出水位，导致取水泵低水位保护暂时不能投，需要运行人员在#1、#2机组循环水分别停运前通知化学值班人员切换取水泵运行，需进一步采取措施精确测量虹吸井水位。

5.2.2春末夏初，要严密监视虹吸井水温，在循环水回水水温超过35℃时，斜管取水应切换至循环水泵出口取水，防止化学制水系统水温过高。

参考文献

[1]郭丙然.最优化技术在热能动力工程中的应用[M].北京:水利电力出版社,1986

作者简介

罗则红（1972-），男，汉，湖北荆门人，学历：本科，职称：工程师。