電廠循環水系統的優化運行探討

摘要：在當前經濟增長和污染耗能矛盾日益尖銳的時代，優化節能已經成為各個經濟行業不變的使命和永恒的主題，電力行業作為耗能污染情況分外突出的重點行業，挖掘電廠生產節能和優化潛力對我國能源保護、環境保護也有著顯著的作用和意義。而電廠生產中，循環泵耗能比重較大，且不同環境、負荷和地區氣候下，電廠循環水泵的合理配置也對其耗能有著很大的影響。因此本文主要研究探討了電廠循環水系統優化運行及其涉及到的關鍵問題，這對間接提高電廠經濟效益也有現實作用和積極影響。

關鍵詞：電廠;循環水系統;優化運行;研究探討

據有關數據分析，火力發電廠汽輪機組的水循環系統耗能量占據了整個電廠發電總量的1.5%，可謂是電廠耗能設備大戶，而且如果火力發電廠的汽輪機組水循環系統是水冷凝汽器來凝結水汽，該汽輪機組就必須要配備至少兩臺的循環水泵，而循環水泵則是整個水循環系統用電設備較大者之一，其汽輪機組運行過程中，不是所有循環水泵都是運行狀態，也有處于備用的，因此針對不同負荷要求和不同環境季節就要科學采取不同的循環水泵組合配置，這樣才能夠確定電廠循環水系統的優化運行方式，對節省電廠耗電量，提高電廠經濟效益有著極大的促進作用。

一、最佳循環水流量確定方法及其改進

當前主要是根據改變電廠循環水流量使得其汽輪機組電功率和循環水泵耗費功率的增加值之間差值達到最大值時，其對應的真空就是最佳真空，該最佳真空狀態時的循環水流量即為最佳循環水流量的原理來確定其最佳真空和最佳循環水流量的。這種確定方法已經被廣泛運用到電廠循環水系統的優化運行中，也取得了良好的效果。然而這種方法考慮并不全面，只是考察了循環水輸送過程中水泵消耗電功率，對于循環水本身費用則沒有考慮在內，尤其當前水費價格不斷上漲，這種水費成本造成的經濟損失也越來越大，因此確定最佳循環水流量必須要充分考慮循環水自身成本費用。為方便說明計算，不妨設定一臺汽輪機配備兩臺定轉速循環水泵，那么計算該汽輪機組排汽量和循環水入口溫度下最佳水循環流量步驟和計算方法如下：

當某循環水入口溫度和水流量下，其汽輪機組排汽量取不同值時，按照相關數學物理計算公式就可以得出其循環水溫增長為Δt，凝汽器端差δt，凝汽器飽和溫度tc，其計算公式如下：

其中tc=tw1+Δt+δt，而Dw是循環水流量，Dc是汽輪機排汽量，m（Dw"/Dc的比值）是凝汽器冷卻倍率，Ac是凝汽器冷卻面積，K（別爾曼公式計算得出）是凝汽器傳熱系數。

如果循環水泵臺數運行數目有變，也可先根據以上兩個公式計算出循環水流量改變后的相應凝汽器壓力，再結合背壓變化對汽輪機組發電功率影響原理得出其發電功率變化值，并制作相應坐標ΔP（Dc"，tw1），得出其變化曲線，如果是一臺泵變為兩臺泵，那么還可以作出其循環水泵所耗費功率增量變化ΔPp，如下圖所示，發電機組電功率增加值變化就與循環水泵功耗增加值工況一致，其交點Dc=f（tw1）變化曲線如下圖：

根據該變化曲線就可以得出只有發電機組電功率凈增值ΔPnet為其最大值時，電廠循環水泵系統運行才最為有利，雖然改變循環水泵運行數量后確定其循環水最佳值就可以根據ΔPnet大小來判斷，如果ΔPnet大于零，那么汽輪發電機組功率增加值ΔP也就比循環水泵運行耗費功率增加值ΔPp要大，此時就要采取雙泵運行，反之則采取單泵并行，那么右上圖曲線則是相應水泵運行區間。

以上數據理論分析單純考慮了水泵本身耗費功率，下面再綜合考慮循環水自身成本費用，那么其最佳循環水流計算步驟如下。首先計算汽輪機凈收益ΔCb ，其中Rd是上網電價，Rw是循環水價格，α是系數（開式循環中，α值是1，閉式循環中，α則為循環水系統補水率），Dw是機組所需循環水流量，ΔP是汽輪機功率增值（循環水流量增加），ΔPp循環水泵增加消耗的功率（循環水流量增加）。

按照公式3就可以知道如果想要凈收益最大，其最佳循環水流量數值變化就如下

顯然如果考慮循環水本身費用后，其凝汽器最佳真空和最佳水流量就和之前所得數目不一樣，之前計算得出就不是最優。

二、實例計算分析

如果按照上文給出的例子進行計算，也就2臺循環水泵，一臺循環水量是25989t/h，兩臺循環水量為30560t/h，那么一臺循環水泵運行耗費電功率就是1740kW/h，按照循環水補水率為2.5%計算，不同排汽量、不同循環水入口和一定溫度狀況下，循環水費不同，其機組單泵轉為雙泵運行變化分界線就如下圖：

按照上圖所示，不難看出每條曲線都代表則該機組水泵的運行分界線，其上下區間則表示相應機組水泵運行范圍，也就是說如果循環水價格越低，其分界線會向左下移動，單泵運行范圍越小，雙泵運行范圍擴大，反之亦然。因此在確定循環水泵最佳運行方式有也要充分考慮循環水價格對其運行的影響。

三、循環水系統優化運行措施

當前我國電廠循環水泵調節基本都是整臺水泵調節，其調節模式無法確保其循環水量是最佳狀態，基本只是近視值，這不利于凝汽器保持最佳真空狀態運行，也不利于循環水量的利用，因此可以采取循環水泵變速調節模式，并在控制循環水泵優化運行管理中考慮其循環水本身價格，實現循環水系統理論層面最優轉為實際最優。另外如果處于冬季寒冷地區，凝汽器保持最佳真空狀態運行有可能會高于極限真空，這時就應當適當減少循環水流量，使得其凝汽器真空小于極限真空，能夠減少循環水損失。

結束語

當前電廠汽輪機組運行狀況各異，負荷也都不盡相同，因此相關電廠也都要結合該電廠水泵運行實際情況來分析計算并實現其凝汽器真正的最佳真空，按照上文分析可知如果單泵變為雙泵運行，那么循環水價格不斷增大時，就應該推遲雙泵運行，這能夠降低汽輪機組污染和水量消耗。

參考文獻：

[1]馬永剛.火電廠循環水系統優化運行研究[J].東北電力技術，2014（1）.

[2]繆國鈞，葛曉霞.電廠循環水系統的優化運行[J].汽輪機技術，2011（3）.

[3]段國武.循環水系統節能優化運行[J].科技視界，2013（24）.