揚(yáng)州電廠330 MW汽輪機(jī)組閉冷水系統(tǒng)節(jié)能改造

施正生，袁開祥，季亞耘，季建宇

(江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

1 閉冷水系統(tǒng)概況

330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)的功能是向汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)、脫硫系統(tǒng)等輔助設(shè)備提供冷卻水。該系統(tǒng)為閉式回路，開式冷卻水系統(tǒng)的水流經(jīng)閉冷器來冷卻閉式循環(huán)水系統(tǒng)中的冷卻水。閉冷水系統(tǒng)包括2臺全容量閉冷泵、3臺半容量閉冷器及1臺膨脹水箱等設(shè)備。閉冷水系統(tǒng)采用除鹽水和凝結(jié)水作為冷卻液，用凝結(jié)水輸送泵或除鹽水泵向膨脹水箱補(bǔ)水，然后通過閉冷泵在閉式回路中循環(huán)。閉冷水系統(tǒng)用戶主要有：主機(jī)潤滑油冷卻器、小機(jī)潤滑油冷卻器、EH油冷卻器、真空泵冷卻器、密封油冷卻器、發(fā)電機(jī)器定子水冷卻器以及鍋爐各風(fēng)機(jī)潤滑油冷卻器等。閉冷水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 閉冷水系統(tǒng)

閉冷水系統(tǒng)正常運(yùn)行時，1臺閉冷泵運(yùn)行，閉冷水系統(tǒng)出力應(yīng)滿足機(jī)組最大出力時各種負(fù)荷運(yùn)行需要，并有一定裕量。

2 閉冷水系統(tǒng)優(yōu)化改造的必要性

2.1 全年閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行狀況

查閱安全儀表系統(tǒng)(SIS)，采集閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，繪制出江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司(以下簡稱揚(yáng)州電廠)閉冷水系統(tǒng)2012年全年運(yùn)行狀況圖，如圖2～圖4所示。

圖2 330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)冷卻水運(yùn)行溫度

圖3 330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)用戶調(diào)整門開度

2.2 閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析

揚(yáng)州市地處北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有四季分明、雨量充沛、日照充足、冬寒夏熱和雨熱同步等特點(diǎn)。由于環(huán)境溫度的變化，導(dǎo)致閉冷水溫度隨著季節(jié)變化而變化。由圖2可知，閉冷水冷卻器出口溫度僅在6—9月會超過35 ℃，全年平均溫度在25 ℃左右。由圖3可知,閉冷水系統(tǒng)用戶冷卻器進(jìn)口調(diào)整門開度在7—9月超過80%，平均開度在50%左右，特別是在冬季，其開度在20%左右，閉冷水系統(tǒng)用戶各冷卻器所需要的冷卻水量較設(shè)計(jì)值偏離大。由圖4可知，閉冷水系統(tǒng)冷卻器全年出口壓力平均值為0.65 MPa左右。

圖4 330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)冷卻水運(yùn)行壓力

2.3 閉冷水系統(tǒng)全年用戶冷卻水量分析

閉冷泵型號為SLOW300-550IB，額定流量為2 000 m3/h，揚(yáng)程為50 m，功率為400 kW。閉冷泵的特性曲線如圖5、圖6所示。

圖5 閉冷泵流量和效率特性曲線

圖6 閉冷泵流量和出口壓力特性曲線

由圖4、圖6可知：6—9月，閉冷水流量為1 500～2 000 m3/h，其他月份為750～1 250 m3/h。

通過以上3點(diǎn)的分析可知：6—9月閉冷泵可匹配系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，泵的效率較高，節(jié)流損失小；其他月份，由于閉冷水溫度隨著環(huán)境溫度大幅下降，閉冷水流量也急劇下降，閉冷泵雖然也能夠滿足閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行的需要，但泵的節(jié)流損失大，效率低，閉冷泵不再經(jīng)濟(jì)地匹配閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行，造成能源浪費(fèi)。

由此可見，揚(yáng)州電廠330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)配置的閉冷泵裕量過大，系統(tǒng)母管長期于較高壓力下運(yùn)行(偏離設(shè)計(jì)值)，對泵、閥門密封件、調(diào)整門閥芯是不利的，縮短了其使用壽命，閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，閉冷系統(tǒng)的節(jié)能改造完全是必要的。

3 閉冷水系統(tǒng)節(jié)能改造方案選擇

3.1 閉冷泵改為變頻運(yùn)行

閉冷泵改為變頻運(yùn)行時，閉冷泵根據(jù)系統(tǒng)用戶用水量的多少改變轉(zhuǎn)速，保持系統(tǒng)母管壓力在合理、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，運(yùn)行靈活，節(jié)約廠用電。但是，變頻改造投資大，涉及電氣、控制、土建等專業(yè)，必須由設(shè)計(jì)院等相關(guān)單位完成。

3.2 在閉冷水系統(tǒng)中增加1臺小泵

閉冷水系統(tǒng)用水量長期為750～1 250 m3/h，選擇額定流量為1 000～1 200 m3/h、揚(yáng)程為40 m的水泵和#1，#2閉冷泵并聯(lián)運(yùn)行就可滿閉冷水系統(tǒng)各冷卻器的需求。揚(yáng)州電廠220 MW機(jī)組正進(jìn)行拆除，該機(jī)組的射水泵額定流量為1 201 m3/h，揚(yáng)程為40 m，完全可以滿足330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)除6，7，8，9月以外8個月份的運(yùn)行。220 MW機(jī)組射水泵與閉冷泵的參數(shù)對比見表1。

表1 閉冷泵和射水泵的參數(shù)對比

該方案投資省、后期運(yùn)行維護(hù)量較變頻方案少、系統(tǒng)運(yùn)行可靠、廠用電節(jié)約明顯，本廠檢修部門即可獨(dú)立完成閉冷水系統(tǒng)的節(jié)能改造。因此，揚(yáng)州電廠330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)節(jié)能改造選擇第2種方案。

4 閉冷水系統(tǒng)節(jié)能改造措施

大修期間，在閉冷水進(jìn)出水母管上引出1路管道，加裝1臺閉冷泵，并安裝進(jìn)出電動門、出口逆止門、進(jìn)口濾網(wǎng)及進(jìn)出口壓力表。為不影響美觀，將水泵安裝在0 m閉冷泵與前置泵之間。

4.1 改造成本

改造成本：管道，0.5萬元；進(jìn)出口閥門，利用#4機(jī)組2臺射水泵出口門，只增購1只出口逆止門，0.5萬元；電纜，7.0萬元；熱控電動閥門，5.0萬元；基礎(chǔ)，0.5萬元；總成本13.5萬元。購置1臺新泵和電機(jī)及其附屬管閥等節(jié)約費(fèi)用約15萬元。

4.2 預(yù)期收益

按該水泵運(yùn)行240 d，75%的負(fù)荷率計(jì)算，全年可節(jié)約：(400-185)×24×240×0.48×0.75×10-4=44.582 4(萬元)，2臺330 MW機(jī)組全部實(shí)施改造后，將每年產(chǎn)生89.170 8萬元的經(jīng)濟(jì)收益。

改造后閉冷水系統(tǒng)簡圖如圖7所示。

圖7 改造后閉冷水系統(tǒng)簡圖

改造后，#1，#2閉冷泵型號為SLOW300-550IB，#3閉冷泵型號為350S-44AG。6—9月使用#1，#2閉冷泵運(yùn)行，其余月份使用#3泵運(yùn)行，極大地提高了閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

5 改造后閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行狀況

改造后，330 MW機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時閉冷水系統(tǒng)使用#3泵的運(yùn)行狀況見表2、表3。

表2 閉冷水系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)

表3 閉冷水系統(tǒng)部分用戶調(diào)門開度 %

改造前、后閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行壓力對比如圖8所示。

圖8 改造前、后閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行壓力對比

改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)際運(yùn)行證明：1—5月及10月，#3閉冷泵揚(yáng)程和流量完全滿足閉冷水系統(tǒng)用戶的需求，改造取得了預(yù)期效果。

6 結(jié)束語

一般而言，主機(jī)生產(chǎn)廠家在主機(jī)技術(shù)協(xié)議中提供輔助系統(tǒng)用量表，用量表中規(guī)定了閉冷水系統(tǒng)的壓力、流量及溫度要求，設(shè)計(jì)院根據(jù)主機(jī)廠的要求對閉冷泵進(jìn)行選型。然而，主機(jī)生產(chǎn)廠家規(guī)定的閉冷水流量是依據(jù)當(dāng)?shù)亻]冷水溫度最大值計(jì)算得出的，忽視了閉冷水溫度的變化而導(dǎo)致的流量變化，造成閉冷泵選型時裕量過大。揚(yáng)州電廠330 MW機(jī)組閉冷水系統(tǒng)改造方案的實(shí)施，證明了閉冷水系統(tǒng)的節(jié)能改造是必要的、可行的且經(jīng)濟(jì)的，同時為華電集團(tuán)公司在運(yùn)行的機(jī)組以及設(shè)計(jì)階段的機(jī)組提供了閉冷系統(tǒng)改造的依據(jù)，具有良好的推廣價值，該成果已獲得華電集團(tuán)公司首屆青年創(chuàng)新創(chuàng)效成果銅獎。

參考文獻(xiàn)：

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