300 MW供熱發電機組熱網循環水泵的變頻節能改造

馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

0 引言

某電廠2臺300 MW供熱機組于2007年建成投產，循環水系統由4臺循環水泵(其中2臺帶高速循環水泵和低速循環水泵)、#1，#2機組各由2臺凝汽器組成。在正常運行的情況下，當機組負荷大于60%時，采用2臺循環水泵供1臺機組的運行方式。為了節約廠用電，從2009年冬季開始，采用循環水系統啟動2臺低速循環水泵帶2臺機組的運行方式。

1 循環水系統的組成

循環水系統是由冷卻水塔、循環水泵、清污機、膠球沖洗系統和凝汽器及有關設備組成的系統。

每臺機組配2臺循環水泵，循環水泵容量為 2×60%，循環水泵在設計條件下連續運行。在機組熱耗保證(THA)工況下，夏季冷卻倍率為60倍，春、秋季為51倍，冬季為36倍。夏季、冬季分別按1機2泵、1機1泵方式運行，春、秋季按2機3泵方式運行。循環水系統流程為：嫩江水→江岸泵→反應沉淀池→冷卻水塔→攔污柵及清污機→循環水泵→液壓控制出口蝶閥→凝汽器及輔機(板式換熱器及水環式真空泵等)→循環水壓力回水管→冷卻水塔(蒸發一部分)。

凝汽器型號為N-17000-8，單殼體，對分雙流程、表面式；冷卻面積為17 000 m2，其上部與汽機排汽缸采用柔性連接(彈性補償節)。

膠球清洗系統的主要設備包括收球網、膠球循環泵、裝球室、分匯器、噴球器及手動球閥。

2 循環水系統的的工作原理

循環水泵的主要作用是將冷卻水送入凝汽器內，冷卻水吸收了在汽輪機內做完功的蒸汽的汽化潛汽，使其凝結成水后，再返回到冷卻水塔循環使用。

循環水泵是保證凝汽式汽輪機安全、經濟運行的重要部件，其運行工況的優劣直接影響著發電廠的安全發電和經濟效益。因此，保持循環水泵在最佳工況下運行，是降低綜合廠用電率的最有效辦法，其工作原理如圖1所示。

3 存在的問題

冬季2臺機的真空度一直在-0.097 5 MPa以上，而300 MW供熱機組的最佳真空度是-0.095 0 MPa，凝汽器的最佳真空度對指導汽輪機組的運行具有非常重要的意義。機組在冬季工況下運行，冷卻水溫很低，同樣的冷卻水量可以達到更高的凝汽器真空度，若凝汽器真空度高于其機組最佳真空度，就會白白消耗循環水泵的功率而毫無收益，造成了大量綜合廠用電的浪費。

4 采取的措施及方法

(1)供熱開始初期(本年度的10月15日至11月15日、次年的3月15日至4月15日)，2臺機組啟動2臺高速循環水泵，循環水回水上雙塔運行。此時，2臺機組的冷卻水塔還沒有上擋風板，凝汽器水側入口溫度一般為16～20 ℃，因凝汽器水側入口溫度較高，白天負荷為250 MW，2臺機組的真空度一般為-0.093 6 MPa，夜間負荷為210 MW，2臺機組的真空度一般為-0.095 0 MPa左右。為了保證機組在最佳真空運行，采用了2臺高速循環水泵帶2臺機組的運行方式。

圖1 循環水系統的的工作原理

(2)從本年度的11月15日至次年3月15日，此時，室外已開始結冰，冷卻水塔開始上擋風板，用冷卻水塔擋風板控制凝汽器入口溫度在10～15 ℃。要相應減少冷卻水量，2臺機組啟動2臺低速循環水泵，循環水回水上雙塔運行且使凝汽器的真空度接近于最佳真空度-0.095 0 MPa。

(3)在室外溫度下降較多，需要上大量擋風板，以防止掛冰太多，此時凝汽器的水側入口溫度增加到13～17 ℃，這時，要調節2臺機組的LV閥(改變汽輪機的排汽量)的開關位置、在保證熱網供熱溫度及不影響機組負荷的情況下，減小低壓缸的排隊汽量，控制機組的真空度在-0.095 0 MPa。

(4)運行人員應每隔2 h檢查一次清污機，使雜草、填料、小石子等雜物不會進入凝汽器，以免凝汽器水側出入口溫差大，一旦發現凝汽器水側出入口溫差大于規定值，立即清掃凝汽器，以保證凝汽器水側出入口溫差，從而保證凝汽器的真空度在最佳狀態。

(5)供熱期間，膠球沖洗系統每隔5 d投入一次，投入膠球數量是凝汽器冷卻水管數的10%～12%(700～1 400個)，膠球收球率在98%以上，一旦發現使凝汽器端差超過規定范圍，應加大膠球的投入次數，直至凝汽器的端差達到規定值，避免因凝汽器的端差大而影響機組的最佳真空狀態。

在機組供熱運行時(保證供熱溫度、流量滿足要求的情況下)，根據機組負荷的不同，調節LV閥門的開度，對凝汽器的真空度進行調整，具體情況見表1。

表1 LV閥門開度調節對真空度的影響

根據黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司機組供熱管道布置及安裝尺寸計算得出：LV閥管道?1 219 mm，2根?1 000 mm熱網供熱管道。供熱期間，負荷為250 MW的鍋爐主蒸汽流量為960 t/h，再熱蒸汽進入中壓缸的進汽量為747.12 t/h，汽輪機的排汽量為(539.99+31.85) t/h，熱網最大抽汽量(即負荷250 MW時)為500 t/h，(因LV閥最小只能關至30%)所以，排入凝汽器的蒸汽量約為320.12 t/h。因供熱時熱網要求的溫度是±3 ℃，熱網供水流量為±300 t，所以，通過LV閥的調節，保持機組的最佳真空是可行的。在機組供熱運行時(保證供熱溫度、流量滿足要求的情況下)，機組負荷的不變，LV閥門的開度不變，通過拆裝擋風板，改變凝汽器入口冷卻水溫度，對凝汽器真空度產生影響，見表2。

表2 拆裝擋板對真空度的影響

循環水溫度對汽輪機的凝汽器真空度的影響很大，循環水溫度降低以后，白鋼管的平均溫度降低，白鋼管兩側的水膜平均溫度更低，傳熱系數降低，傳熱量減少。另一方面，由于循環水溫度降低，傳熱對數平均溫差增大，傳熱量增加，前者對傳熱的影響小，后者對傳熱的影響比前者大得多。因此，循環水溫度降低以后，總的傳熱量增加，在排汽量一定的情況下，凝汽器的真空度會顯著提高。

5 結論

通過認真分析原因，精心調整，在供熱期間，2臺機運行后,啟動2臺低速循環水泵，將凝汽器的入口溫度控制在12～15 ℃，通過LV閥的調節，改變汽輪機進入凝汽器的蒸汽量,使真空度保持在-0.095 MPa的目標是能夠實現的。這樣，會節約大量的廠用電, 對機組經濟運行也會起到非常重要的作用。

參考文獻：

[1]華中電網有限公司培訓中心.300 MW火電機組集控運行[M].北京:中國電力出版社，2005.

[2]于大江.火電建設工程施工 汽輪機部分[M].北京:中國電力出版社，2008.

[3]吳季蘭.300 MW火力發電機組叢書 汽輪機設備及系統[M].北京:中國電力出版社，2005.

[4]史月濤，丁興武，蓋永光,等.熱電聯產機組技術叢書 汽輪機設備與運行[M].北京:中國電力出版社，2005.

[5]王國清，楊世斌.火力發電工人實用技術問答叢書：汽輪機設備運行技術問答[M].北京:中國電力出版社，2004.

[6]汽輪機運行編委會.火電廠生產人員必讀叢書：汽輪機運行[M].北京:中國電力出版社，2008.

[7]葛兢業.電業工人技術問答叢書：汽輪機檢修技術問答[M].北京:中國電力出版社，2003.

[8]國電太原第一熱電廠.300 MW熱電聯產機組技術叢書：汽輪機及輔助設備[M].北京:中國電力出版社，2004.

[9]華東電業管理局.電業工人技術問答叢書：汽輪機運行技術問答[M].北京:中國電力出版社，1997.

[10]鮑金春.循環水泵雙速電機的節能改造[J].華電技術,2011,33(9):59-60.

[11]金晏海,闞洪.循環水泵的運行方式及節能分析[J].華電技術,2011,33(7):77-78.

[12]智建平,閭亞美.630 MW超臨界機組循環泵雙速節能改造[J].華電技術,2010,32(5):34-37.

[13]侯昭湖,楊建平,石振勤.循環水系統節能改造及運行方式優化[J].華電技術,2010,32(3):73-76.