循環水泵運行方式優化

婁衛星

(鶴壁豐鶴發電有限責任公司，河南 鶴壁 458008)

0 引言

循環水泵是電廠主要耗能設備之一，鶴壁豐鶴發電有限責任公司2臺600 MW機組的循環水泵耗電量占廠用電量的15%～25%，占發電量的0.5%～1.3%。在電廠嚴峻的經營壓力下，試驗研究循環水泵的最佳運行方式意義重大。該公司技術人員收集整理不同負荷和循環水溫下循環水泵的啟、停數據，以耗差分析理論為基礎，找到電廠容易實現的循環水泵運行方式優化方法。

1 循環水泵運行經濟性的影響因素

循環水泵最佳運行方式的確定，取決于循環水溫度、機組負荷、機組熱力特性、機組極限背壓、凝汽器換熱系數、循環水泵特性以及上網單價、標煤單價等諸多因素。單純從提高機組熱經濟性方面考慮，影響循環水泵經濟性主要有以下幾個方面。

(1)降低排汽壓力可以減少機組的冷源損失，提高機組的循環效率。但隨著排汽壓力的下降，排汽比容增加，排汽余速損失會逐漸增大，當排汽壓力低于機組的極限背壓時，汽輪機的做功反而會降低。

(2)循環水流量增加會提高機組真空度，提高機組效率。但增加循環水量意味著循環水泵功耗也會相應增加，這樣會部分或全部抵消真空度升高帶來的收益。

(3)在一定的循環水進水溫度和流量下，汽輪機排汽壓力受汽輪發電機組的熱力特性、凝汽器的清潔程度、真空系統嚴密性等多種因素的影響，在不同的負荷下，相同的排汽壓力對汽輪發電機組功率的影響是不同的。

2 優化的理論依據及方法

煤炭市場價格波動頻繁，導致推算出的供電煤耗最低的循環水泵運行方式卻并不一定利潤最高。因此，從節能減排政策方面考慮，以達到最佳供電煤耗為目標進行優化。

2.1 試驗數據的采集

在一定的循環水進水溫度及負荷條件下，利用試驗方法得到不同循環水流量、不同循環水溫度、不同機組負荷下的排汽壓力。至少要采集從冬天到夏天大約6個月時間里不同工況的數據。

2.2 耗差分析理論

發電廠熱力系統是一個復雜的、多變量的非線性系統，數學上非線性系統求解相對比較困難，尚無通用的解決方法。以系統工程的觀點,促使偏離設計工況運行的各種原因稱為擾動，擾動可以是單一的，也可以是多種擾動同時存在。進一步假定擾動為不影響機組工作流程的小擾動，則可以大大簡化計算分析過程。

2.3 優化方法

收集1個大氣環境溫度變化周期里備用循環水泵啟停前/后的循環水溫度、真空度(或排汽壓力)、負荷等數據；由于備用循環水泵啟停會改變原運行水泵的電流，所以還需要收集單個循環水泵運行時的電機功率和2臺循環水泵同時運行時的電動機功率之和。先按循環水泵啟停前、后真空度變化情況在廠家提供的機組效率曲線上進行查找，得出機組效率的相對變化量；再將循環水泵啟停前、后的電動機功率與發電負荷相比，得出循環水泵啟停前、后廠用電率的相對變化量；最后，按耗差分析原理，將兩者都作為對機組供電煤耗影響的小擾動，兩者進行代數相加后則可得出收益變化量；按收益變化量來判斷當前運行工況是否有利于節能降耗。

3 試驗的實施

鶴壁豐鶴發電有限責任公司2011年10月至2012年3月共6個月的循環水泵啟停前、后相關參數平均值統計結果見表1。

表1 2011年10月至2012年3月循環水泵啟停前、后相關參數平均值

按制造廠提供的真空度與熱耗率的關系曲線(如圖1所示)，查出表1中循環水泵啟停前、后熱耗率的變化情況并統計列表。

圖1 真空度對汽輪機熱耗率修正曲線

將機組循環水泵啟停前、后廠用電率變化情況與熱耗率變化情況進行代數相加，得出循環水泵啟停前、后的收益變化。考慮到儀表精度和統計誤差，將收益小于真空表計誤差對應的熱耗率相對變化量作為臨界值，然后以循環水進口水溫為縱坐標、負荷為橫坐標列成二維表格，按統計得出的收益變化情況對二維表格進行填充，如圖2所示。

圖2 不同工況下循環水泵運行經濟性

從圖2中臨界區表格的連線可以確定備用循環水泵的啟停規則，用廠級監控管理系統(SIS)制作循環水泵啟停指導程序，指導運行人員按要求實現循環水泵的及時啟停，達到節能優化的目的。

4 效果評估

按照上述試驗結果制訂出新的循環水泵啟停規則，2012年鶴壁豐鶴發電有限責任公司循環水泵耗電率從2011年的0.99%下降至 0.87%，而平均真空度與2011年基本持平，分別為94.73%和94.79%，節能效果顯著。

參考文獻：

[1]李青，張興營，徐光照.火力發電廠生產指標管理手冊[M].北京：中國電力出版社，2007.