冷卻循環水聯網運行節能技術應用研究

馮亦武，趙明德，李開創

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

冷卻循環水聯網運行節能技術應用研究

馮亦武，趙明德，李開創

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

詳細論述了冷卻循環水水溫對汽輪機組凝汽器真空的影響，結合多臺汽輪機組的電廠實際情況提出了冷卻循環水聯網運行的節能技術措施，為火力發電廠夏季提高機組真空、節能降耗提供了一種新的解決思路。通過一個具體工程應用實例，闡述了冷卻循環水聯網技術的實現方法和注意事項，論證了冷卻循環水聯網節能技術的可行性和經濟性。

冷卻循環水；聯網運行；真空；節能

0　引言

電廠的冷端損失是各個損失環節中最大的一項，如果冷卻塔性能不好，或者是運行不穩定，將會使循環冷卻水的溫度升高，而冷卻水溫的升高將使凝汽器的真空下降，汽輪機組的工作效率下降，從而導致發電煤耗增加，從而影響電廠的經濟性。

目前提高汽輪機組凝汽器真空的方法較多，可采用汽輪機通流改造、凝汽器布管改造、機力通風冷卻塔輔助降溫等方案，但要考慮場地、工期、造價、技術復雜度等影響。

對于汽輪機組較多的電廠，提高汽輪機組真空的方法就不僅僅局限于汽輪機組本身，需要將整個電廠看成一個體系，進行運行優化，實現綜合節能。受電網公司調度影響，裝機容量較大，汽輪機組較多的發電廠，汽輪機組年發電有效利用小時數不高，因此存在汽輪機組負荷率不一致，有高有低，冷卻塔的利用率也是有高有低。有的汽輪機組冷卻塔已經滿負荷運轉，有的汽輪機組冷卻塔才發揮了一半的作用。因此可以將汽輪機組的循環水資源以及冷卻塔的冷卻能力綜合利用起來，利用有富余能力的冷卻塔來分擔一部分冷卻能力不足的冷卻塔的循環水，從而提高后者的真空度，達到節能降耗的作用。對于擁有較多汽輪機組的電廠來講，通過這種循環水聯網來提高汽輪機組真空的技術，投資較少，經濟合理。

1　循環水聯網技術原理介紹

循環水聯網技術是把真空較低機組的高溫循環水，分流一部分，經另外一臺機組冷卻塔冷卻，再回到原冷卻塔塔池，從而降低循環水溫度，已達到提高機組真空的聯網運行節能技術。如圖1所示。1號機組循環水溫度過高，導致機組真空過低，影響機組安全和發電經濟性。單從冷卻塔方面考慮，這說明冷卻塔不能完全冷卻機組循環水，使其達到經濟運行指標參數。這時，如圖虛線所示，增加一根連通管，將1號機組的一部分循環水分到3號機組的冷卻塔上。1號機組循環水上冷卻塔水量減少，下塔的這一部分循環水水溫較改造之前降低；而分到3號機組冷卻塔的循環水利用該塔的未被利用的冷卻能力將水溫降低，再經兩臺機組塔池或前池的連通管回到1號機循環水泵入口。最終循環水水溫降低，提高了機組凝汽器真空度，實現了節能降耗的作用。

圖1　循環水聯網技術原理圖

2　循環水聯網技術在電廠中的應用

2.1循環水聯網條件分析

對某電廠進行循環水聯網運行。該電廠建設有2臺350MW機組，4臺200MW機組。該廠350MW機組冷卻塔周圍建有建筑物與隔音墻，導致其冷卻塔能力嚴重下降。在2014年夏季嚴重的時候，循環水系統的回水溫度高達48.9℃，排汽溫度為55℃，凝汽器真空度為-83.49MPa。現通過對200MW機組循環水的設計參數及歷年運行數據分析，發現200MW機組冷卻塔在處理各自機組循環冷卻水的降溫工作后，冷卻塔還有較多的富裕冷卻能力。若能采取措施將350MW機組循環水系統與200MW機組的循環水系統進行聯網，利用200MW機組冷卻塔處理350MW機組部分循環水的降溫工作，則可以在保證200MW機組經濟與安全運行的情況下，來降低350MW機組循壞冷卻水的溫度，使350MW機組達到經濟與安全性運行。

2.2循環水管道聯網調節

該電廠現有6臺機組，機組之間可以靈活調節，就目前的運行數據來看200MW機組夏季工況下時，其機組真空均較好，350MW機組夏季工況下真空度較差，如下圖所示：

由上圖可知，200MW機組在2014年夏季工況下，真空度較好，最惡劣天氣條件下（7月20日）其真空度約為-90.4kPa，350MW機組在2014年夏季工況時，真空度較差，均在-85～90 kPa之內，最惡劣天氣條件下（7月20日）其真空度降低至-83 kPa，對機組的負荷以及安全型造成了嚴重的影響。

由于減噪防噪的要求，350MW機組冷卻塔周圍已經建設了約半圈的防噪墻，加之目前正在進行機組脫硝增容改造工作，施工區以及建筑區均在350MW機組塔側，進一步造成了350MW機組冷卻塔的進風量的減少，影響了冷卻塔的冷卻能力。經過分析，建筑物的遮擋是造成進風量減少的主要原因，最終導致了冷卻塔出水溫度的升高，機組真空度的升高。

通過200MW機組的運行數據的分析，可知200MW機組的夏季運行工況時真空度較好，凝汽器與循環水換熱溫差較小，冷卻塔冷卻效果較好，經過實驗測算出冷卻塔的冷卻能力為設計值的108%，即冷卻塔的富裕度約為8%。因此可以考慮通過循環水管道聯網將350MW機組部分循環水分流至200MW機組冷卻塔中冷卻降溫，減少350MW機組冷卻塔的冷卻負荷，最終降低350MW機組冷卻塔出水溫度，保證機組真空在安全運行范圍之內。

圖2　350MW機組負荷和真空度對比表

圖3　200MW機組負荷和真空度對比表

采用循環水管道聯網，通過200MW機組冷卻塔分流部分350MW機組冷卻塔冷卻負荷，解決200MW機組真空度偏高的問題，技術難度小，施工周期短，投資少，對機組本身以及冷卻塔均無影響。

2.3循環水管道聯網方案

350MW機組循環泵單機雙泵運行時，流量為41798.2t/h；200MW機組循環泵單機雙泵運行時，流量為26000t/h。根據日常運行報表分析，夏季惡劣工況運行時，均采用單機雙泵的運行模式，故本方案中350MW機組冷卻塔的計算循環水流量取值為41798.2t/h，邊界計算參數見表1。

表1　035MW機組計算邊界參數

當350MW機組冷卻塔分流7248t/h時，冷卻塔出水溫度可降低3℃；此時兩臺220MW機組冷卻塔各分流約3620t/h，兩臺220MW機組冷卻塔出水溫度升高0.52℃。

循環水聯網運行，壓力匹配是至關重要的條件。350MW機組與220MW機組循環泵出口壓力分析見表2。

表2　循環泵出口壓力比較

由上表分析可知，350MW機組循環水出口處的壓力略大于220MW機組循環水出口壓力，有利用350MW機組循環水向220MW機組循環水管道中分流。

2.4環境及經濟效益分析

汽輪發電機組的電廠，冷卻水溫度的下降和熱效率的提高成正比關系［1］，對于中壓機組，冷卻水的溫度每下降1℃，機組效率能夠提高0.47%；對于高壓機組則能提高0.35%；對于核電廠則能提高0.7%［4］。冷卻塔出塔水溫每升高1℃對發電機組效率影響的具體數據，如表3所示。

表3　出塔水溫升高1℃時機組的經濟性變化［2，3］

一臺350MW機組冷卻塔分流7248t/h至兩臺220MW機組冷卻塔時，冷卻塔出水溫度降低3℃，350MW機組煤耗率降低2.22g/kWh，按照機組夏季1800有效利用小時數計算，整個夏季節煤1398.6t；220MW機組冷卻塔出水溫度升高0.52℃，兩臺220MW機組煤耗率均增加0.555g/kWh，按照機組夏季1800有效利用小時數計算，整個夏季多耗煤439.6t。因此，技術改造3結語

后，一個夏季工況運行工況下，整個電廠可節約標煤約959t，減排CO2約2512t，SO2約8.15t，NOx約7.1t。在只需要改變機組運行方式，基本不需要投資的情況下，按標煤600元/t計算，整個夏季節煤收益約57.5萬元。

循環水聯網技術是通過綜合利用多座冷卻塔冷卻能力，降低循環水溫度，提高機組真空的節能技術。通過實際案例應用，證明聯網運行技術在擁有多臺機組的電廠里切實可行，具有良好的節能減排效益。

［1］康松，楊建明，胥建群.汽輪機原理［M］.北京：中國電力出版社，2000.

［2］馮浩，周世祥.循環水冷卻塔節能技改分析［A］.全國火電大機組競賽第11屆年會論文集［C］.2007.

［3］楊劍永，張武.大型機組冷卻塔節能潛力分析［J］.東北電力技術，2010，（6）.

［4］趙振國.冷卻塔［M］.北京：中國水利水電出版社，1996.

Research and Application of the Energy-saving Technology of Keeping the Cooling Water Pipes as a Network

FENG Yi-wu，ZHAO Ming-de，LI Kai-chuang
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Article discusses the influence of the cooling water temperature of steam turbine condenser vacuum.According to the actual situation of power plants with more than one steam turbine，it proposes the energy-saving technology of keeping the cooling water pipes as a network，provides a new energy-saving solution for improving steam turbine condenser vacuum of power plant in the summer.Through a specific project application，it describes the methods and precautions of keeping the cooling water pipes as a network，demonstrates the feasibility and economics of keeping the cooling water pipes as a network.

cooling water；networking；vacuum degree；energy-Saving

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.04.007

TU995

B

2095-3429（2015）04-0025-03

2015-07-06

修回日期：2015-08-18

馮亦武（1983-），男，湖北人，杭州，碩士，工程師；

趙明德（1986-），男，江西人，杭州，碩士，工程師；

李開創（1986-），男，安徽人，杭州，碩士，工程師。