開式水系統(tǒng)的優(yōu)化與改造

薛旻

摘 要：為解決華潤電力（常熟）有限公司3號機組開式水系統(tǒng)設(shè)計不合理、運行能耗偏高的問題，通過對不同季節(jié)下運行工況的分析，確定并實施了開式水系統(tǒng)加裝旁路、供主機冷油器及真空泵冷卻水系統(tǒng)加裝管道升壓泵的優(yōu)化改造方案，取得了良好的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：開式冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能優(yōu)化；循環(huán)水

1 概述

華潤電力（常熟）有限公司3號機組為東方汽輪機廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力汽輪機組（型號CLN 600-24.2/538/566），是典型的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機組。

該機組配置有兩臺循環(huán)水泵，兩臺開式冷卻水泵，而開式冷卻水系統(tǒng)采用水質(zhì)較差、流量較大的循環(huán)水（長江水）作為工質(zhì)向撈渣機、閉冷水熱交換器、主機潤滑油冷卻器以及汽室真空泵冷卻器等設(shè)備提供冷卻水，冷卻各設(shè)備后再排至循環(huán)水排水管（排至長江）。

2 改造前存在的問題

該機組的開式水源取自凝汽器循環(huán)水入口處，回水回至凝汽器循環(huán)水出口。改造前，該機組開式水系統(tǒng)存在能耗偏高、系統(tǒng)運行方式不合理的問題，具體體現(xiàn)為：

（1）冬季，長江水溫較低，機組單臺循環(huán)水泵運行即可維持較高的凝汽器真空，且閉冷水熱交換器也不需要冷卻水。在此工況下，若不啟動開式冷卻水泵，由于該工況下循環(huán)水壓頭較低（凝汽器入口在0.05MPa左右），而主機冷油器位置相對較高（6m），不能滿足運行要求；若啟動開式冷卻水泵運行，實際上冬季開式泵的用戶僅為汽室真空泵和主機冷油器，且此時實際所需冷卻水量很小，導(dǎo)致機組能耗偏高，不經(jīng)濟。

（2）夏季，長江水溫較高，由于汽室真空泵冷卻器、主機冷油器相對冷卻效果較差，在高溫天氣，常常需要采用增開一臺開式冷卻水泵的方式來保證主機油冷卻器以及汽室真空泵的冷卻效果。而由于該機組的閉式冷卻器具有較大的設(shè)計余量，增開一臺開式冷卻水泵增加了能耗，造成不必要的能源浪費。

3 改造方案

通過對于系統(tǒng)及機組運行方式的研究，確定系統(tǒng)存在的核心問題是：無論冬季還是夏季，供主機冷油器及汽室真空泵所需的冷卻水壓力要大于閉冷水熱交換器，而實際運行中，由于受系統(tǒng)的實際布置方式及沿程阻力的影響，開式水供主機冷油器及汽室真空泵的冷卻水壓力要小于閉冷水熱交換器。因此，系統(tǒng)優(yōu)化改造的思路是，在提高開式水供主機冷油器及汽室真空泵冷卻水壓力的前提下，盡可能地節(jié)能降耗。

根據(jù)原有開式水系統(tǒng)的實際布置和運行情況，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在保證開式水系統(tǒng)維持正?？煽窟\行的前提下，為使開式水系統(tǒng)更趨合理、可靠和經(jīng)濟運行，我司通過分析、論證，最終采用了開式水系統(tǒng)加裝旁路、供主機冷油器及真空泵冷卻水系統(tǒng)加裝管道升壓泵的改造方式。改造前后系統(tǒng)如圖1所示。

增壓泵選型如表1所示，根據(jù)機組的設(shè)計參數(shù)，主機冷油器和汽室真空泵冷卻器設(shè)計流量共為575t/h，因此選用流量為600t/h的水泵可滿足使用要求。

在開式水系統(tǒng)中，增加開式水泵旁路系統(tǒng)，并且在供真空泵冷卻器及主機冷油器管路上增加一臺離心式升壓泵，直供主機冷油器和真空泵冷卻器。

改造后系統(tǒng)的運行方式如下：

（1）冬季，在保證閉式水交換器冷卻水量的前提下，停運開式冷卻水泵，開式冷卻水走旁路，開式水直接為閉式水交換器供水，新增加的離心泵為主機冷油器和真空泵冷卻器提供冷卻水，以滿足主機冷油器的冷卻要求。由于新增升壓泵只需為少量的開式水提供升壓作用，運行能耗較開式冷卻水泵低很多，這種“以大換小”的運行方式，起到了較好的節(jié)能效果。

（2）夏季，長江水溫較高時，原先需要運行兩臺開式冷卻水泵，從而保證主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果。改造后，當(dāng)單臺開式冷卻水泵無法保證主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果時，可以通過增開升壓泵來增強供主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果，避免了兩臺開式冷卻水泵同時進(jìn)行這種既不經(jīng)濟更不安全的運行方式。

4 改造后經(jīng)濟性分析

4.1 改造成本

考慮設(shè)備、管材及人工成本費，該方案的改造費用約為11萬元。

4.2 改造后節(jié)約的用電成本

按每年停用開式水泵120天計算，每年節(jié)約用電情況如下：

開式冷卻水泵實際運行電流為221A，功率為1.732×0.38×221×0.8=116.36 kW，每年節(jié)約電量為（116.36-28.6）×24×120=252 748.8 kW·h。按1 kW·h電量0.458元計算，年節(jié)約費用為252 748.8×0.458=115 759元。

根據(jù)以上計算，實施改造后，機組每年節(jié)約用電費用約11.58萬元，并且投用當(dāng)年即可收回改造成本，同時，還節(jié)約了開式水泵的日常檢修維護(hù)費用，具有較高的經(jīng)濟價值。

5 結(jié)論

通過對機組開式水系統(tǒng)的優(yōu)化與改造，在保證系統(tǒng)安全運行的前提下，也給機組帶來了顯著的經(jīng)濟效益，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。同時，經(jīng)過改造后，延長了設(shè)備的使用周期，節(jié)約了設(shè)備的檢修和維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：華潤電力（常熟）有限公司）