淺談火電廠循環水系統節能降耗對策

胡為杰

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638000）

0 引言

隨著社會經濟的發展，國家加大污染防治力度，中央環保督察的重點將轉向企業，檢查、執法和問責力度不斷加大，這對公司節能、廢水治理及煙氣排放都提出了更高要求。火電廠為適應新時期發展，必須以節能降耗、提質增效作為企業降低生產經營成本、提高企業競爭力的主要途徑，優化系統布置及設備運行方式，加快推進實施節能技改項目，同時在生產過程中，強化運行對標管理，優化指標管控，內挖潛力，制定電廠煤耗、電耗、水耗、油耗目標控制。在火電廠的運行中，循環水系統是維持機組正常運行的重要組成部分，同時也是主要耗能的部分，其運行狀態直接影響到火電廠經濟性。

1 汽機循環水系統組成及存在問題分析

1.1 循環水系統基本構成

某廠2×330MW 燃煤機組，凝汽器設計為單背壓、單殼體、1 汽室、6 水室。循環水系統由循環水泵、凝汽器、涼水塔等設備組成。設計3 臺循環水泵，其出口為液控蝶閥控制。循環水系統為閉式循環，水源取自渠江。技術規范見表1、表2。

表1 循環水泵技術規范

表2 涼水塔技術規范

1.2 分析火電廠汽機循環水系統現狀分析

目前火電廠循環水系統相關設備的運行能力已基本達到國際先進水平，但是，循環水系統在實際運行中仍然受許多外界因素影響，例如區域豐水期長機組負荷率低、地域季節性環境溫差變化大、人員技術水平偏低、設備管理能力不足等問題，導致系統偏離最佳工況運行。同時，一些火電廠對系統管道網絡性質關注度較低，缺乏對設備潛力深度挖掘利用，即使系統的整體使用效率已基本達到國際水準，由于過于關注單一對象，因此缺乏對系統的優化利用。此外，受外部經濟環境及政策影響，燃料價格人工的增加、區域水電擠壓火電生存空間，致使機組利用小時數降低、國家環保政策日趨嚴厲迫使電廠加大環保投入等，導致火力發電廠資金短缺問題突出，電廠為壓縮投入，對設備系統整體優化水平較低，加上循環水系統本身存在一定的復雜性，短時間內難以順利推進先進化的方案與科學技術。

2 探究火電廠循環水系統運行優化策略

隨著國家大力推進污染防治，中央環保督察的重點將轉向企業，檢查、執法、問責力度不斷加大，火電企業要生存、要發展、要維持企業的正常穩定運行，確保火電廠的經濟效益，就必須順應時代，轉變觀念，以節能降耗、提質增效作為企業降低生產經營成本、提高企業競爭力的主要途徑，高度重視循環水系統的運行狀態，推進系統優化，提高機組效率。

2.1 將循環水泵電機由單速改為雙速控制

循環水系統的作用是為了冷卻汽輪機低壓缸排汽，并在凝汽器內建立真空。在該系統中，循環水泵是關鍵設備，其主要作用是將從水塔淋下的循環水送至凝汽器冷卻水側，循環水吸收汽輪機的排汽熱量后再返回至涼水塔[1]。循環水泵主要有工頻和變頻2 種形式。其中變頻運行方式主要以平移泵特征與變速原理為依據運行。工頻運行方式，就是定速運行，在機組負荷低或季節變化環境溫度低的情況下，機組真空度已接近最佳，提高真空與循環水泵電耗相比已無助于提高機組經濟性，相反還造成廠用電增加，降低整機經濟性[2]。因此，與定速水泵相比，變速水泵在節能與操作的便利性方面占據較大優勢，即使在低負荷情況下仍然可以節約電能。

某廠設計循環水泵為單速控制，在實際運行中從節能管理為出發點，須對設備進行技改，在進行綜合成本核算后，如果改型為變頻控制投資成本較大，回收周期較長。于是采取對其中一臺循環水泵電機（如B 泵）通過改變電機線圈檔位由單速改為雙速控制，即春秋冬季根據機組負荷及真空情況切為低速運行，夏季則改回高速以滿足機組負荷需要。機組運行中循環水泵高速運行電流為159 A，低速運行電流為95 A，經核算節約廠用電約225 kW/h，效果明顯。

2.2 對循環水泵運行方式優化

基于季節環境溫度及機組接帶負荷變化等條件下，對循環水泵運行方式進行研究，利用季節特點以及負荷特點，在保證機組最佳真空前提下，通過修改熱工邏輯實現單泵運行，并試驗不同運行方式下循環水泵的耗能情況，固化運行方式。實際運行中還應充分考慮負荷變化需要的具體時間，做好節點控制，精細調整，避免出現不必要的損失，降低機組綜合廠用電率，主要包括3 點。1）機組低負荷運行，凝汽器排汽喉部溫度低于34℃（或凝汽器壓力低于3.5 kPa）時，運行單臺高速循環水泵。加負荷過程，凝汽器排氣喉部溫度高于35℃（或凝汽器壓力高于4 kPa）時，增啟低速泵，保持一高一低循泵運行。減負荷過程，凝汽器排氣喉部溫度低于32℃（或凝汽器壓力低于3.0 kPa）時，停低速泵，保持單臺高速泵運行。2）2 臺循環水泵運行，停1 臺循環水泵前，注意須先解除循環水泵備用，再進行停泵操作，待停循泵停運正常后再投入循泵備用。期間如發生循環水泵跳閘，應立即手動啟動備用泵運行。控制邏輯如圖1 所示。3）A 或C 循環水泵需計劃檢修前，應先將B 循環水泵由低速改為高速。如A 或C 循環水泵故障緊急停役，則直接啟動B 循環水泵保持一高一低循環水泵運行，低負荷仍保持2 臺循環水泵運行。

圖1 控制邏輯圖

2.3 停機過程中循環水泵運行優化

停機過程中隨著機組負荷降低，低壓缸排汽量持續減少，對循環冷卻水量需求也隨之減少，應及時改變循環水泵運行數量，降低廠用電。因此停機過程中應密切監視負荷、溫度等關鍵參數，控制凝汽器熱源進入量，選擇性的停運部分循環水泵。1）停機過程中，負荷減至循環水溫升低于6℃時，應及時停運1 臺高速循環水泵，直到保留1 臺低速泵運行。2）機組負荷低于100 MW 關閉輔汽至除氧器加熱電動門，機組打閘后即關閉主蒸汽管道至凝汽器疏水門。再熱器抽真空保養結束即關閉再熱蒸汽管道及輔汽系統至凝汽器疏水門。3）真空到0 即停止軸封供汽，關閉所有凝汽器、除氧器蒸汽和疏水門。每隔4 h開啟汽機本體內、外汽缸和導氣管疏水5 min 后關閉。4）機組打閘后除氧器水位控制在低限，如水位過高、水溫超過70℃，禁止向凝汽器溢流，可采取向定排或地溝放水措施。5）汽機轉速到0，投入連續盤車。逐漸降低滑潤油溫度至30℃～35℃。連續盤車投入0.5 h，且冷油器進、出口油溫接近并低于35℃，停運最后1 臺循環水泵。

2.4 對循環水系統運行方式進行優化

四川水電豐富，火電機組在豐水期停備時間較長，應提高備用設備利用率。某廠采用閉式循環水系統，循環水泵將從水塔淋下的循環水送至凝汽器水側，循環水吸收汽輪機的排汽熱量后再返回水塔。循環水從設置在水塔上部的淋水盤處落下，冷空氣從水塔的下部進入水塔，與循環水逆向流動，起到冷卻循環水的作用，在這個過程中如果增加循環水在涼水塔中的冷卻面積，可降低循環水入口水溫，有利于提高凝汽器真空度，提高機組經濟性，優化機組效率。因此通過分析相鄰機組循環水系統布置情況，合理進行優化，將相鄰機組的2 個涼水塔及循環水系統出水管路進行連通，機組一運一備時，2 臺機組的循環水出水及涼水塔實現聯絡運行，從而增大循環水出水冷卻面積，降低循環水入口溫度。

3 結語

經濟發展與環境污染相伴相生，國家全面打響藍天、碧水、凈土保衛戰，加大污染防治力度，環保檢查、執法、問責力度不斷加大，這對公司節能減排提出了更高的要求。因此，在實際生產過程中，火電企業應該高度重視汽機循環水系統的運行狀況，及時解決運行中存在的問題，不斷進行升級改造、優化系統運行，節能降耗、提質增效，以提高企業社會競爭力。