某停運機組閉式水系統(tǒng)運行方式優(yōu)化策略研究及實施

摘要：在進入電力市場改革后，降低發(fā)電機組發(fā)電成本，提高經(jīng)濟效益越來越受到重視，某電廠9F型燃機-汽機聯(lián)合循環(huán)機組配套閉式水系在聯(lián)合循環(huán)機組停運時，閉式水用戶僅為燃機、汽機潤滑油冷油器等，用量少但需要持續(xù)提供閉式水，本文通過對停運機組閉式水系運行方式的優(yōu)化策略研究和實施，降低6kV輔機閉冷泵的能耗，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：閉式水系統(tǒng);閉冷泵;運行優(yōu)化;節(jié)能技術(shù)

1.前言

在火電廠中，機組運行的經(jīng)濟性不僅與主設(shè)備有關(guān)，而且還與輔助設(shè)備的性能與運行方式有關(guān)。其中，閉式水系中閉冷泵的能耗也在發(fā)電廠用電中占相當比例，其功能是向燃氣輪機、汽輪機、鍋爐、發(fā)電機的輔助設(shè)備提供冷卻水。

某電廠為兩套9F型燃機-汽機聯(lián)合循環(huán)機組，閉式水系統(tǒng)采用除鹽水和凝結(jié)水為補水水源，向燃機廠房、汽機廠房、余熱鍋爐島區(qū)域的輔機提供冷卻水，包括回水的冷卻、升壓輸送和調(diào)節(jié)。每套機組配備有兩臺100%容量的閉冷泵、5m3的閉式水箱及兩組板式換熱器，閉式水箱保證了正常運行中閉冷泵入口壓力穩(wěn)定，閉式水經(jīng)閉冷泵升壓后供給各用戶。每套機組閉式水系統(tǒng)獨立運行。

2. 閉式水系統(tǒng)概況

該廠閉式水供應(yīng)用戶有：LCI冷卻器、燃機潤滑油冷卻器、吹掃空氣冷卻器、火焰檢測冷卻器、HPU控制油冷卻器、氫氣干燥器、燃機發(fā)電機氫冷器、汽機潤滑油冷卻器、汽機EH 油冷卻器、凝泵軸承和機械密封冷卻水、汽機發(fā)電機空冷器、汽機高中壓缸貓爪冷卻、化學(xué)取樣冷卻、高中壓給泵機械密封冷卻水、高中壓給泵電機冷卻水、高壓給泵油站冷卻器、高溫風(fēng)機、空壓機及其干燥機。其中，空壓機及其干燥機是兩套機組公用，可以分別由第一、第二套機組供給閉式冷卻水。

機組停運后，燃機、汽機油系統(tǒng)運行，盤車運行，閉式水供應(yīng)用戶主要有燃機潤滑油冷卻器與汽機潤滑油冷卻器，其它用戶隨著機組和輔機的停運可以停止閉式水的供應(yīng)，并且在機組解列半小時后，燃機潤滑油冷油調(diào)及汽機潤滑油冷油調(diào)均只有約1%的開度，隨著燃機及汽機缸溫的冷卻，潤滑油冷油調(diào)的開度僅有百分之零點幾的開度，根據(jù)閥門特性曲線，經(jīng)過冷油調(diào)的冷卻水量很小，僅需很少的閉式水流量就能滿足停運機組的閉式水冷卻要求。

3. 停運機組閉式水系統(tǒng)運行方式優(yōu)化對策研究

3.1閉式水用戶自然冷卻

機組停運后，很小的閉式水流量就能滿足冷卻要求，當燃機、汽機缸溫降至環(huán)境溫度后，閉式水冷卻量降至最低，潤滑油冷油調(diào)開度長時間保持在0%，嘗試停止此時閉式水供給，讓燃機、汽機潤滑油自然散熱，發(fā)現(xiàn)潤滑油溫緩慢上漲，燃機約5小時，汽機約8小時，油溫超過允許值。因此，停運機組閉式水系統(tǒng)停運，油系統(tǒng)僅靠自然冷卻無法滿足冷卻要求。

3.2閉式水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)運行

單機運行時，運行機組燃機潤滑油冷油調(diào)及汽機潤滑油冷油調(diào)開度隨著環(huán)境溫度的變化，開度從11%至100%變化，在環(huán)境溫度與閉式水母管溫度較低潤滑油冷油調(diào)開度較小時，運行機組閉式水量能夠同時滿足運行機組、停運機組冷卻量需求。

空壓機及其干燥機是兩套機組公用，可以由第一套聯(lián)合循環(huán)機組空壓機房/1號爐冷卻水進閥門供給閉式水，再通過空壓機房/1號爐冷卻水回閥門回到第一套聯(lián)合循環(huán)機組閉式水系統(tǒng)，也可以由第二套聯(lián)合循環(huán)機組空壓機房/3號爐冷卻水進閥門供給閉式水，空壓機房/3號爐冷卻水回閥門回到第二套聯(lián)合循環(huán)機組閉式水系統(tǒng)。兩套機組的空壓機房/冷卻水進、空壓機房/冷卻水回閥門在空壓機房閉式水供水母管、回水母管處聯(lián)通，每臺機組側(cè)有自己的供、回水閥門，正常只由一套機組供給閉式水。當空壓機房閉式水由運行機組供給時，在確保運行機組安全運行同時，調(diào)整停運機組側(cè)空壓機房/冷卻水進、空壓機房/冷卻水回閥門，將運行機組側(cè)閉式水引入停運機組側(cè)閉式水系統(tǒng)，建立循環(huán)，優(yōu)化停運機組閉式水運行方式，從而可以停止停運機組閉冷泵的運行，達到節(jié)能降耗的目的。

4. 停運機組閉式水系統(tǒng)運行方式優(yōu)化對策實施

對策實施時以1/2號機組運行、3/4號機組備用，兩套機組閉式水系統(tǒng)正常運行，空壓機房閉式水由1/2號機組供給為例。對策實施期間集控室指定一名運行人員負責1/2號機組的閉式水系統(tǒng)盤上操作和監(jiān)視運行機組燃機、汽機潤滑油油溫，監(jiān)視閉式水水箱及其它閉式水用戶溫度變化情況;對策實施期間空壓機房留一名運行人員監(jiān)視空壓機出口溫度;對策實施前維護人員在空壓機房/爐3冷卻水進、回閥門處搭好腳手架，對策實施期間該處留一名運行人員負責空壓機房/爐3冷卻水進、回閥門操作。閉式水操作調(diào)整應(yīng)當以運行機組優(yōu)先，確保運行機組安全運行。

4.1停運機組閉式水大用戶隔絕

1/2號機組單臺閉冷泵帶動1/2號機組、3/4號機組閉式水系統(tǒng)會造成1/2號機組閉式水用戶冷卻水壓力、流量降低，冷卻效果下降，而3/4號機組停運，閉式水用戶大多無需冷卻，因此，兩套機組閉式水系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)前需將3/4號機組的閉式水大用戶隔絕，確保閉式水系統(tǒng)壓力能夠滿足1/2號機組閉式水用戶冷卻要求。而燃機的氫冷器閉式水流量占閉式水總流量的31%，汽機發(fā)電機空冷器閉式水流量占閉式水總流量的13.7%，鍋爐島閉式水流量占閉式水總流量的5%，均須隔離。再除去燃機冷油器、汽機冷油器、空壓機及干燥機外，3/4號機組其它閉式水用戶流量很小，為減少操作量，其它小用戶不隔離。

隔絕停運機組大用戶時，值班員注意3/4號機組閉式水壓力，開啟并調(diào)整機4/閉式水再循環(huán)調(diào)，維持3/4號機組閉式水系統(tǒng)壓力，防止超壓。

4.2閉式水由分列運行改聯(lián)絡(luò)運行

1/2號機組閉式水供3/4號機組閉式水聯(lián)絡(luò)運行，操作中注意1/2號機組閉式水母管壓力不低于0.37MPa、閉冷箱水位不低于700mm，空壓機出口溫度不超過90℃。檢查1/2號機組運行正常，閉式水母管壓力超過0.40MPa，閉冷箱水位補至1200mm，兩臺閉式水熱交換器均投入運行。檢查3/4號機組已停運，各閉式水用戶溫度正常，除空壓機房、燃機和汽機潤滑油外其余用戶已不需要冷卻。調(diào)節(jié)3/4號機組閉式水母管壓力，使其高于1/2號機組閉式水母管壓力0.01MPa。檢查3/4號機組HPU控制油泵、EH油泵、高壓給泵稀油站潤滑油泵已停運。手動關(guān)閉機4/發(fā)電機空冷溫控調(diào)，關(guān)閉爐3/閉冷進總，關(guān)閉氫冷器3A/冷進、氫冷器3B/冷進、氫冷器3C/冷進、氫冷器3D/冷進，調(diào)整機4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。檢查空壓機房/爐1冷卻水進、回全開。解除4號機備用閉冷泵聯(lián)鎖，關(guān)閉機4/閉冷箱出，停運運行閉冷泵，關(guān)閉機4/閉式水再循環(huán)調(diào)。關(guān)閉閉冷泵4A/進水、閉冷泵4B/進水。就地手動緩慢開啟空壓機房/爐3冷卻水回至5%，緩慢開啟空壓機房/爐3冷卻水進至5%，監(jiān)視好1/2號機組閉冷箱水位，若異常下降則立即關(guān)閉閥門。微開機3/燃機閉式水回母氫冷器前空、機3/燃機閉式水供母氫冷器前空排氣，無空氣后關(guān)閉。就地手動緩慢交替開啟空壓機房/爐3冷卻水回和冷卻水進至20%，監(jiān)視好1/2號機組閉冷箱水位，若異常下降則立即關(guān)閉閥門，若機1/潤滑油冷油調(diào)開度到100%及時增開機力塔風(fēng)機并交替關(guān)小空壓機房/爐3冷卻水回和冷卻水進。操作完畢，全面檢查兩套機組閉式水系統(tǒng)正常。

4.3閉式水聯(lián)絡(luò)運行分析

根據(jù)廠家資料，明確閉式水用戶溫度限定值如下：運行機組燃機潤滑油溫≤60℃，高壓給泵稀油站供油溫度≤46℃，備用機組燃機潤滑油溫≤39℃，空壓機加載運行時排氣溫度≤92℃，設(shè)備能夠連續(xù)安全運行。

1/2號機組閉式水供3/4號機組閉式水聯(lián)絡(luò)運行后發(fā)現(xiàn)，1/2號機組閉式水出水溫度、汽機潤滑油冷油器閉式水調(diào)門開度、燃機潤滑油冷油器調(diào)開度、高壓給泵稀油站溫度都有略微的上漲趨勢，但未超限，隨著環(huán)境溫度的不斷上升，統(tǒng)計閉式水聯(lián)絡(luò)運行時數(shù)據(jù)，當環(huán)境溫度達到32℃以上時，開式水運行方式及機力塔風(fēng)機已無調(diào)整手段（高速循泵、6臺機力塔風(fēng)機時），循進溫度較高且增開開冷泵后運行機組閉冷水出母溫度≥34℃時，稀油站溫度達到了46.5℃，燃機潤滑油冷油器調(diào)開度為100%，需將閉式水聯(lián)絡(luò)運行改分列運行，來保證運行機組的安全穩(wěn)定。

4.4閉式水聯(lián)絡(luò)運行改分列運行

1/2號機組供兩套聯(lián)合循環(huán)機組閉式水聯(lián)絡(luò)運行改分列運行，操作中注意1/2號機組閉式水母管壓力不低于0.37MPa、閉冷箱水位不低于700mm，空壓機出口溫度不超過90℃。檢查1/2號機組運行正常，閉式水母管壓力正常，閉冷箱水位補至1200mm，兩臺閉式水熱交換器均投入運行。檢查3/4號機組已停運，閉式水熱交換器至少一臺均投入運行。檢查空壓機房/爐1冷卻水進、回全開。就地手動交替關(guān)閉空壓機房/爐3冷卻水進和冷卻水回至0%，監(jiān)視好1/2號機組閉式水母管壓力及閉冷箱水位，若異常下降則立即恢復(fù)閥門。開啟閉冷泵4A/進水、閉冷泵4B/進水，啟動4號汽機閉冷泵，開啟機4/閉冷箱出，調(diào)節(jié)機4/閉式水再循環(huán)調(diào)，調(diào)整閉式水母管壓力。開啟機4/開冷泵旁，開啟氫冷器3A/冷進、氫冷器3B/冷進、氫冷器3C/冷進、氫冷器3D/冷進，調(diào)整機4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。開啟爐3/閉冷進總，調(diào)整機4/閉式水再循環(huán)調(diào)維持閉式水母管壓力不變。機4/發(fā)電機空冷溫控調(diào)投入自動，關(guān)閉機4/閉式水再循環(huán)調(diào)。觀察閉式水壓力正常后投入4號機備用閉冷泵聯(lián)鎖。操作完畢，全面檢查兩套機組閉式水系統(tǒng)正常。

5. 效果檢查

閉式水由分列運行改聯(lián)絡(luò)運行，優(yōu)化了停運機組閉式水運行方式，停止停運機組閉冷泵的運行，達到節(jié)能降耗的目的。全年累計省電87.5萬KWh，降低廠用電率約0.023%，有效的減少了生產(chǎn)成本及能源的消耗，促進企業(yè)的提質(zhì)增效。

參考資料：

[1]《大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書設(shè)備及系統(tǒng)分冊》中國電力出版社2009.9

[2]郭光， 祝鵬杰， 郭國慶. 汽輪機輔機運行優(yōu)化和節(jié)能技術(shù)探討[J]. 南方農(nóng)機， 2016（s1）：253-253.

[3]劉振盛. 汽輪機輔機運行優(yōu)化和節(jié)能技術(shù)探討[J]. 中國機械， 2015（10）：83-84.

作者簡介：居艷勇（1988-），男，江蘇南通人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：發(fā)電廠集控運行。