某電廠660MW 機組停機后閉冷水系統運行方式優化

李田

（望亭發電廠，江蘇 蘇州 215155）

某電廠建設有兩臺660MW 超超臨界燃煤機組分別于2009 年和2010 年投產。投產以來，閉冷水系統除夏季外，其余時間段由于開冷水溫度較低，使閉冷水溫度同步降低，因此用戶對閉冷水需求量減少，運行時均需不同程度地關小閉冷水母管壓力調節閥進行節流調節，說明此時閉冷水存在富余量，在此運行方式下運行會造成一定程度的能量損失。

且近年來隨著新能源發電量及省外特高壓供電量持續增加，該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組停運次數逐漸增加，經常性單機運行。在機組停運后，由于汽輪機內部金屬溫度較高，為了避免汽缸及轉子上下部分溫差增大導致設備變形彎曲損壞，因此必須保持盤車運行直至汽輪機內部金屬溫度低于100℃，在此期間頂軸油系統、潤滑油系統、密封油系統均無法停運，此時需一小部分的閉冷水冷卻上述用戶。為供給這一小部分閉冷水，需保持一臺閉冷泵連續運行，耗費大量電能。

因此，在該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組閉冷水系統上存在節能需求與空間，可以考慮研究措施調節閉冷水系統運行方式，從而節約閉冷泵耗電量，提高經濟性。

一、系統概述

某電廠建有兩臺660MW 超超臨界燃煤機組，分別于2009 年和2010 年投產并命名為3 號機組和4 號機組。每臺機組配置有獨立的閉冷水系統，系統各自配置有兩臺100%容量的閉冷泵，一運一備，兩組100%容量的閉冷器，一運一備，系統同時設置有一只高位布置的膨脹水箱對系統進行連續補水。

為了簡化系統和管道布置，每臺機組閉冷水系統母管壓力統一，滿足所有冷卻水用戶的需求，同時在閉冷水系統閉冷器出口閉冷水母管上設置有壓力調節閥，用于在不同工況下調節閉冷水母管壓力和流量。由于部分用戶對溫度調節要求較高，例如氫氣、靜冷水、主機潤滑油、主機密封油、給泵潤滑油等，為其各自設置有獨立的調整門調節，分別控制各自用戶溫度。

閉冷水系統的閉冷泵型號為KQSN600-N13/631，設計流量2475m3/h，閉冷泵電機型號為YKK450-6，額定功率為450KW，電壓等級為6KV，額定電流為52.8A。

二、閉冷水系統運行現狀及優化方案分析

（一）運行現狀分析

該電廠660MW 超超臨界燃煤機組閉冷水系統設計時，配置有兩臺100%容量的閉冷泵，要求單泵運行時能夠滿足夏季工況要求，并且針對不同工況可以通過調節母管壓力調節閥，滿足閉冷水用戶需求。

通過對全年機組閉冷水系統參數進行分析發現（見圖一），全年除6-9月由于氣溫較高造成循環水溫度較高，導致開冷水溫度高于設計水溫之外，其余時間段開冷水溫度均低于甚至遠低于設計水溫，此時閉冷水溫度也低于設計值。由于閉冷水溫度降低，其用戶對冷卻水需求量也同步降低，因此需不同程度地關小閉冷水母管壓力調節閥，造成節流損失。

（圖一 閉冷水系統全年調節閥開度變化趨勢圖）

由于近年來國家大力發展新能源發電，新能源發電量逐漸增加，且隨著特高壓直流輸電線路的逐步鋪設，省外特高壓輸電量逐漸增加，在兩者共同影響之下，燃煤機組利用小時數明顯逐漸降低，該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組停運次數逐漸增加，經常性單機運行，統計近3 年機組停運次數（如表一所示）：

（表一 某電廠近3 年兩臺660MW 機組停運次數）

根據統計數據，近年來該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組停運次數逐漸增加，但其中僅一次于6-9 月期間停運。

在機組停運后，由于汽輪機內部金屬溫度較高，為避免汽缸及轉子上下部分溫差增大導致設備變形彎曲損壞，因此必須保持盤車運行直至汽輪機內部金屬溫度低于100℃，此時汽輪機頂軸油系統、潤滑油系統、密封油系統均無法停用，因此閉冷水系統也無法停用。此時閉冷水的作用主要為兩點：1、帶走由潤滑油帶出的汽輪機內的熱量；2、帶走油系統自身運行產生的熱量。帶走這些熱量雖然僅需很小一部分的閉冷水，但是仍然需要運行一臺閉冷泵。

機組停運直至汽輪機內部金屬溫度低于100℃可以停運盤車需要較長時間，該電廠660MW 超超臨界燃煤機組投運至今平均每次需12 天時間方可停運盤車，在此期間閉冷水系統需要保持一臺閉冷泵運行，耗費了大量電能。

（二）優化方案分析

機組停運期間閉冷水系統用量需求較小，而運行機組在全年除6-9 月外均有一定的富余量，同時由于電網迎峰度夏需要，機組停運一般不安排6-9，因此在機組停運后此時鄰機閉冷水基本存在富余量，可以考慮由相鄰運行機組供停運機組閉冷水。通過對系統進行研究發現該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組配置有一套公用的壓縮空氣系統，其中壓縮空氣干燥器冷卻水水源分別取自兩臺機組閉冷水，在此處兩臺機組閉冷水系統可以相互連通。

經過分析，在一臺機組停運期間，可以考慮將停運機組閉冷水水源切至相鄰運行機組供，從而可以停用本機閉冷泵，節約用電量。

三、運行試驗方案

利用4 號機組停機機會，對閉冷水系統進行試驗，將停運機組閉冷水水源切至相鄰運行機組供，并收集相關數據，分析運行機組閉冷水系統是否受到影響，停運機組頂軸油系統、潤滑油系統、密封油系統是否能夠維持正常運行。

（一）系統流程

系統示意圖（如圖二所示），3 號機組閉冷水通過機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進A、機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進B 至4 號機組閉冷水進水母管，再通過機側用戶后至4 號機組閉冷水回水母管，通過機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回B、機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回A 至3 號機組閉冷水回水母管。

圖二 閉冷水系統示意圖

（二）試驗步驟

（1）4 號機組停機后，機側、爐側閉冷水系統按照正常方式運行，壓縮空氣干燥器冷卻水切至3 號機組閉冷水供。

（2）隔絕部分設備閉冷水，僅保留4 號機組頂軸油系統、潤滑油系統、密封油系統、氫氣冷卻系統、發電機定子冷卻水系統閉冷水運行，隨后停用閉冷泵。

（3）緩慢開足機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷進B，注意3 號機組閉冷水母管壓力無變化。

（4）緩慢開足機3、4/壓縮空氣干燥器閉冷回B，注意3 號機組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa。

（5）將4 號機組閉冷水切至3 號機組閉冷水供，期間注意3 號機組閉冷水系統無異常，否則恢復操作，保證3 號機組正常運行。

（6）緩慢開大機4/冷油器調溫、機4/密封油調溫，注意3 號機組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa，閉冷箱補水正常。

（7）緩慢開大氫冷器4A/調溫、氫冷器4B/調溫、機4/定冷器調溫，注意3 號機組閉冷水母管壓力不低于0.6MPa，閉冷箱補水正常。

（三）試驗結果

本次試驗安排在10 月執行，試驗時環境氣象溫度22℃,3 號機組負荷500MW。

將4 號機組閉冷泵停用、閉冷水由3 號機組閉冷水供后，3 號機組閉冷水母管壓力維持在0.65MPa 無變化，母管壓力調節閥開度由40%增大至45%，閉冷水溫度無變化。由于氣泵房壓縮空氣干燥器冷卻水管徑較小，因此其壓力由0.53Mpa 降低至0.47Mpa，但壓縮空氣干燥器無異常能夠連續正常運行。4 號機組閉冷水母管壓力能夠達到0.47MPa，此時潤滑油冷油器、密封油冷油器、氫冷器、定冷器均處于投用狀態，頂軸油、潤滑油、密封油、氫氣、發電機定子冷卻水溫度均正常。

4 號機組閉冷水水源切換成功后，直至盤車停用，在此期間的12 天時間，4 號機組閉冷水一直保持由3 號機組供給。在此期間環境氣象溫度處于18-26℃之間,3 號機組負荷在330-660MW 之間波動，3 號機組閉冷水母管壓力調節閥開度最大不超過60%，兩臺機組閉冷水系統參數均無異常。

四、優化運行方案

根據試驗結果，該電廠660MW 超超臨界燃煤機組在停運后，閉冷水可以由相鄰運行機組通過壓縮空氣干燥器冷卻水管供，且能夠滿足頂軸油系統、潤滑油系統、密封油系統、氫氣冷卻系統、發電機定子冷卻水系統運行。因此該電廠制定閉冷水系統節能運行規定，在全年除6-9 月之外，其余時間段機組停運后，將本機閉冷泵停運，閉冷水由相鄰運行機組供。

五、經濟性分析

綜上分析，在保證安全的前提下，該電廠在全年除6-9 月外時間段、660MW 超超臨界燃煤機組停運期間，采用鄰機閉冷水通過壓縮空氣干燥器冷卻水管供本機閉冷水。通過此優化運行，每次機組停運后可停用本機閉冷泵。按照閉冷泵功率450KW，機組年均停機8 次，每次停機盤車需運行12 天計算：

年均節約廠用電Q=Pt=450*24*12*8=1036800KW.h

按照當前上網電價0.391 元/KW.h 計算

年均節約電費=Q*0.391=40.5 萬元

結語：該電廠兩臺660MW 超超臨界燃煤機組閉冷水系統配置有兩臺100%容量的閉冷泵，單泵運行時能夠滿足夏季工況要求，其余時間段有不同程度富余量，且由于近年來新能源發電量及省外特高壓供電量增加，兩臺660MW 超超臨界燃煤機組停運次數增加，單機運行時長增加，對閉冷水系統節能存在需求與空間。通過此次停機后運行方式優化，在不進行設備改造的基礎上，將停運機組閉冷泵停用，由相鄰運行機組供停運機組閉冷水，顯著降低閉冷泵電耗，節能效果明顯。