閉式冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化研究

陳躍明，秦攀

（1.浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201；2.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

閉式冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化研究

陳躍明1，秦攀2

（1.浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201；2.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

針對嘉興發(fā)電廠1號機組閉式冷卻水系統(tǒng)在運行中存在的問題，對閉式冷卻水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化進行分析研究，提出了增加1臺小容量閉式冷卻水泵的改造措施，實施后取得了良好的節(jié)能效果。

閉式冷卻水；節(jié)能；優(yōu)化；小容量閉式冷卻水泵

1 閉式冷卻水系統(tǒng)存在的問題

浙江浙能嘉興發(fā)電有限公司1號機組采用上海汽輪機廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機。機組設(shè)計采用閉式冷卻水系統(tǒng)，主要功能是為機組輔助設(shè)備提供充足的冷卻水，同時相應(yīng)配置開式水系統(tǒng)，開式水經(jīng)水水交換器冷卻閉式冷卻水，冷卻后的閉式冷卻水直接供各閉式冷卻水用戶[1]。

閉式冷卻水系統(tǒng)包括2臺全容量的閉式冷卻水泵、2臺全容量的水水交換器、1個膨脹水箱等設(shè)備。全容量閉式冷卻水泵型號為20SH-9A，轉(zhuǎn)速970 r/min，流量1 908 m3/h，揚程49 m，功率380 kW，電壓6 kV。

在機組的實際運行中，因夏季與冬季氣溫相差較大，各閉式冷卻水用戶對冷卻水的用量要求也相差較大。夏季工況下，閉式冷卻水泵基本在額定出力下運行，隨著環(huán)境和海水溫度的下降，閉式冷卻水溫度和各用戶流量也隨之下降。1號機組閉式冷卻水泵在不同季節(jié)的運行參數(shù)見表1。

表1 改造前1號機組閉式冷卻水泵運行參數(shù)

從表1可以看出，夏季工況下閉式冷卻水泵基本在額定出力下運行，閉式冷卻水壓力調(diào)節(jié)閥基本保持全開狀態(tài)；而在非夏季工況下閉式冷卻水壓力調(diào)閥開度較小，閉式冷卻水母管壓力較高，閉式冷卻水節(jié)流損失較大，同時閉式冷卻水各用戶的冷卻水也存在較大的節(jié)流。一年中海水溫度在6～31℃之間變化，對應(yīng)的閉式冷卻水溫度變化幅度達9～33℃，因此造成不同季節(jié)閉式冷卻水流量有巨大差異，特別是在冬季工況，閉式冷卻水溫度達到低限，而水泵的耗電量并不會下降多少，因此冬季閉式冷卻水泵的節(jié)流損失相當大，泵的效率也最低，造成了很大的電能浪費。同時因系統(tǒng)在較高壓力下運行，加快了各調(diào)節(jié)閥的磨損，泵體的泄漏也隨之增加。

2 節(jié)能優(yōu)化可行性分析

該廠1號機組閉式冷卻水泵為SH型單級雙吸式離心水泵，其性能曲線如圖1所示。在額定出力時泵的效率為75%，隨著閉式冷卻水流量的下降，泵的效率下降明顯，因此在非夏季工況時，閉式冷卻水溫度較低、流量較小，閉式冷卻水系統(tǒng)的能量損耗大大增加。

圖1 閉式冷卻水泵性能曲線

若增加1臺容量較小的閉式冷卻水泵，以滿足非夏季工況閉式冷卻水用戶的流量需要，減少閉式冷卻水節(jié)流損失，提高閉式冷卻水泵效率，將有助于減少閉式冷卻水泵耗電量和降低設(shè)備磨損，達到節(jié)能降耗目的。

小容量閉式冷卻水泵選型時，要充分兼顧揚程和流量要求。首先，小泵的揚程要滿足高點用戶——爐水泵的需要，以夏季工況下當閉式冷卻水壓力降至0.55 MPa后爐水泵出現(xiàn)溫度高報警為基準，選定泵的揚程在35 m左右；其次泵的流量要滿足各用戶非夏季工況的需要。但流量不能太大，否則閉式冷卻水系統(tǒng)節(jié)流損失會較大，達不到節(jié)能效果。因此對于小容量閉式冷卻水泵的合理選型是本次節(jié)能優(yōu)化的重點。

根據(jù)閉式冷卻水系統(tǒng)主要參數(shù)一年變化情況，初步選定小容量閉式冷卻水泵型號為350S-44，轉(zhuǎn)速1 450 r/min，設(shè)計流量1 450 m3/h，揚程36 m，功率187 kW。預計每年連續(xù)運行8～9個月。

3 節(jié)能優(yōu)化的實施

3.1 閉式冷卻水泵C現(xiàn)場布置

加裝的小容量閉式冷卻水泵命名為閉式冷卻水泵C。加裝閉式冷卻水泵C后的系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 增設(shè)閉式冷卻水泵C后的系統(tǒng)

將閉式冷卻水泵B北側(cè)的主機冷油器冷卻水調(diào)節(jié)站整體垂直移位至6.3 m層，空出區(qū)域用于安裝閉式冷卻水泵C。閉式冷卻水泵C配置進出口電動閥和進口濾網(wǎng)。電機為ABB產(chǎn)的380 V低壓電動機250 kW，電源取自380 V公用A段。

3.2 運行方式調(diào)整

利用當年9—10月份1號機組B級檢修機會，按項目要求對閉式冷卻水系統(tǒng)實施節(jié)能優(yōu)化改造。根據(jù)實際運行情況，閉式冷卻水系統(tǒng)降壓運行，控制閉式冷卻水母管壓力為0.55 MPa，比改造前的壓力控制點低0.15 MPa。

根據(jù)電廠《設(shè)備定期維護與切換制度》要求，增加相關(guān)C泵內(nèi)容，以保證設(shè)備可靠備用。

3.3 系統(tǒng)安全性確保措施

閉式冷卻水系統(tǒng)多1臺泵后，需要對邏輯保護功能進行完善，以確保閉式冷卻水系統(tǒng)的運行安全[3]。

在操作員畫面上保留A/B泵之間的聯(lián)鎖和首選泵按鈕，增加閉式冷卻水泵C的功能按鈕：選擇1時，C泵與A/B泵之間無任何關(guān)聯(lián)，也就是說C泵跳閘或閉式冷卻水壓力低不會聯(lián)鎖啟動A/B泵；選擇2時，C泵與A/B泵之間有關(guān)聯(lián)，當C泵連續(xù)運行時，不投A/B泵聯(lián)鎖（因為投入聯(lián)鎖會導致首選泵自啟動），C泵跳閘或閉式冷卻水壓力低會聯(lián)鎖啟動備用泵。

邏輯功能完善后，經(jīng)過調(diào)試證明可滿足不同工況下閉式冷卻水泵保護聯(lián)鎖功能，且保證2臺閉式冷卻水泵都在備用狀態(tài)，從而使閉式冷卻水系統(tǒng)的可靠性大為增強。

4 改造后的效益分析

改造完成后，閉式冷卻水泵C自當年10月底調(diào)試啟動一直連續(xù)運行至第二年6月中旬，取得了很好的經(jīng)濟效益，同時設(shè)備運行也相當可靠，閉式冷卻水系統(tǒng)的缺陷相比前一次大修后減少明顯。

根據(jù)試驗結(jié)果，可在海水溫度上升到25℃后才切至大容量閉式冷卻水泵運行，根據(jù)全年海水溫度的變化趨勢，閉式冷卻水泵C可連續(xù)運行8個半月。2011年11月—2012年6月，閉式冷卻水泵電量與前一年同期比較，可省電43%，閉式冷卻水泵C按每年運行8個半月計算，可節(jié)電約85萬kWh，按電價0.4元/kWh計算，1年可節(jié)約人民幣約34萬，而整個項目費用為43萬，因此1年多就能收回成本。

改造后，1號機組閉式冷卻水實行降壓運行，提高了閉式冷卻水系統(tǒng)的安全可靠性，改造后的一年中閉式冷卻水系統(tǒng)跑冒滴漏缺陷僅為3條，改造之前2年的總量為17條，說明缺陷發(fā)生率已大為下降，缺陷維護的人工和設(shè)備成本明顯降低。

5 結(jié)語

1號機組閉式冷卻水系統(tǒng)改造后的運行情況表明，增設(shè)小容量閉式冷卻水泵后的節(jié)能效果相當明顯，完全能夠滿足非夏季工況閉式冷卻水流量的需求。該項目的實施具有較好的經(jīng)濟效益，其他機組也將進行類似改造。

改造完成后，發(fā)現(xiàn)閉式冷卻水泵C電機選型仍然偏大，若更換為200 kW的電機則更合適。另外，管式冷卻器的冷卻效果也較差，有待進一步更新完善。

[1]張旭東.寧德電廠閉式冷卻水泵節(jié)能優(yōu)化改造[J]．節(jié)能技術(shù)，2011，48（6）∶447-450．

[2]張永安.300 MW汽輪發(fā)電機組閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化改造[J]．內(nèi)蒙古石油化工，2009（1）∶36-40.

[3]王楠.開、閉式冷卻水系統(tǒng)的改造[J]．上海電力，2009（6）∶7-9.

（本文編輯：龔皓）

Researchment of the Energy Saving Optimization on the Closed Cooling Water System

CHEN Yao ming1，QIN Pan2
（1.Zheneng Jiaxing Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou Zhejiang 310014，China）

Aiming at problems in operation of the closed cooling water system of units 1 in Jiaxing Power Plant，the paper analyzes and investigates energy saving optimization on the closed cooling water system；it proposes to add an extra small closed cooling water pump，after the implementation of which favorable energy saving result is achieved.

closed cooling water；energy saving；optimization；extra small closed cooling water pump

TK264.1

：B

：1007-1881（2013）10-0035-03

2013-05-07

陳躍明（1980-），男，浙江紹興人，工程師，主要從事汽輪機運行維護工作。