火力發電機組不投運循環水的分系統調試技術研究

陸 瑩，王達峰， 羅 輦，胡 洲， 徐熙瑾

（1.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014；2.浙江省電力設計院，杭州 310012）

循環水系統的正常投運是火力發電機組啟動試運的最基本條件之一，除冷卻汽輪機排汽外，送風機、引風機、給水泵、空壓機等輔助機械設備運行時產生的熱量都要通過閉式冷卻水系統帶走，而閉式冷卻水則是通過水-水交換器用開式循環水來進行冷卻。如果沒有循環水系統，冷卻水系統就不能工作，輔助機械設備所產生的熱量無法帶走，輔助機械就不能進行試運。因此，在分系統調試中，循環水系統通常是最早開始調試的系統之一。

一般發電廠循環水系統取/排水于大海或大型河流，在海涂、河邊施工，施工地質條件比較惡劣，施工時間受潮汛期制約，施工期長。有時長距離施工不但施工條件復雜多變，還牽涉到沿途政策處理等許多棘手問題，常常因存在許多不確定因素而延誤工期。如果能暫時越過循環水系統的調試，在循環水系統不投運的情況下開展其他系統的調試，將大大加快工程的調試進度。

某1 000 MW超超臨界燃煤機組循環水系統的取水口在海涂，由于施工條件十分惡劣，循環水系統的施工進度跟不上機組施工的整體進度。為了不耽誤機組按時投運，對不投運循環水的分系統調試方式進行了研究，決定實施無循環水的分系統調試方案。

1 無循環水分系統調試的方案

1.1 閉式水系統換水冷卻

風機、空預器等旋轉機械為主的設備因旋轉摩擦而產生的熱量比較小，閉式水系統可以采用換水的方法進行冷卻。

由于閉式水系統在循環運行時要克服阻力產生熱量，在沒有用戶時系統水溫也會有25℃左右的溫升。如果風機、空預器等設備在運行，閉式水系統的水溫就會更高。這時必須控制閉式水系統的水溫，通過閉式水系統的回水管路排放溫度較高的水，同時往閉式水系統補充溫度較低的新鮮除鹽水，以此來降低水溫。

具體操作：當水溫度高于40℃時，冷卻水用量較大用戶出口的無壓放水點打開放水。如圖1中的汽泵汽輪機（簡稱小機）潤滑油冷卻器出水處放水閥打開，同時由凝結水輸送泵（簡稱凝輸泵）向閉式水膨脹水箱補充新鮮的除鹽水，這樣就可以控制閉式水溫在30℃以下。

圖1 閉式水系統

1.2 安裝臨時冷卻水管路

隨著分系統調試的開展，投入運行的輔助設備越來越多，閉式水用戶會逐漸增多，尤其是壓縮空氣系統投入后，空壓機及冷干機運行時會產生大量熱量，通過閉式水換水的方式已經滿足不了設備的冷卻要求。而壓縮空氣系統必須首先投入運行，這是關系到發電廠各分系統氣動閥門是否能夠投入使用的關鍵，若壓縮空氣系統不能盡早投用，必然會影響到各分系統的調試進度。

此時，為提供壓縮空氣系統的冷卻水，需隔離原閉式水系統，安裝臨時冷卻水管路。即隔離原汽機房閉式水系統至空壓機房的閉式水管路，從3臺凝輸泵中功率最小的凝輸泵C（22 kW）出口管路上接1路臨時管路至空壓機房內閉式冷卻水進水管路，再用1路臨時管將回水接回該凝輸泵C再循環管路。如圖2所示，此時系統流程為：

500 m3水箱→凝輸泵C進口閥門→凝輸泵C→凝輸水臨時進口管→閉式水進口閥→空壓機及其冷干機等用戶→閉式水出口閥→凝輸水臨時出口管→凝輸泵C再循環管→凝輸泵C再循環閥→500 m3水箱

圖2 臨時凝輸水系統

由于利用了空壓機房靠近凝輸泵的地理優勢，大大縮短了臨時管的安裝距離，節省了臨時管的耗材，安裝工藝簡單。另一優點是凝輸泵C功率較小，有利于節省廠用電。從空壓機和冷干機帶出的含有大量熱量的冷卻水回到凝輸泵再循環管路后，送回凝結水箱，由于凝結水箱容積較大，總容積達到500 m3，溫度較高的冷卻水可在凝結水箱內進行充分混合降溫，并不斷通過凝結水箱向外界散熱，所以凝結水溫度的上升速率非常緩慢，這使得空壓機和冷干機的冷卻水溫升得到了有效控制，能夠保證空壓機和冷干機較長時間的工作。

當500 m3水箱水溫高時，還可利用化學制水站2個1 500 m3水箱對500 m3水箱進行降溫。具體操作為：采用凝輸泵A/B將500 m3水箱中溫度較高的熱水補入化學制水站中1個1 500 m3水箱，再將化學制水站中另1個1 500 m3水箱中溫度較低的凝結水補回500 m3凝結水箱。通過500 m3凝結水箱與化學制水站2個1 500 m3水箱的換水，可解決500 m3水箱溫度高的換水問題，同時熱水被補入1 500 m3水箱后可進行自然冷卻，不必將熱水直接對外界排放，節約了凝結水資源。

需注意的是，為避免對閉式水系統及500 m3和1 500 m3水箱造成污染，安裝完成后的臨時冷卻水管路在投用之前必須進行水沖洗，直至管路中的水質達到閉式水水質要求。

2 經濟與社會效益

合理的調試技術和流程，大大縮短了大型火力發電機組的調試周期。該機組首臺空壓機試運開始于2011年3月17日，首臺循泵試運開始于2011年4月15日，鍋爐沖管開始于4月19日，此后凝結水輸送系統臨時管路恢復，大容量電氣設備的冷卻工作都由循環水系統提供。由此可見，采用本方案的臨時冷卻水系統，共運行了近30天的時間，使機組提前一個月并網發電。

該發電廠每臺循環水泵的功率為2 800 kW，為混流泵，故試運期功率按額定功率計算，扣除凝輸泵A或B及凝輸泵C的電耗，30天可節約廠用電：

（2 800 kW-132 kW-22 kW）×30 d×24 h/d

=1 905 120 kWh

按浙江省2011年的工業用電價格，可節約費用：

1 905 120 kWh×0.866元/kWh=164.98萬元

這還不計30天的工程投資成本以及節水等成本，由于機組提前了30天投入商業運行，直接產生的經濟效益則更為可觀。

由此可見，這種火力發電機組不投運循環水的分系統調試技術，具有推廣和應用的價值。

3 結語

目前，節能減排工作已越來越受重視，且機組調試往往工期很緊，為了避免因循環水系統不能如期投用而影響機組調試工期，不少機組在早期調試期間已采用不投運循環水系統的分系統調試方法。如在某300 MW機組調試中，在分系統調試期間用工業水替代開式水作為閉式水系統的冷卻水源；某1 000 MW機組調試中，采用臨時海水調試泵替代循環水泵供閉式冷卻水等。

本工程在調試早期采用了閉式水系統換水和凝結水輸送系統臨時管路改造2項措施，從實際應用看，系統冷卻效果顯著，而且這2項措施具有設計結構和安裝工藝簡單、臨時耗材少、耗水量和耗電量小的特點，在不投用循環水系統的情況下，大大節約了廠用電，及時保證了各分系統的調試工作，使工程各節點順利銜接，為工程按期、順利投產，打下了堅實基礎。

[1]王達峰，方天林，羅輦.火電廠基建調試中的節能手段探討[J].浙江電力，2012，31（1）：38-40.

[2]周銀芳.火電廠冷卻水系統設計與優化[J].中國電力教育，2011（24）：108-110.

[3]王慶國，顏文俊，姚維.基于免疫算法的火電廠循環水系統優化[J].熱力發電， 2009，38（6）：41-45.