國產超臨界600 MW汽輪機冷端優化運行方式的確定

趙偉光，劉明遠，王 豐，王 野

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國電大連莊河發電有限責任公司，遼寧 莊河 116431）

專論

國產超臨界600 MW汽輪機冷端優化運行方式的確定

趙偉光1，劉明遠2，王 豐2，王 野1

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國電大連莊河發電有限責任公司，遼寧 莊河 116431）

對國產超臨界600 MW汽輪機在開式冷卻方式下，通過海水溫度、負荷、潮位、循環水泵運行臺數和轉速的變化試驗，得到相應機組熱耗率、廠用電率和供電煤耗值，為機組冷端優化運行方式的確定提供參考。

循環水泵；熱耗率；供電煤耗

大連莊河發電有限責任公司1號汽輪機組為超臨界參數、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，型號為CLN600-24.2／566／566，額定功率為600 MW。采用海水冷卻方式，其設計循環水溫度為18℃，循環水流量為61 800 t／h，凝汽器溫升為10.2℃，配有2臺循環水泵（1臺變頻泵、1臺定速泵）；凝汽器型號為N-32000-1，采用雙殼體、雙背壓、雙進雙出、雙流程、橫向布置結構。由于地處黃海北部，全年海水溫度在18℃以下達200余天，利用海水溫度在冬、春季比較低的情況下，使該機組在保證開式循環冷卻系統壓力正常的前提下，在不同負荷、不同海水溫度、不同潮位、不同循環水泵運行臺數及轉速時，確定最佳冷端運行方式，以提高機組運行經濟性。對此選擇海水溫度為1℃、10℃、14℃和16℃時，進行循環水泵不同運行方式試驗［1］，通過機組熱耗率、廠用電率和供電煤耗變化，確定最佳冷端運行方式。

1 主要冷端設備設計指標

汽輪機組在純凝汽工況下的技術參數和性能見表1。

表1 凝汽器、循環水泵及變頻器主要技術參數［2］

2 冷端優化試驗結果及特性分析

2.1 試驗結果

冷端優化試驗是在海水溫度為1℃、10℃和14℃時，在不同負荷、不同循環水泵運行方式和潮位下進行的。由于循環水泵運行臺數、轉速變化，使循環水量和汽輪機背壓發生變化，在保證負荷不變的情況下，主汽流量、鍋爐燃煤量及輔機電耗將發生變化，最終引起機組綜合經濟指標——供電煤耗發生變化［3］，試驗結果見表2。

表2 海水溫度為1℃、10℃、14℃時不同負荷試驗結果

2.2 單泵與雙泵運行圖確定

根據表2，在不同海水溫度、不同負荷、單泵轉速最大（370 r／min）時得到最佳經濟指標值。繪制不同海水溫度和負荷時，循環水單泵與雙泵運行分界曲線見圖1。

圖1 1號機組循環水泵優化運行圖

由圖1曲線可擬合得到單機在不同海水溫度和負荷時，循環水泵運行方式優化曲線方程式：

式中 WC——發電機端功率，MW；

tW——凝汽器入口海水溫度，℃。

由擬合方程可得，在設計循環水溫度為18℃時，循環水泵單泵與雙泵運行分界點為346.43 MW，即使低于這一負荷值運行，單泵也必須在額定轉速（370 r／min）下運行［4］。

2.3 單泵運行中的變頻工況優化確定

由于1號汽輪機組在冬、春季循環水溫度較低，通常采用A循環水泵變頻方式調整循環水量，以達到節能降耗目的。變頻循環水泵在不同循環水溫度、不同轉速下所對應的負荷曲線見圖2。

圖2 1號機組單臺循環水泵優化運行曲線

由圖2可見，當負荷越高時，循環水泵轉速所調整的范圍越小，當負荷達600 MW、海水溫度為1℃時，單臺循環水泵運行時的轉速達到額定轉速（370 r／min）。

為了保證開式冷卻系統的循環水壓力，在單臺循環水泵運行中，特別是在海水溫度和循環水泵轉速較低的情況下，B凝汽器循環水出口門將關小［5］。當海水溫度為1℃，負荷為300 MW、480 MW、600 MW時，B凝汽器循環水出口門開度分別控制在20%、36%和41%；當海水溫度為10℃，負荷為300 MW、400 MW、500 MW時，B凝汽器循環水出口門開度分別控制在29%、40%和72%；當海水溫度為14℃，負荷為300 MW、400 MW時，B凝汽器循環水出口門開度均控制在56%。在不同海水溫度下，運行人員可根據圖2曲線查得不同海水溫度、負荷下所對應的最佳單臺循環水泵轉速，達到機組節能降耗目的。

2.4 雙泵運行時變頻泵最佳方式確定

當變頻泵轉速在300 r／min以下時，機組經濟性明顯降低，特別是當海水溫度升至14℃時，廠用電率明顯升高，所以雙泵并列運行時，變頻泵轉速不能低于300 r／min。由圖1中的雙泵最佳運行區域，在不同海水溫度、不同負荷、循環水泵不同組合方式下［6］，繪制機組在500 MW和600 MW負荷時，雙泵運行時變頻循環水泵在不同海水溫度下得到的最佳運行轉速見圖3。

圖3 1號機組雙泵運行中變頻循環水泵優化運行曲線

由圖3可見，在額定負荷（600 MW）、循環水溫度為10℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉速為320 r／min；當負荷為500 MW、循環水溫度為12℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉速為310 r／min；按照600 MW和500 MW 2條平行曲線間距進行延續可得，在400 MW負荷、循環水溫度為14℃、采用雙泵運行方式時，變頻泵最佳轉速為300 r／min。

2.5 海水潮位對循環水泵運行方式影響

1號機組冷端優化試驗是在不同海水溫度、不同負荷、不同循環水泵轉速下進行，在低循環水流量時還要受到凝汽器出口門開度的影響。通過觀察試驗過程，海水潮位也對試驗結果產生了一定影響。電廠附近海域最高潮位為6.66 m，最低潮位為0.68 m，在同一循環水泵轉速、同一負荷、同一水溫狀態下，高潮位比低潮位循環水泵入口壓力高、循環水流量大、供電煤耗低［7］，見表3。

表3 海水溫度為16℃、負荷為370 MW時不同潮位試驗結果

3 結論

a.在海水溫度低于18℃時，循環水泵可按圖1（單泵與雙泵）優化運行圖進行調整。

b.在海水溫度低于15℃，采用單泵運行時，可按圖2確定最佳循環水泵轉速。

c.為保證開式冷卻系統的循環水壓力，當海水溫度為1℃，負荷為300 MW、480 MW、600 MW時，B凝汽器循環水出口門開度分別控制在20%、36%和41%；當海水溫度為10℃，負荷為300 MW、400 MW、500 MW時，B凝汽器循環水出口門開度分別控制在29%、40%和72%；當海水溫度為14℃，負荷為300 MW、400 MW時，B凝汽器循環水出口門開度均控制在56%；當采用雙泵運行時，B凝汽器循環水出口門控制在全開。

d.當海水溫度高于10℃、機組負荷高于500 MW時，采用雙泵運行方式比單泵運行方式經濟。此時變頻泵轉速不得低于300 r／min，可按圖3確定最佳轉速。

e.兩機循環水聯絡門開通后，在海水溫度為10℃時，采用兩機兩泵運行方式（1臺機帶600 MW負荷，另1臺機帶300 MW負荷），循環水泵轉速均為額定轉速（370 r／min）時全廠經濟性最好。當海水溫度在10℃以下時，可根據汽輪機背壓和排汽溫度，按設計值適當調整循環水泵轉速。

［1］ 李 敬，魏運剛.循環水泵運行方式優化方法試驗分析［J］.東北電力技術，2005，26（7）：11-13.

［2］ 冀玉春.循環水泵的節能改造理論與應用［J］.東北電力技術，2005，26（2）：18-20.

［3］ DL／T 904—2004，火力發電廠技術經濟指標計算方法［S］.

［4］ 趙偉光，顧炎生.華能大連電廠循環水泵最佳運行方式的確定與分析［J］.東北電力技術，1992，13（3）：6-10.

［5］ 張艾萍，張衛紅，曹麗華，等.汽輪機冷端系統運行優化及故障診斷系統［J］.汽輪機技術，2006，49（5）：383 -385.

［6］ 王洪志.循環水泵不同組合運行方式對節能的影響［J］.汽輪機技術，1993，36（3）：48-50.

［7］ 馬立恒，王運民.火電廠凝汽式汽輪機冷端運行優化研究［J］.汽輪機技術，2010，53（2）：137-140.

Determination of Cold?end Optimization Operation for Domestic Supercritical 600 MW Steam Turbine

ZHAO Wei?guang1，LIU Ming?yuan2，WANG Feng2，WANG Ye1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.GD Power Dalian Zhuanghe Power Generation Co.，Ltd.，Zhuanghe，Liaoning 116431，China）

The variations of heat rate，station service power consumption rate and net coal consumption rate were obtained by the ex?periment of different seawater temperature，load，tide level，number and revolution of running circulating water pump for domestic su?percritical 600 MW steam turbine that running under open cooling way，which providing the basis and methods for cold?end optimiza?tion operation.

Circulating water pump；Heat rate；Net coal consumption rate

TK267

A

1004-7913（2015）06-0001-03

趙偉光（1955—），男，學士，高級工程師，主要從事汽輪機節能技術研究工作。

2015-03-01）