開式水系統的優化與改造

薛旻

摘 要：為解決華潤電力（常熟）有限公司3號機組開式水系統設計不合理、運行能耗偏高的問題，通過對不同季節下運行工況的分析，確定并實施了開式水系統加裝旁路、供主機冷油器及真空泵冷卻水系統加裝管道升壓泵的優化改造方案，取得了良好的節能效果。

關鍵詞：開式冷卻水系統；節能優化；循環水

1 概述

華潤電力（常熟）有限公司3號機組為東方汽輪機廠引進日立技術生產制造的超臨界壓力汽輪機組（型號CLN 600-24.2/538/566），是典型的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機組。

該機組配置有兩臺循環水泵，兩臺開式冷卻水泵，而開式冷卻水系統采用水質較差、流量較大的循環水（長江水）作為工質向撈渣機、閉冷水熱交換器、主機潤滑油冷卻器以及汽室真空泵冷卻器等設備提供冷卻水，冷卻各設備后再排至循環水排水管（排至長江）。

2 改造前存在的問題

該機組的開式水源取自凝汽器循環水入口處，回水回至凝汽器循環水出口。改造前，該機組開式水系統存在能耗偏高、系統運行方式不合理的問題，具體體現為：

（1）冬季，長江水溫較低，機組單臺循環水泵運行即可維持較高的凝汽器真空，且閉冷水熱交換器也不需要冷卻水。在此工況下，若不啟動開式冷卻水泵，由于該工況下循環水壓頭較低（凝汽器入口在0.05MPa左右），而主機冷油器位置相對較高（6m），不能滿足運行要求；若啟動開式冷卻水泵運行，實際上冬季開式泵的用戶僅為汽室真空泵和主機冷油器，且此時實際所需冷卻水量很小，導致機組能耗偏高，不經濟。

（2）夏季，長江水溫較高，由于汽室真空泵冷卻器、主機冷油器相對冷卻效果較差，在高溫天氣，常常需要采用增開一臺開式冷卻水泵的方式來保證主機油冷卻器以及汽室真空泵的冷卻效果。而由于該機組的閉式冷卻器具有較大的設計余量，增開一臺開式冷卻水泵增加了能耗，造成不必要的能源浪費。

3 改造方案

通過對于系統及機組運行方式的研究，確定系統存在的核心問題是：無論冬季還是夏季，供主機冷油器及汽室真空泵所需的冷卻水壓力要大于閉冷水熱交換器，而實際運行中，由于受系統的實際布置方式及沿程阻力的影響，開式水供主機冷油器及汽室真空泵的冷卻水壓力要小于閉冷水熱交換器。因此，系統優化改造的思路是，在提高開式水供主機冷油器及汽室真空泵冷卻水壓力的前提下，盡可能地節能降耗。

根據原有開式水系統的實際布置和運行情況，結合目前科學技術的發展，在保證開式水系統維持正常可靠運行的前提下，為使開式水系統更趨合理、可靠和經濟運行，我司通過分析、論證，最終采用了開式水系統加裝旁路、供主機冷油器及真空泵冷卻水系統加裝管道升壓泵的改造方式。改造前后系統如圖1所示。

增壓泵選型如表1所示，根據機組的設計參數，主機冷油器和汽室真空泵冷卻器設計流量共為575t/h，因此選用流量為600t/h的水泵可滿足使用要求。

在開式水系統中，增加開式水泵旁路系統，并且在供真空泵冷卻器及主機冷油器管路上增加一臺離心式升壓泵，直供主機冷油器和真空泵冷卻器。

改造后系統的運行方式如下：

（1）冬季，在保證閉式水交換器冷卻水量的前提下，停運開式冷卻水泵，開式冷卻水走旁路，開式水直接為閉式水交換器供水，新增加的離心泵為主機冷油器和真空泵冷卻器提供冷卻水，以滿足主機冷油器的冷卻要求。由于新增升壓泵只需為少量的開式水提供升壓作用，運行能耗較開式冷卻水泵低很多，這種“以大換小”的運行方式，起到了較好的節能效果。

（2）夏季，長江水溫較高時，原先需要運行兩臺開式冷卻水泵，從而保證主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果。改造后，當單臺開式冷卻水泵無法保證主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果時，可以通過增開升壓泵來增強供主機冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果，避免了兩臺開式冷卻水泵同時進行這種既不經濟更不安全的運行方式。

4 改造后經濟性分析

4.1 改造成本

考慮設備、管材及人工成本費，該方案的改造費用約為11萬元。

4.2 改造后節約的用電成本

按每年停用開式水泵120天計算，每年節約用電情況如下：

開式冷卻水泵實際運行電流為221A，功率為1.732×0.38×221×0.8=116.36 kW，每年節約電量為（116.36-28.6）×24×120=252 748.8 kW·h。按1 kW·h電量0.458元計算，年節約費用為252 748.8×0.458=115 759元。

根據以上計算，實施改造后，機組每年節約用電費用約11.58萬元，并且投用當年即可收回改造成本，同時，還節約了開式水泵的日常檢修維護費用，具有較高的經濟價值。

5 結論

通過對機組開式水系統的優化與改造，在保證系統安全運行的前提下，也給機組帶來了顯著的經濟效益，達到了節能降耗的目的。同時，經過改造后，延長了設備的使用周期，節約了設備的檢修和維護成本。

參考文獻

[1]高志勇，黃家運，安雪松.火力發電廠開式水系統優化[J].神華科技，2012，（2）：60-62.

[2]李海軍，樊樹森.淺談火電廠中開式冷卻水系統的優化改造[J].內蒙古石油化工，2012，（23）：45.

（作者單位：華潤電力（常熟）有限公司）