200 MW供熱機組雙機單塔運行的節能分析

李建新+李文林

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.023

摘 要：寧夏電力投資集團西夏熱電廠200 MW供熱機組在冬季采暖工況下，改變冷卻塔的運行方式由雙塔切換至單塔運行，降低了廠用電率，減小了凝汽器的端差，降低了冷卻塔的補水量，避免了冷卻塔的大量結冰，水耗明顯降低，達到機組節能目的。

關鍵詞：單塔運行 水耗 端差 廠用電率

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0023-03

Energy Saving Analysis of 200 MW Heating Unit Double

Machine Double Tower Operation

Li Jianxin Li Wenlin

（Ningxia Electric Power Investment Group Xixia Thermal Power Plant， Yinchuan Ningxia， 750021， China）

Abstract： Ningxia Electric Power Investment Group in Xixia thermal power plant 200 MW unit in winter heating condition， change the mode of operation of the cooling tower by the twin towers switched to single tower operation， reduce the auxiliary power consumption rate， reduce the difference of the condenser end， reducing the cooling tower of water supply， to avoid the cooling Tower of a large number of ice， water consumption decreased significantly， to achieve the purpose of energy saving unit.

Key Words： Single tower operation； Water consumption； End difference； Degree of cooling； Plant power consumption rate

寧夏電力投資集團西夏熱電廠由東方汽輪機廠生產C200/140-12.75/0.245/535/535型超高壓、單軸、三缸雙排汽、工業抽汽不可調整、采暖抽汽可調整、一次中間再熱抽汽凝汽式汽輪機[1]。當在最大采暖工況下，主蒸汽壓力：12.75 MPa，其流量：670 t/h；采暖抽汽壓力：0.245 MPa，其抽汽量：440 t/h；低壓缸排汽量：70.8 t/h，額定發電功率：140 MW。正常運行時，每臺機組有三臺循環水泵組成，兩運一備，泵的參數：揚程23.3 m，流量：9 828 m3/h，轉速：595 r/min，電機的電壓：6 000 V，電流：109.3 A。冷卻塔的塔型：雙曲線自然通風逆流式，冷卻塔高度：90 m，冷卻面積：3 500 m2，冷卻塔深度：2.0 m，正常運行水位：1.7～1.9 m。凝汽器的類型：單背壓、雙殼體、雙流程、表面式。冬季采暖工況是從汽輪機中壓缸的排汽口抽出一部分蒸汽加熱網加熱器的熱網循環水，通過采暖抽汽快關閥和低壓缸蝶閥的開度調整熱網加熱器的進汽量而控制熱網循環水的溫度，滿足熱網調度的溫度要求。但是中壓缸排汽進入低壓缸的蒸汽量大幅減少，真空升高，排氣溫度隨著降低，循環水量顯得富裕量變大，造成凝汽器的端差增大；隨著環境溫度的降低，循環水溫更低，造成冷卻塔大量結冰，為了提高機組的經濟效益，所以，采取冷卻塔運行方式由雙塔切換至單冷卻塔運行，循環水泵由兩機4臺改為兩機3臺運行，降低了廠用電率；降低了凝汽器的端差、凝結水的過冷度；降低了冷卻塔的蒸發量、補水量而降低水耗，避免了冷卻塔的大量結冰，從而機組達到了節能目的，并取得十分明顯的經濟效益。

1 介紹該廠的循環水系統

#1、2冷卻塔補水水源有兩路：一是污水處理廠的中水（正常運行的水源），二是地下水（備用水源）。循環水系統流程：冷卻塔→吸水井入口濾網→入口電動閘板門→循環水泵→出口液壓蝶閥→循環水供水母管→凝汽器和開式冷卻水系統（電動給水泵工作油冷卻器、板式換熱器等用戶）→循環水回水母管→回水電動門→冷卻塔，形成閉式循環。若循環水的回水不上塔時，打開直通電動門，回到冷卻塔水池，也形成一個閉式循環。若冬季時，打開沖冰電動門，形成水簾，減少冷卻塔的結冰。#3、4 循環水泵入口吸水井設有平衡#1、2冷卻塔水位的聯絡閘板啟閉機，兩臺機循環水供水/回水母管間分別設兩個聯絡電動門，以實現擴大單元制（見圖1）。

2 采暖期由雙塔切換至單塔運行的操作

2.1 采暖期由雙塔切換至單塔運行的條件

（1）#1、2機熱、電負荷穩定，真空：高于-85 kPa，采暖抽汽快關閥全開，低壓缸蝶閥的開度小于50%。

（2）#1、2機凝汽器入口循環水溫低于-12 ℃。

（3）過冷度大于1℃，端差大于8 ℃。

2.2 采暖期由雙塔切換至單塔運行（#1塔）的操作步驟

（1）#1塔水位1.7 m，#2塔水位1.8 m；兩塔補水水源是中水。

（2）#3、4循環水泵必須運行，#1循環泵運行，#2循環泵備用（任意1臺運行，另1臺備用）；#5循環水泵運行，#6循環水泵備用（任意1臺運行，另1臺備用）。

（3）開啟#1、2塔聯絡閘板啟閉機，平衡兩塔的水位。

（4）打開兩機循環水回水聯絡一、二次電動門。

（5）打開兩機循環水供水聯絡一、二次電動門。

（6）循環水系統參數，真空，塔水位穩定后，緩慢地關#2塔的回水電動門至25%，開啟#2塔的直通電動門開度至20%，再關閉#2塔的回水電動門，調整兩塔水位和循環水系統參數至穩定。

（7）解除#6循環水泵的聯鎖，停運#5循環水泵，調整#2塔的直通電動門開度至15%，使循環水母管壓力、真空和塔的水位穩定。

（8）關閉#2塔的補水門，#1塔的補水門保持開啟；關閉#2塔的排污門，#1塔的排污門作為水質調整門。

2.3 單塔運行中注意的技術關鍵

（1）運行中任1臺循環水泵出現故障時，啟動備用泵，調整循環水壓力和真空；另一方面做好恢復雙塔運行的事故預案。

（2）做好停運塔的水池防凍。根據機組熱負荷和環境溫度，調整停運塔的直通門開度，控制停運塔的水溫和水位。

（3）單塔運行時，控制#1塔的水位在1.8 m以上，#2塔水位在1.6 m以上，防止#1塔溢流。若兩塔水位低時，采取兩塔同時補水，保證塔的水位正常。

（4）定期化驗冷卻塔的水質，靈活調整塔的補水水源、水量，調整排污門大小，節約補水，保證其水質合格。

3 單塔運行節能分析

3.1 節電方面

同等采暖工況下，兩機兩塔運行時，4臺循環水泵運行；單塔運行時，3臺循環水泵運行，可以滿足機組的循環水量需求，停運一臺循環水泵，可以節約電量：W=UIcosθ·t=1.73×6 000×109×0.85×24=23 080.97 kW·h，折合人幣：23 080.97×0.27=6231.86元。（按電價：0.27元/kW·h計算）。

4臺循環水泵占全天廠用電率的1%，停1臺循環水泵后，廠用電率約降低0.25%。

3.2 節水方面

同等采暖工況下，兩機雙塔運行時，為了保證冷卻塔的水位正常和循環水的水質合格，還有冷卻塔的各種損失下，兩冷卻塔的中水補水量：500～700 t/h；單塔運行時，中水補水量：300～400 t/h，折中計算全天節約水量：（600-350）×24=6 000 t/d，折合人民幣：6 000×1.2=7 200.00元/d（按中水價：1.20元/t計算）（見表1）。

3.3 單、雙塔運行時凝汽器運行參數對比

對比單、雙塔運行過程中，凝汽器運行參數[2]可以看出單塔運行時，凝汽器的端差、過冷度明顯降低，可以降低機組的煤耗，節能效果明顯。按照單塔運行時端差每下降1℃，煤耗降低1.0g/KW·h，可折中計算出：3.35×1×160 000×24=12.86 t/d（端差：負荷160 MW），折合人民幣：2 957.8元/d（按煤價：230元/t計算）[3]（見表2）。

3.4 冷卻塔的結冰分析

冬季溫度在-12 ℃左右，雙塔運行時，打開沖冰門，減少冷卻塔的結冰，但實際中上塔的循環水量減少，結冰更嚴重，容易墜落塔的填料，增加設備材料損耗和維護工人費用；當氣溫回升時，每臺機啟動3臺循環水泵進行沖冰，效果不明顯，還增加了廠用電，這樣的運行是不經濟的。單塔運行后，循環水溫明顯提高，循環水量增大，塔的結冰情況明顯減少（見表2）。綜上分析得出供暖期采取單塔運行，節能十分明顯。

4 結語

冬季采暖工況下，以熱定電的原則，調整采暖快關閥和低壓缸蝶閥的開度，減少進入低壓缸的蒸汽量，從而滿足取暖用戶的溫度需求，但是發現雙機雙塔運行，增加了機組的煤耗、水耗、電耗、材耗，降低了機組的經濟性。為了挖掘節能措施，降低發電成本，提高機組的熱效率和經濟性，在保證機組安全和真空前提下改變冷卻塔的運行方式為單塔運行，降低了凝汽器的端差、凝結水的過冷度，降低了循環水泵的電耗，降低了冷卻塔的補水量，提高了循環水溫，避免了冷卻塔大量結冰，提高了機組運行的經濟指標，達到了機組節能目的。

參考文獻

[1] 汽機設備運行技術標準[S].寧夏電投西夏熱電有限公司，2013.

[2] 王國清.汽輪機設備運行[M].北京：中國電力出版社，2005：33-45.

[3] 趙曉坤，楊中彪.冬季雙機單循環水塔運行技術研究[J].華電技術，2011，33（1）：32-35.