基于發電利潤最大化的超超臨界機組閉式循環水系統優化開發及應用

胡雪梅+李國新

【摘 要】 本文以某2×1000MW超超臨界機組單元制閉式循環系統為例，在基于PI數據庫基礎上進行數據采集、建模，較為合理的解決了循環水入塔風速及迭代溫差問題，計算出實際工況下機組循環水全模式下供電煤耗的變化量。引入動態標煤單價、售電邊際利潤值，計算出在線工況下循環水全模式工況下發電成本變化量，并形成動態畫面，對提高火力發電廠的經濟效益具有較高的指導意義。

【關鍵詞】 火力發電 邊際利潤 發電燃煤成本 閉式循環

循環水系統優化研究涉及到冷卻塔、循環水泵、凝汽器、汽輪機四個方面的設備特性，循環水量的增加，勢必造成造成廠用電率的增加，但帶來的收益是機組的背壓降低，機組熱耗降低；但對于閉式循環水系統，循環水量增加造成淋水密度增加，入塔風速降低，冷卻能力下降，經過循環水的迭代溫升，循環水入口溫度增加，從而抵消了一部分因循環水量增加造成的機組能耗降低。因此，根據當前的機組運行狀況，結合標煤單價及供電邊際利潤，進行科學、合理的循環水量選擇，以確?；鹆Πl電廠收益最高。

1 機組概況

某電廠#1、2號火力發電機組汽輪機為哈爾濱（集團）股份有限公司制造的 CCLN1030-25/600/600超超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。汽輪機配套有N49500-1型凝汽器，三臺88LKXD-27型立式斜流泵，設計流量為34560m3/h，功率為3400kW。每臺機組配套建設一座雙曲線自燃通風逆流冷卻塔，冷卻水池表面積12000m2，冷卻塔標高165m，夏季三臺泵并聯運行全塔配水淋水密度為86400m3/m2。

2 循環水系統優化開發

根據能量價值法，以一臺高速泵運行為基準，通過逐漸增加循環水泵的運行臺數，即不同的循環水量來計算機組排汽溫度的變化量，根據相變原理獲得到機組背壓的變化值；再根據汽輪機凝汽器的特性獲得機組供電煤耗和電耗的變化量。通過定期更新標煤單價和電廠售電邊際利潤，計算出循環水量變化造成的發電成本變化量，最終決策機組當前循環水泵運行方式的選取。

2.1 循環水泵運行性能研究

為準確的獲得不同工況下循環水量的變化以及循環水泵性能，該電廠進行了循環水泵的性能測試工作。該測試工作實在機組循環水回水管道上安裝流量表，結合不同的循泵運行方式組合進行測試，具體流量測試見下表1。

2.2 汽輪機背壓與熱耗關系

根據汽輪機廠家所給出的背壓與熱耗變化曲線基本可以確定：在背壓4.9kPa上、下機組熱耗的變化率與背壓的變化值比率有所差別見圖1，因此，可根據背壓值得變化建立機組熱耗變化率和背壓的數學模型。

2.3 冷卻塔性能研究

冷卻塔的熱力計算可依據于邁克爾方程進行求解，但在實際運行中變量影響因素較多，其中最主要的影響因素為環境溫度和入塔風速。根據實際運行情況，依據單臺高速循環水泵和一臺低速循環水泵并列運行運行作為基準，逐步變化循環水量造成入塔風速的變化，從而得到循環水出水溫度的變化量見下表2。

2.4 凝汽器性能研究

可根據當前運行循環水泵的流量，依據表2獲得基準循環水泵運行方式下的循環水水進水溫度，按照當前的汽輪機排汽能量，按照通用的循環水比熱和凝汽器的清潔系數可計算出循環水溫升，從而得到基準循泵下的循環水出水溫度。再根據循環水進出口溫度獲得循環水的真實比熱，從而得到真實的循環水出水溫度，按照經驗下述經驗公式

計算獲得機組的端差，根據循環水進水溫度、循環水溫升、端差數據獲得汽輪機的排汽溫度，按照下述經驗公式得到機組的排汽壓力（即背壓）。

2.5 循環水泵自動尋優方案

在當前負荷下，可得出基準值（單臺高速循環水泵）運行方式下的機組真空、循環水泵電耗，按照逐漸變化循環水泵臺數進行計算獲得不同循環水流量下的機組真空值及循環水泵電耗變化量。優化方法（機組煤耗最優方案）：根據機組真空的變化量可獲得機組供電煤耗的變化量，按照當前的標煤單價，可獲得機組單位供電算成本的變化量；根據機組循環水泵電耗變化量計算出機組廠用電率的變化量，根據當前的上網電價可獲得機組單位供電成本的變化量，兩者之和為總的供電成本更變化量。

2.6 工程應用實例

該發電公司在基于PI數據庫的基礎上在廠級發電信息監控畫面上開發了實施在線的循環水泵自動尋優系統，用于指導運行人員，該系統運行一年來效果良好，年均供電煤耗下降0.8g/kWh，按照年發電量100億kWh計算可節約8000噸發電標準煤，此外廠用電率降低0.07%，增加多售電邊際利潤126萬元，效果明顯。

3 結語

本文根據電廠設備的實際情況，結合發電市場的外部環境進行了循環水泵的的自動尋優系統的研究和開發，確保在發電利潤最大化下機組的經濟運行，有效指導了運行人員，在當前較為競爭激烈的發電市場有較強的可實現性和應用價值。

參考文獻：

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