600 MW機組循環水系統運行方式的優化

李祿俊

摘要：電廠循環水系統的運行方式對機組真空影響較大，而真空的高低直接影響供電煤耗的高低，進而影響機組的經濟性。通過對華電國際奉節發電廠大量的實際運行數據進行分析比較，給出了不同負荷、不同環境溫度下循環水系統最優的運行方式，編制出循環水泵最優啟停表，對火電廠循環水系統的經濟運行具有指導意義。

關鍵詞：循環水;機組負荷;運行方式;環境溫度

0 ? ?引言

循環水系統是火電廠的一個重要輔機系統，其中循環水泵是一個耗電大戶。因此，通過優化循環水系統的運行方式，提高電廠運行經濟性成為各個火電廠亟需解決的問題。江波介紹了某660 MW機組將循泵電機改為高低速運行，進而實現了優化調整的方法[1]。徐海新對600 MW機組循環水系統和真空系統優化運行方式做了對比，提出了循環水系統經濟運行方式[2]。劉哲、王松嶺對某300 MW機組利用枚舉法，編制出了循環水最佳運行工況表和循環水泵經濟調度圖[3]。

華電國際奉節發電廠（以下簡稱“奉節電廠”）配置兩臺600 MW超臨界機組，采用上海汽輪機廠生產的超臨界、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、反動式汽輪機，型號為N600-

24.2/566/566。每臺機組凝汽器設置兩臺循環水泵，均為高低速泵，高速泵電機額定功率為3 300 kW，低速泵電機額定功率為2 500 kW，其中#1機組與#2機組循環水系統之間無聯絡門。

1 ? ?運行方式優化前的現狀調查

奉節電廠循環水系統運行方式優化前循泵的啟停主要依據機組負荷與循環水溫升，如表1所示。

可以看出明顯的癥結為：循環水系統運行方式僅參考機組負荷與循環水溫升，不能確保系統運行的經濟性，需要進行系統運行優化來提高經濟性。

2 ? ?循環水系統運行優化原理

2.1 ? ?理論優化依據

循環水系統經濟運行的核心就是根據凝汽器在不同負荷下的最佳真空所需的循環水量來合理調度循環水泵的運行方式。循環水泵運行方式的改變應當遵守下述基本原則：（1）當增啟循環水泵（或將低速泵切為高速泵運行）時，應要求汽輪機功率的增加量大于循環水泵功率增加量;（2）當停運循環水泵（或將高速泵切為低速泵運行）時，應要求汽輪機功率的減少量小于循環水泵功率減少量。即要使循泵運行方式變化后機組凈功率增量ΔN′和循泵凈功率增量ΔNp的差值達到最大：

Max ΔNn=ΔN′-ΔNp

2.2 ? ?實際優化依據

由于現在大機組火電都是投入AGC，因此實際的機組功率只與AGC相關，并不會隨著循泵的啟停而改變，對于電廠而言實際就是定功率運行。而奉節電廠循環水運行方式調節手段就是啟、停循泵或者高低速循泵切換，循環水流量不是連續變化而是階躍變化的，因此需要進行經濟收益分析來優化運行方式。即在某一負荷下，對啟、停循泵或者高低速切換的經濟與否進行判斷，條件如下：

（1）增啟循泵真空提高所節約燃煤的價格>增啟循泵減少的上網電價，則經濟;反之則不經濟。

（2）停運循泵增加的上網電價>真空降低所增加燃煤的價格，則經濟;反之則不經濟。

3 ? ?數據收集與整理分析

（1）經過與物料部、計經部確認，奉節電廠2019—2020年7月標煤價格（含稅）為870元/t，上網電價為0.399 7元/kWh（含脫硝超低排放電價）。

（2）通過ECMS（電量采集系統）分別收集單臺低速循泵運行、單臺高速循泵運行、兩臺低速循泵運行、一臺高速一臺低速循泵運行、兩臺高速循泵運行的耗電情況，如表2所示。

（3）奉節電廠機組主要參數變化對供電煤耗的影響如表3所示。

（4）通過DCS查詢機組負荷在270～600 MW，每間隔20 MW或30 MW左右取一個負荷點，并且每個負荷點分別取環境溫度（送風機入口溫度）<10 ℃、10～15 ℃、16～20 ℃、21～25 ℃、26～30 ℃、31～35 ℃、>35 ℃。如果某區間段沒有可參考的循泵啟停記錄，則現場進行循泵啟停試驗并記錄參數。分別準確記錄循泵啟停或切換前后的以下參數：機組負荷、循泵耗電量、凝汽器真空、環境溫度（送風機入口溫度）、凝結水溫度、循環水溫升。

4 ? ?相關計算

針對表2循泵五種運行方式進行以下計算，并得出相應結論。

（1）情況一：一臺低速泵運行，增啟一臺低速泵。設當前負荷為X MW，增啟一臺低速泵，機組真空增加Y kPa，則增啟循泵影響上網電價A為A=2 420×0.399 7≈967.27元。節約燃煤的價格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結論一：若A，則經濟;若A>B，即Y<，則不經濟。以負荷600 MW為例，真空需要提高1.03 kPa才經濟。

（2）情況二：一臺低速泵運行，增啟一臺高速泵。設當前負荷為X MW，增啟一臺高速泵，機組真空增加Y kPa，則增啟循泵影響上網電價A為A=3 455×0.399 7≈1 380.96元。節約燃煤的價格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結論二：若A，則經濟;若A>B，即Y<，則不經濟。以負荷600 MW為例，真空需要提高1.47 kPa才經濟。

（3）情況三：一臺低速泵運行切換至一臺高速泵運行。設當前負荷為X MW，切換至一臺高速泵，機組真空增加Y kPa，則切換循泵影響上網電價A為A=（3 280-2 410）×0.399 7≈34 7.74元。節約燃煤的價格B為B=（Y×1.8×X÷1 000）×870元。結論三：若A，則經濟;若A>B，即Y<，則不經濟。以負荷600 MW為例，真空需要提高0.37 kPa才經濟。