電廠冬季主機真空優化運行研究與分析(1)

摘要：近年來，循環水泵的優化運行越來越引起各電廠的重視。許多電廠相繼對循環水泵、循環水系統及真空系統進行改造、試驗和理論與實際相結合的方式進行優化，以盡可能達到最佳真空運行方式，真正起到機組節能降耗的目的。本文采用理論聯系實際的方式來確定機組冬季真空優化運行方式，達到提高機組安全性和經濟性的目的。

關鍵詞：凝汽器 背壓 循環水溫升

1引言

神華九江發電有限責任公司（以下簡稱“九江電廠”）總裝機2×1000MW，汽輪機采用哈爾濱汽輪機廠生產的新一代N1052-28/600/620超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、十級回熱抽汽、凝汽式汽輪機。真空系統采用雙背壓凝汽器，靠近電機側凝汽器屬于低壓側凝汽器，靠近汽機側凝汽器屬于高壓側凝汽器，雙背壓凝汽器對應三臺水環式真空泵進行不凝結氣體的抽取，利用真空泵入口母管之間兩個聯絡門進行單雙背壓的切換，以保持凝汽器最佳真空運行，機組安全性及經濟性最好。

機組在冬季運行過程中由于環境溫度的影響，直接抽取長江水作為冷卻介質的循環水溫度大約在10℃左右，如果凝汽器采用雙背壓方式運行，則低壓側凝汽器背壓在低負荷運行階段將低于3KPa，不僅對低壓側凝汽器及低壓缸安全運行不利，而且循環水泵單耗增加，對機組經濟性不利。因此，機組在冬季運行期間，如何維持凝汽器真空最佳真空將是節能降耗的重要手段之一。

2理論計算分析

九江電廠凝汽器設計規范書要求：TMCR工況循環水溫升控制在10.52℃，凝汽器過冷度設計值為0.5℃，凝汽器端差設計值為3.26℃/3.0℃，循環倍率設計值為50。依據循環水溫升有關試驗及計算公式，如下。

一般汽輪機排汽為濕蒸汽（濕度大約在6～10%），每1kg排汽在凝汽器內放出的汽化潛熱約為XC（hC-hC’）=2140～2220KJ/kg，取CP=4.187KJ/kg·K，因此有如下公式：

其中m=DW/DC為凝汽器的循環倍率。

可以看出，影響△t的因素有：（1）汽輪機排汽量，即汽輪機負荷。負荷越高。冷卻水溫升越高，機組真空越低。（2）冷卻水量。冷卻水量越小，冷卻水溫升越高，機組真空越低。機組負荷由外界需求決定。在機組負荷一定的情況下，可以通過增大循環水量，減小循環水溫升來提高凝汽器真空。

根據九江電廠循環水系統循環倍率設計值50，可以計算出我廠循環水溫升為10.4℃，基本與循環水設計溫升（10.52℃）一致。

依據楊海生1，孟向明2論文《一種確定循環水系統最佳溫升的計算方法》理論分析，得到最佳循環水溫升隨機組負荷及環境總影響溫度的變化曲線，計算結果對指導現場運行操作具有實際意義。

由于環境溫度、冷卻塔端差及凝汽器端差對凝汽器壓力的影響是相同的或等效的，因此將三者之和作為一項參數進行考慮，稱作為總影響溫度。

從圖1分析得出，在溫度較高時，循環水最佳溫升隨負荷變化不大，且數值均較小，這意味著需要較大的循環水流量。在溫度較低時，循環水最佳溫升隨負荷變化大，坡度陡，允許循環水有較大的溫升。從圖表中可以查出，在總影響溫度16.2℃時，額定負荷下循環水最佳溫升為12℃。

根據我廠凝汽器設計運行高、低壓側特性線，在總影響溫度20℃以下時，額定負荷下凝汽器高、低壓側背壓曲線基本上是一致的（冷卻水量84060t/h，冷卻面積60000m2）。

3實際參數分析

以九江電廠1000MW機組各時間段不同負荷循環水溫升統計參數進行對比分析。

從以上統計表可以看出：

（1）機組在夏秋季運行時，冷卻水溫度高，循環水泵采用“一高一低”或“一機兩低”運行方式，循環水溫升大約控制在8℃～15℃，基本達到設計要求。

（2）機組在冬季運行且冷卻水溫度低時，高負荷階段循環水泵采用“兩機兩低”和循環水出口聯絡門全開運行方式，凝汽器雙背壓運行，循環水溫升大約控制在15℃～25℃;低負荷階段循環水泵采用“兩機三低”和循環水出口聯絡門全開運行方式，凝汽器單背壓運行，循環水溫升大約控制在11℃～15℃，但是真空值低負荷運行時維持在3KPa以上。

（3）分析得出在高負荷階段循環水溫升偏離設計值比較多，大約在5℃-15℃。依據最佳真空溫升值12℃左右，建議機組在冬季運行且循環水溫度低于12℃時全程采用單背壓運行方式。

4結論

機組在冬季運行且循環水溫度≤12℃時，#1、2機循環水泵采用“兩機兩低”或“兩機三低”運行方式，備用泵投入“聯鎖”備用，循環水聯絡門全開，全程采用單背壓運行方式;

若一臺機組停運，則適當開啟循環水系統聯絡門（10%-25%），停運停運機組的循環水泵。

5參考文獻

周利慶，等，循環水泵運行方式優化方法及其在華能南通電廠中的應用〔J〕.電站輔機.2003.3（1）：33-37.

楊海生1，孟向明2，一種確定循環水系統最佳溫升的計算方法.汽輪機技術.2007.8（4）：259-261.

作者簡介：趙閆濤，男，漢族，高級工程師，碩士學位，現從事火力發電廠集控運行工作。