大型電廠循環(huán)水聯(lián)通運行技術措施與效益分析

陳躍明

浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司

0 引言

嘉興電廠一期兩臺330 MW，二期四臺660 MW機組，均采用海水開式冷卻，因錢塘江口泥沙含量大，且電廠煤碼頭及周邊受上下游碼頭影響，靠近取水口海水流動性差，尤其是一期機組循環(huán)水取水口附近因上下游碼頭影響淤積嚴重，受二期和三期機組溫排水影響大。如圖1，在潮位較低時進水溫度會突升，夏季工況海水溫度由31℃突升至37℃，導致機組真空下降甚至負荷受限，2018年夏季一期機組因暖流影響限制機組出力40余次。

考慮到二期工程循環(huán)水受暖流影響較小，且二期工程共配置8臺循泵，將一期循環(huán)水改接自二期工程循環(huán)水，海水溫度較低，受暖流影響小，可提高一期工程機組真空，同時盡量降低循泵單耗，改造后系統(tǒng)見圖2。改造項目始于2018年6月，2018年12月2號機組通水，2019年4月1號機組通水，一期循泵房正式停止運行。一、二期循環(huán)水聯(lián)通運行后，有效減緩了一期機組溫排水影響，達到了經(jīng)濟運行的預期。2019年夏季一期機組因海水暖流導致機組限出力次數(shù)為“零”。但是一、二期共6臺機組8臺循泵，運行方式較為復雜，事故處理難度增加，需要合理優(yōu)化運行方式，做好循環(huán)水冷端優(yōu)化試驗，提升機組運行可靠性和經(jīng)濟性，這是本次循環(huán)水改造后需要研究攻關的主要課題。

1 一期和二期循環(huán)水聯(lián)通運行方式

1.1 循環(huán)水小聯(lián)通運行

1.1.1 156/234循環(huán)水小聯(lián)通運行方式

二期各臺機組循環(huán)水至一期機組隔離閥開狀態(tài)，3號和4號機循環(huán)水聯(lián)通供2號機，5號和6號機組循環(huán)水聯(lián)通供1號機，根據(jù)海水溫度和機組負荷確定循泵運行臺數(shù)。1號和2號機循環(huán)水進水母管聯(lián)通閥A開狀態(tài)、B關狀態(tài)。

圖1 嘉興電廠溫排水、機組取水及碼頭位圖

圖2 嘉興電廠一、二期廠外循環(huán)水系統(tǒng)圖

1.1.2其他小聯(lián)通方式

3號或4號機組循環(huán)水供2號機，另一臺循環(huán)水泵獨立運行；5號或6號機組循環(huán)水供1號機，另一臺循環(huán)水泵獨立運行。1號和2號機循環(huán)水進水母管聯(lián)通閥A為開狀態(tài)、B為關狀態(tài)。

當一期機組停運且循環(huán)水隔離情況下，相應二期機組循環(huán)水獨立運行。當任一機組無備用循泵（例如：循泵或旋轉濾網(wǎng)檢修），可切換至小聯(lián)通運行方式。

1.2 循環(huán)水全聯(lián)通運行方式

1.2.1 循環(huán)水全聯(lián)通運行方式

二期各機組循環(huán)水至一期機組隔離閥開狀態(tài)，1號和2號機循環(huán)水進水母管聯(lián)通閥A、B開狀態(tài)，6臺機組循環(huán)水全聯(lián)通，根據(jù)海水溫度及機組負荷確定循泵運行臺數(shù)。

1.2.2 其他全聯(lián)通運行方式

1號和2號機組循環(huán)水進水母管聯(lián)通閥A、B開狀態(tài)。一期、二期一臺及以上機組循環(huán)水隔離或獨立運行。

2 一期和二期循環(huán)水操作原則

因一、二期循環(huán)水母管深埋地下，二期循環(huán)水至一期需經(jīng)過倒U型管和隔離閥，彎頭多、管路長，造成一期循環(huán)水沿程和局部流動阻力大，為保證一期最低循環(huán)水流量且水側不進空氣，要求1號機循環(huán)水進水壓力不低于20 kPa，2號機循環(huán)水進水壓力不低于15 kPa。

2.1 循環(huán)水聯(lián)通方式下循泵葉角及凝汽器回水閥調節(jié)要求

1)根據(jù)機組負荷和海水溫度及時調整循泵葉角，聯(lián)通方式下的循泵葉角調節(jié)應同步，電流偏差不大于30 A，防止循泵悶泵；

2)任何循泵葉角及運行方式調整應告知聯(lián)通運行機組的運行人員；

3)一期機組加強監(jiān)視凝汽器循環(huán)水進水壓力及主機真空，防止循環(huán)水流量異常突降；

4)關注各臺機組在同負荷率情況下的循環(huán)水流量保持平衡，同負荷率的排汽溫度偏差控制在2℃以內；

5)調節(jié)原則：通過循泵葉角調節(jié)控制總循環(huán)水量，通過凝汽器循環(huán)水回水閥開度調整每臺機組循環(huán)水量分配。

2.2 一期機組凝汽器水側反沖洗操作

一期循環(huán)水流通阻力較大，機組運行期間進行反沖洗操作具有一定風險，操作要求如下：

1)聯(lián)系二期機組提高循環(huán)水壓力，保證一期循環(huán)水進水壓力不低于50 kPa；

2)操作期間必須就地校對閥門狀態(tài)，確認正確后再按操作步驟執(zhí)行；

3)盡量安排在日班潮位高時進行[1]。

2.3 凝汽器循環(huán)水單側隔離操作

操作前保持當前循環(huán)水運行方式，可通過調節(jié)葉角及各機組循環(huán)水出水閥開度控制循環(huán)水進水壓力。單側隔離機組循環(huán)水時，壓力不能過低，根據(jù)潮位、真空變化及時調整，同時保留單側凝汽器循環(huán)水出水閥開度，需視工況適當關小（保持2/3開度）。專業(yè)人員已對循環(huán)水聯(lián)通運行方式下的凝汽器循環(huán)水單側隔離操作票進行了修改、完善。

2.4 凝汽器鈦管微漏

二期機組凝汽器鈦管輕微泄漏，按往常操作即可，但一期機組發(fā)生凝汽器鈦管輕微泄漏，需要對當前循環(huán)水運行方式進行適當調整，視當前工況選擇提高二期一臺機組的循泵出力，同時降低另一臺機組的循泵出力，分批次將木屑倒入出力大的循泵前池，待泄漏消除后停止加木屑。

2.5 停運機組循環(huán)水隔離

停運機組循環(huán)水及開式水閥門狀態(tài)按照“停機注意事項”進行隔離。操作前應通知循環(huán)水聯(lián)通運行鄰機集控長，防止循泵打悶泵或凝汽器循環(huán)水超壓。隔離后注意閥門嚴密情況，如有泄漏及時聯(lián)系專業(yè)人員處理。

3 經(jīng)濟性調整策略

一、二期6臺機組循環(huán)水聯(lián)通運行，因8臺循泵均為葉角可調，運行調整中主要難點：機組容量不等、凝汽器性能不一、汽輪機低壓缸性能差異、背壓修正彼此不同，且運行中海水潮位、循泵運行方式、循環(huán)水流動阻力、負荷率均處于動態(tài)變化[2]。因此，需要通過不斷運行優(yōu)化調整、不斷進行改進，最終達到在不同季節(jié)、不同負荷工況點各機組始終在綜合最佳真空運行，最大化地降低機組綜合供電煤耗的目標。

根據(jù)二期各臺機組負荷及最佳排汽溫度同步調整循泵葉角及回水閥，調節(jié)目標如下：

1）各臺機組在相同負荷率下排汽溫度盡量接近，即：小于2℃，循環(huán)水溫升盡量接近10℃，確保最低潮位時各臺機組最小進水壓力，防止凝汽器水側進空氣，確保排汽溫度正常。

2）各臺循泵間電流偏差不大于30 A，防止循泵間搶水、壓泵問題[3]。

3）各機組凝汽器端差及過冷度符合以下要求：

凝結水過冷度＜1．5℃。

循環(huán)水進水溫度≤14℃，凝汽器端差≯9℃

循環(huán)水進水溫度＞14℃、＜30℃，凝汽器端差≯7℃

循環(huán)水進水溫度≥30℃，凝汽器端差≯5℃

4 改造前后效益分析

4.1 機組真空與循泵單耗

二期循環(huán)水供一期后，一期進水溫度明顯下降，如圖3所示，1-8月平均進水溫度同比降低了1．5℃，對應汽輪機排汽溫度降低約1．5℃，真空提高0．7 kPa，可降低煤耗2．1 g/kWh。按照一期機組每年發(fā)電量28億kWh，可節(jié)約5 250 tce。

圖3 2018-2020年一期進水溫度折線圖

一、二期循環(huán)水聯(lián)通運行方式，經(jīng)過1年多的運行調整，循泵單耗同比基本一致，見表1。未取得降循泵單耗效果，通過平均負荷對比發(fā)現(xiàn)2019和2020年各機組平均負荷率均低于2018年，同時一、二期發(fā)電量也低于2018年同期，這是造成循泵單耗未明顯下降的因素之一；同時，因一期機組循環(huán)水進水管路增加，閥門、彎管增多，循環(huán)水管道延程阻力和局部阻力增大，也進一步增大了循泵單耗。2018-2019年1-8月一、二期循泵統(tǒng)計單耗見表1，機組平均負荷見表2。

表1 2018-2019年1-8月份一、二期循泵統(tǒng)計單耗

表2 2018-2019年1-8月一、二期機組平均負荷

4.2 工業(yè)水消耗

一期機組循泵共四臺，橡膠軸承套采用工業(yè)水潤滑冷卻，正常運行或備用每臺循泵需要消耗工業(yè)水10 t/h，一期機組循環(huán)水改接自二期循泵，一期四臺循泵退出運行，每年可節(jié)約工業(yè)水約36萬t（循泵潤滑水消耗）。

4.3 人力成本

一期循泵房運行期間配置5個循泵值班員，采用五班三倒方式，而循泵房退出運行后取消了值班員配置，減少相關人員工資支出約75萬元/年。此外，每年可節(jié)省大量的設備檢修、維護費用。為企業(yè)節(jié)省了生產成本。

5 結論

一、二期循環(huán)水聯(lián)通運行后，一期機組節(jié)能降耗效果顯著，二期機組并無實質性節(jié)省煤耗，其中有負荷率低、發(fā)電量減少的外部因素。因此，尚需繼續(xù)研究循環(huán)水聯(lián)通方式下經(jīng)濟可靠的運行措施，調整運行方式，在保證機組真空前提下盡量降低循泵單耗，使一、二期機組在最佳真空方式下運行，有利于節(jié)能最大化、效益最大化。