#1、#2機組開式循環水系統運行方式優化

包治光

（甘肅電投張掖發電有限責任公司，甘肅定西，734000）

1 提出背景

甘肅電投張掖發電有限責任公司2×325MW機組開式冷卻水系統水源取自凝汽器循環冷卻水供水，開式水系統冷卻負荷包括閉式熱交換器冷卻水、主機機械真空泵板式換熱器冷卻水、發電機密封油水環真空泵冷卻水三路。2010年兩臺機組檢修時發電機密封油水環真空泵冷卻水已改造為工業水接帶，開式水作為備用。

張掖地區冬季時由于環境溫度低，凝汽器循環水進水溫度一般在8℃～16℃，即開式水溫度也在8℃～16℃左右，而在夏季時，循環水進水平均溫度可高達28℃～30℃之間，同時開式水溫隨季節變化幅度較大。

2 實施方案

2.1 開式泵停運試驗情況及結論

根據簡單管道系統中圓管中液體流動的沿程總能頭損失公式：

經計算，當開式泵停運靠循環水直接接帶開式水系統負荷時，開式泵出入口壓損約為0.01MPa，我公司凝汽器循環水進水壓力0.096MPa，則經過開式泵后，由于沿程阻力較小，出口壓力在0.086MPa左右，應基本能滿足冷卻負荷的需要。2011年10月中旬，根據張掖環境溫度變化及循環水實際運行溫度變化情況，公司組織開展該項試驗工作。

2.1.1 優化試驗

（1）試驗數據

a）開式泵電機設計參數

型號 Y315L2－4 功率 200kW功率因數 0.89 絕緣等級 B額定電壓 380V 額定電流 359A接線方式 △ 轉 速 1485r/min

b)開式泵停運前、后參數對比表

#1機組試驗數據：

環境溫度機組負荷凝汽器真空開式泵電流泵入口壓力泵出口壓力閉式水溫度真空泵密封水溫度備注℃M W K P a A M P a M P a℃ ℃3 2 3 0 -8 2.6 6 2 9 1 0.0 9 8 0.2 8 3 1 5.8 8 1 8 開式泵運行8 2 3 0 -8 2.0 9 0.0 9 8 0.0 8 9 2 0.9 2 1 開式泵停運1 0 2 3 3 -8 2.4 0.0 9 8 0.0 8 9 2 1.3 2 1 開式泵停運1 4 2 3 0 -8 1.3 4 0.0 9 8 0.0 8 9 2 4 2 4 開式泵停運1 7 2 2 5 -8 0.8 7 0.0 9 8 0.0 8 9 2 5.3 2 6 開式泵停運1 7 2 5 7 -7 9.9 3 2 9 1 0.0 9 8 0.2 8 2 1.3 2 4 開式泵運行

#2機組試驗數據：

環境溫度機組負荷凝汽器真空開式泵電流泵入口壓力泵出口壓力閉式水溫度真空泵密封水溫度備注℃M W K P a A M P a M P a℃ ℃9 2 6 1 -8 0.4 1 2 9 3 0.0 9 7 0.3 3 2 0.5 9 2 5 開式泵運行8 2 5 4 -8 1.1 6 0.0 9 7 0.0 9 2 5.1 3 2 4 開式泵停運1 0 2 7 3 -8 0.9 9 0.0 9 7 0.0 8 9 2 6.9 2 5 開式泵停運

9 2 8 0 -8 0.7 1 0.0 9 7 0.0 9 2 7.1 2 6 開式泵停運1 0.6 2 7 7 -8 1.4 2 2 9 3 0.0 9 7 0.3 3 7 2 2.3 2 3 開式泵運行1 0.7 2 7 8 -8 1.5 6 0.0 9 7 0.0 9 2 6.5 2 4 開式泵停運

說明：以上兩表為#1、#2機在2011年10月分別進行的機組正常運行中停運開式泵運行試驗部分數據。

（2）試驗數據分析

從#1、#2機試驗數據記錄表中可以看出：

a）開式泵停運靠循環水沖動開式泵旋轉時開式泵出入口壓降在0.008～0.009MPa之間，與試驗前的理論計算基本相同；

b）開式泵停運后實際運行情況看，在環境溫度較低時（試驗期間最高環境溫度18℃），停運開式循環水泵后，機組相關系統運行參數均保持正常，各冷卻系統溫度均保持正常，且具有一定的調節余量，開式泵停運或間斷運行完全能滿足機組安全穩定運行。

閉式水溫變化影響：在試驗運行期間， #1機組閉式水溫最高25.6℃，#2機組閉式水溫最高29.5℃，均明顯低于夏季閉式水實際運行溫度（夏季閉式水溫最高達35℃），完全可以滿足機組運行要求。

對機組真空度影響：考慮到由于機組凝汽器真空泵工作液冷卻水取自開式水系統，開式泵停運后因開式水壓力下降，導致真空泵工作液冷卻水量相應降低，冷卻效能下降，可能對真空泵工作效率產生影響，進而影響機組真空度。

（3）試驗結論

根據試驗情況和張掖地區氣候特點以及歷年我公司機組冬季運行工況下循環水實際溫度變化情況，可以確定，在機組運行中完全可以實現開式泵停運或間斷運行而能保證機組安全穩定運行。在每年冬季10月、11月、12月及次年1月、2月、3月期間，以及4、5月份部分時段，均可實現開式冷卻水泵連續停運，且在6、7、8、9月可實現間斷運行。

2.1.2 2012年開式泵實際運行情況說明

自2012年1月1日起，開式泵執行連續停運規定，靠循環水沖動開式泵正向旋轉接帶相關負荷，每15天對A、B開式泵試轉一次。自6月1日起，因環境溫度逐漸升高，閉式水溫度也相應升高，通過連續記錄相關數據發現，當閉式水溫超過34.5℃時，閉式水部分負荷調整出現一定困難，即開始執行間斷運行方式，保證閉式水溫度不超過34.5℃，當閉式水溫度低于29℃時，繼續停運開式泵靠循環水接帶相關負荷，每天開式泵運行時間在6～12小時之間，節電效果也很明顯。

2.2 2012年經濟效益計算

2.2.1 節約廠用電計算

#1、#2機組上半年運行時間統計：2012年1月1日至6月30日#1機運行181天，#2機運行125天，#1機開式泵上半年運行時間統計：7.5天（180小時），#2機開式泵上半年運行時間統計：4.1天（98小時）

（1）#1機節電量

若機組運行期間開式泵連續運行，開式泵耗電量計算：0.392×291××0.89×181×24＝763847.69KW·h

#1機開式泵間斷運行節約廠用電：763847.69-141297.15＝622550.54 KW·h

（2）#2機節電量

若機組運行期間開式泵連續運行，開式泵耗電量計算：0.392×293××0.89×125×24＝531144.68 KW·h

實際開式泵運行時間耗電量計算：

#2機開式泵間斷運行節約廠用電：31144.68-41420.61＝489724.07 KW·h

2012年上半年#1、#2機開式泵間斷運行共節約廠用電計算：622550.54+489724.07＝1112274.61 KW·h

注：開式冷卻水泵運行參數：

實際運行電壓：392V

實際運行電流：#1機組：291A、#2機組：293A

電機功率因數：0.89

以上所節約的廠用電量全部轉化為公司售電量，為公司創造可觀的經濟效益，以當前公司售電標桿電價337.1元/千千瓦時計算，上半年節約廠用電創效額為：1112274×0.3371 ＝ 374947（元）

以上半年節約廠用電估算全年節約廠用電為：

1112274×2=2224548 KW·h

則全年節約廠用電創效額為：2224548×0.3371=749895（元）

2.2.2 節約檢修費用計算

由于開式冷卻水泵年度運行時間的大幅度減少，其零部件運行壽命損耗將大大減小，一臺開式泵的主要零部件使用壽命是一個大修周期，更換總費用約6.5～7萬元， 兩臺機四臺泵總費用在28萬元左右，由于運行時間的大幅減少，每臺泵主要零部件使用壽命將增加2～3年，更換周期大大延長。

2.2.3 節約煤耗費用計算

開式泵運行時額定流量1518m3/h，當開式泵不運行靠循環水沖動開式泵正向旋轉接帶開式水系統負荷時，實際流量遠遠低于額定流量，也就是說，開式泵停運時，一部分開式水系統的流量進入了凝汽器，增加了凝汽器冷卻水量，提高了凝汽器真空。通過觀察發現，當開式泵由停運轉為運行時，凝汽器真空緩慢下降0.2KPa，即開式泵不運行時凝汽器真空約增加0.2KPa，機組經濟性大大提高。根據300MW火電機組節能對標指導手冊資料計算方法，真空每升高0.1KPa，影響供電煤耗下降0.309g/KWh,我公司開式泵不運行時真空上升幅度可降低供電煤耗0.618 g/KWh，上半年我公司發電量17.1億KWh，經折算后凝汽器真空升高幅度節約標煤約1050噸，以我公司標煤單價530元/噸計算，上半年節約費用1050×530=556500元，則全年節約費用556500×2=1113000元。

通過以上三方面節能創效計算，全年機組運行中開式水系統運行方式優化后節能創效額為：749895+60000+1113000=1922895元。

3 結語

通過試驗進行開式水系統運行方式優化，在保證冷卻效果的前提下降低開式水壓力，即開式水泵連續停運或間斷運行完全能滿足機組安全穩定運行，機組相關系統運行參數均保持正常，各冷卻負荷溫度均保持正常，不但節約大量廠用電，而且檢修維護費用大大降低，機組運行經濟性大大提高，但卻未增加任何改造費用，所創經濟效益可觀，值得在同類型電廠推廣應用。