循環水雙機單循泵運行方式可行性及經濟性分析

李一山

摘 要：面臨燃料成本大幅度上漲，新能源裝機容量進一步壓縮發電小時數。東方廠加大對發電設備的技術靈活性改造力度，針對冬季供暖期，循環水溫度低，循環水流量需求少的特點。本文從可行性、安全性、經濟性的角度對循環水雙機單泵進行分析，證實了改造的價值。

關鍵詞：供暖期;循環水泵;廠用電;經濟性

1.循環水雙機單循泵改造的重要意義分析

遼寧遼寧東方電廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造的1165t/h亞臨界汽包鍋爐。汽輪機是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的N350-16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、反動、凝汽式汽輪機每臺機組配備2臺循環水泵，其中一臺低速泵A，一臺高低速泵B。生產實際中循環水由循環泵送往系統中各換熱器，以冷卻工藝熱介質，冷卻水本身溫度升高，帶走熱量并被送往冷卻塔頂部，布水管道噴淋到塔內填料上。空氣則由塔底空隙中進入塔內，與落下的水滴和填料上的水膜相遇進行了熱交換，水滴和水膜則在下降過程中逐漸變冷，循環水泵是火電廠中耗電量較大的輔機之一，它消耗的電能約占廠總發電量的1%左右。 循環水泵的運行方式對凝汽器真空和廠用電率等指標影響較大，因此，研究在一定環境及汽輪機負荷條件下的循環水泵的最優運行方式，確定循環水泵的合理運行臺數，保證凝汽器在最佳真空下工作，是提高電廠運行經濟性的重要措施。

2.循環水雙機單循泵的可行性分析與風險控制

循環水雙機單泵也是充分考慮我廠的實際情況，用 1 臺循泵滿足兩臺機需要。我廠兩臺機組共計4臺循環水泵，A泵為低速泵流量4.69m?/s每小時為16884噸，高速泵5.36m?/s每小時為19296噸。冬季供暖期間單機單低速循環水泵運行方式，循環水所帶主要用戶凝汽器冷卻水、開式水最大量2016m?/h， 循環水排污帶化學制水400 m?/h，其它用戶用量較少，雙機單高速循環水泵運行每臺機組冷卻水量10000 m?/h左右，雙機單低速循環水泵運行每臺機組冷卻水量8500 m?/h左右，故雙機單循環水泵方案采用高速泵運行。供熱初末期供熱蒸汽量少，雙機單泵運行循環水量少，由于1號機組冬季供熱抽氣量大，以及切缸運行時需用冷卻水量少，2號機組高速循環水泵運行完全滿足兩臺機循環水冷卻需求。

“雙機單泵”運行是一種非常規的運行方式，具有一定的開創性與風險性，主要風險包括運行循泵跳閘循環水壓力突降、循泵出口蝶閥開關不當造成循環水壓力過低、單泵運行壓力低造成冷卻塔落水破壞等，其中最危急風險就是運行單泵出現故障將對兩臺機組產生影響。通過東方公司不斷的論證，采取了一系列措施將其運行風險逐一規避，確保了機組安全穩定運行。主要手段包括以下幾種：

2.1.修改循環水泵聯鎖邏輯：單臺機組之間的兩臺泵聯鎖邏輯已不再適合這種工況，從安全的角度考慮必須修改系統邏輯，新增循環水系統低水壓聯鎖及1號機組B循環水投硬聯鎖。當循環水雙機單循泵運行期間，若發生循泵跳閘時，立即通過硬連鎖將臨機高速循泵轉起，帶兩臺機循環水負荷。當水壓繼續下降達0.10MPa時，循環水低水壓聯鎖動作，將兩臺機低速循泵聯啟，滿足循環水用水需求。2號機組B循環水泵跳閘聯啟1號機組B循環水泵邏輯判據為：2號機組B循環水泵跳閘開關接點或B循環水泵電機運行電流小于100A。

2.2.制定應急事故處置預案和操作規程：當2號機組高速循環水泵跳閘，操作員立即確認2號機組低速泵是否正常聯啟，若未聯啟強投一次低速循環水泵，再確認1號機組高速泵是否聯啟，若未聯啟強投一次高速泵，立即啟動低速循環水泵運行，注意兩臺機組真空變化，若真空明顯下降立即投入兩臺真空泵運行，根據真空下降速度減少機組負荷當88KPa以下每降低1KPa減50MW負荷，真空82KPa負荷減至0，保證兩臺機組真空82KPa以上，如不能保證兩臺機組真空維持在動作值以上，可優先保證一臺機組正常運行。當一臺機組低真空跳閘，一臺機組正常運行。立即將跳閘機組所有對外供汽閥門關閉，輔汽倒臨機帶，確認排氣溫度50℃以下，盡快恢復機組運行，若循環水中斷確認無法恢復按照故障停機處理;機組排氣溫度高于50℃禁止向凝汽器通循環水。

2.3.定期切換：單臺循泵長期運行容易出現設備隱患，切定期輪換可以避免設備磨損，延長設備壽命。東方廠循泵可以在高速、低速模式下切換。保證了設備輪換期間循環水系統的正常運行。輪換后主要針對電機絕緣、電機風扇、出口液壓油系統動作情況，及液壓油站油質進行檢查處理。利用循泵啟停時機切換循泵，避免設備產生事故隱患，保證每臺循泵可靠備用。

這些措施都對此改造方案的可靠性提供了保障。通過采取上述措施后已將“循環水雙機單循泵”的運行風險降到最低，經過專業團隊的多次風險評估后一致認為可以將“循環水雙機單循泵”作為冬季經濟運行有效運行方式。

3.循環水雙機單循泵的經濟性分析

冬季供熱期，室外溫度低，1號機組冬季供熱抽氣量大，切缸運行時低壓缸進氣量少，導致真空偏高，最高時達到-97.6KPa，但東方廠凝汽器設計真空為-95.1KPa。循環水量過大不但造成循泵耗電率上升，影響全廠用電率和機組供電煤耗，而且會增大凝汽器端差，使冷端損失加大，進一步影響煤耗。所以要根據機組運行情況及時調整循環水運行模式。根據實際測算東方廠350MW機組能耗數據，廠用電沒增加1%，煤耗上升3.71g/kWh，真空度每下降1%，根據排氣壓力不同，如下表煤耗上升分別增加2.35—3.62g/kWh。

根據目前掌握的數據，冬季機組負荷各在220MW情況下，真空為-95.5。“雙機單泵”運行方式下，相比雙機雙循泵，影響真空0.3KPa，單臺循泵耗電量影響廠用電約0.23%。可得循泵影響供電煤耗0.858g/kWh，真空變化影響煤耗0.705g/kWh。循泵影響供電煤耗>真空變化影響煤耗，即停運一臺循泵經濟性更好，且真空完全滿足運行要求。

當兩臺機組負荷真空>-94KPa時，循泵影響供電煤耗0.858g/kWh，真空變化影響煤耗1.59g/kWh。循泵影響供電煤耗<真空變化影響煤耗，退出循環水雙機單循泵模式，經濟效益更加。

按照循環水溫度及負荷情況調整循泵運行臺數是原來更多是按照經驗調整，準確性不夠完善，若想做到精益求精，必須引入最佳真空計算。最佳真空是指提高真空效率增加節約煤耗和為了提高真空而增加的循環水泵電耗綜合考慮效益最高時的真空。所以計算合適的循泵啟停點是保證機組在最佳真空下運行的前提，同樣這也為“循環水雙機單循泵”運行提供了有力的數據支持。

4.循環水雙機單循泵的經驗總結

本文通過從可行性、安全性、經濟性的三個角度對循環水雙機單泵進行分析，證實了改造的價值，給出了可行的方案。鑒于目前火電機組對廠用電節能降耗的要求，此項技術改造及相關優化方案，可保證機組真空水平的同時有效降低廠用電。擺脫了以往各廠對循環水系統最佳運行方式的固有印象，達到了減耗增效的目的，值得具有相似條件的火電廠推廣應用。

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