闭式冷却水系统的节能优化研究

陈跃明，秦攀

（1.浙江浙能嘉兴发电有限公司，浙江嘉兴314201；2.浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

闭式冷却水系统的节能优化研究

陈跃明1，秦攀2

（1.浙江浙能嘉兴发电有限公司，浙江嘉兴314201；2.浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

针对嘉兴发电厂1号机组闭式冷却水系统在运行中存在的问题，对闭式冷却水系统节能优化进行分析研究，提出了增加1台小容量闭式冷却水泵的改造措施，实施后取得了良好的节能效果。

闭式冷却水；节能；优化；小容量闭式冷却水泵

1 闭式冷却水系统存在的问题

浙江浙能嘉兴发电有限公司1号机组采用上海汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537型亚临界、一次中间再热、双缸双排汽凝汽式汽轮机。机组设计采用闭式冷却水系统，主要功能是为机组辅助设备提供充足的冷却水，同时相应配置开式水系统，开式水经水水交换器冷却闭式冷却水，冷却后的闭式冷却水直接供各闭式冷却水用户[1]。

闭式冷却水系统包括2台全容量的闭式冷却水泵、2台全容量的水水交换器、1个膨胀水箱等设备。全容量闭式冷却水泵型号为20SH-9A，转速970 r/min，流量1 908 m3/h，扬程49 m，功率380 kW，电压6 kV。

在机组的实际运行中，因夏季与冬季气温相差较大，各闭式冷却水用户对冷却水的用量要求也相差较大。夏季工况下，闭式冷却水泵基本在额定出力下运行，随着环境和海水温度的下降，闭式冷却水温度和各用户流量也随之下降。1号机组闭式冷却水泵在不同季节的运行参数见表1。

表1 改造前1号机组闭式冷却水泵运行参数

从表1可以看出，夏季工况下闭式冷却水泵基本在额定出力下运行，闭式冷却水压力调节阀基本保持全开状态；而在非夏季工况下闭式冷却水压力调阀开度较小，闭式冷却水母管压力较高，闭式冷却水节流损失较大，同时闭式冷却水各用户的冷却水也存在较大的节流。一年中海水温度在6～31℃之间变化，对应的闭式冷却水温度变化幅度达9～33℃，因此造成不同季节闭式冷却水流量有巨大差异，特别是在冬季工况，闭式冷却水温度达到低限，而水泵的耗电量并不会下降多少，因此冬季闭式冷却水泵的节流损失相当大，泵的效率也最低，造成了很大的电能浪费。同时因系统在较高压力下运行，加快了各调节阀的磨损，泵体的泄漏也随之增加。

2 节能优化可行性分析

该厂1号机组闭式冷却水泵为SH型单级双吸式离心水泵，其性能曲线如图1所示。在额定出力时泵的效率为75%，随着闭式冷却水流量的下降，泵的效率下降明显，因此在非夏季工况时，闭式冷却水温度较低、流量较小，闭式冷却水系统的能量损耗大大增加。

图1 闭式冷却水泵性能曲线

若增加1台容量较小的闭式冷却水泵，以满足非夏季工况闭式冷却水用户的流量需要，减少闭式冷却水节流损失，提高闭式冷却水泵效率，将有助于减少闭式冷却水泵耗电量和降低设备磨损，达到节能降耗目的。

小容量闭式冷却水泵选型时，要充分兼顾扬程和流量要求。首先，小泵的扬程要满足高点用户——炉水泵的需要，以夏季工况下当闭式冷却水压力降至0.55 MPa后炉水泵出现温度高报警为基准，选定泵的扬程在35 m左右；其次泵的流量要满足各用户非夏季工况的需要。但流量不能太大，否则闭式冷却水系统节流损失会较大，达不到节能效果。因此对于小容量闭式冷却水泵的合理选型是本次节能优化的重点。

根据闭式冷却水系统主要参数一年变化情况，初步选定小容量闭式冷却水泵型号为350S-44，转速1 450 r/min，设计流量1 450 m3/h，扬程36 m，功率187 kW。预计每年连续运行8～9个月。

3 节能优化的实施

3.1 闭式冷却水泵C现场布置

加装的小容量闭式冷却水泵命名为闭式冷却水泵C。加装闭式冷却水泵C后的系统图如图2所示。

图2 增设闭式冷却水泵C后的系统

将闭式冷却水泵B北侧的主机冷油器冷却水调节站整体垂直移位至6.3 m层，空出区域用于安装闭式冷却水泵C。闭式冷却水泵C配置进出口电动阀和进口滤网。电机为ABB产的380 V低压电动机250 kW，电源取自380 V公用A段。

3.2 运行方式调整

利用当年9—10月份1号机组B级检修机会，按项目要求对闭式冷却水系统实施节能优化改造。根据实际运行情况，闭式冷却水系统降压运行，控制闭式冷却水母管压力为0.55 MPa，比改造前的压力控制点低0.15 MPa。

根据电厂《设备定期维护与切换制度》要求，增加相关C泵内容，以保证设备可靠备用。

3.3 系统安全性确保措施

闭式冷却水系统多1台泵后，需要对逻辑保护功能进行完善，以确保闭式冷却水系统的运行安全[3]。

在操作员画面上保留A/B泵之间的联锁和首选泵按钮，增加闭式冷却水泵C的功能按钮：选择1时，C泵与A/B泵之间无任何关联，也就是说C泵跳闸或闭式冷却水压力低不会联锁启动A/B泵；选择2时，C泵与A/B泵之间有关联，当C泵连续运行时，不投A/B泵联锁（因为投入联锁会导致首选泵自启动），C泵跳闸或闭式冷却水压力低会联锁启动备用泵。

逻辑功能完善后，经过调试证明可满足不同工况下闭式冷却水泵保护联锁功能，且保证2台闭式冷却水泵都在备用状态，从而使闭式冷却水系统的可靠性大为增强。

4 改造后的效益分析

改造完成后，闭式冷却水泵C自当年10月底调试启动一直连续运行至第二年6月中旬，取得了很好的经济效益，同时设备运行也相当可靠，闭式冷却水系统的缺陷相比前一次大修后减少明显。

根据试验结果，可在海水温度上升到25℃后才切至大容量闭式冷却水泵运行，根据全年海水温度的变化趋势，闭式冷却水泵C可连续运行8个半月。2011年11月—2012年6月，闭式冷却水泵电量与前一年同期比较，可省电43%，闭式冷却水泵C按每年运行8个半月计算，可节电约85万kWh，按电价0.4元/kWh计算，1年可节约人民币约34万，而整个项目费用为43万，因此1年多就能收回成本。

改造后，1号机组闭式冷却水实行降压运行，提高了闭式冷却水系统的安全可靠性，改造后的一年中闭式冷却水系统跑冒滴漏缺陷仅为3条，改造之前2年的总量为17条，说明缺陷发生率已大为下降，缺陷维护的人工和设备成本明显降低。

5 结语

1号机组闭式冷却水系统改造后的运行情况表明，增设小容量闭式冷却水泵后的节能效果相当明显，完全能够满足非夏季工况闭式冷却水流量的需求。该项目的实施具有较好的经济效益，其他机组也将进行类似改造。

改造完成后，发现闭式冷却水泵C电机选型仍然偏大，若更换为200 kW的电机则更合适。另外，管式冷却器的冷却效果也较差，有待进一步更新完善。

[1]张旭东.宁德电厂闭式冷却水泵节能优化改造[J]．节能技术，2011，48（6）∶447-450．

[2]张永安.300 MW汽轮发电机组闭式循环冷却水系统的优化改造[J]．内蒙古石油化工，2009（1）∶36-40.

[3]王楠.开、闭式冷却水系统的改造[J]．上海电力，2009（6）∶7-9.

（本文编辑：龚皓）

Researchment of the Energy Saving Optimization on the Closed Cooling Water System

CHEN Yao ming1，QIN Pan2
（1.Zheneng Jiaxing Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou Zhejiang 310014，China）

Aiming at problems in operation of the closed cooling water system of units 1 in Jiaxing Power Plant，the paper analyzes and investigates energy saving optimization on the closed cooling water system；it proposes to add an extra small closed cooling water pump，after the implementation of which favorable energy saving result is achieved.

closed cooling water；energy saving；optimization；extra small closed cooling water pump

TK264.1

：B

：1007-1881（2013）10-0035-03

2013-05-07

陈跃明（1980-），男，浙江绍兴人，工程师，主要从事汽轮机运行维护工作。