冷却循环水联网运行节能技术应用研究

冯亦武，赵明德，李开创

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

冷却循环水联网运行节能技术应用研究

冯亦武，赵明德，李开创

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

详细论述了冷却循环水水温对汽轮机组凝汽器真空的影响，结合多台汽轮机组的电厂实际情况提出了冷却循环水联网运行的节能技术措施，为火力发电厂夏季提高机组真空、节能降耗提供了一种新的解决思路。通过一个具体工程应用实例，阐述了冷却循环水联网技术的实现方法和注意事项，论证了冷却循环水联网节能技术的可行性和经济性。

冷却循环水；联网运行；真空；节能

0　引言

电厂的冷端损失是各个损失环节中最大的一项，如果冷却塔性能不好，或者是运行不稳定，将会使循环冷却水的温度升高，而冷却水温的升高将使凝汽器的真空下降，汽轮机组的工作效率下降，从而导致发电煤耗增加，从而影响电厂的经济性。

目前提高汽轮机组凝汽器真空的方法较多，可采用汽轮机通流改造、凝汽器布管改造、机力通风冷却塔辅助降温等方案，但要考虑场地、工期、造价、技术复杂度等影响。

对于汽轮机组较多的电厂，提高汽轮机组真空的方法就不仅仅局限于汽轮机组本身，需要将整个电厂看成一个体系，进行运行优化，实现综合节能。受电网公司调度影响，装机容量较大，汽轮机组较多的发电厂，汽轮机组年发电有效利用小时数不高，因此存在汽轮机组负荷率不一致，有高有低，冷却塔的利用率也是有高有低。有的汽轮机组冷却塔已经满负荷运转，有的汽轮机组冷却塔才发挥了一半的作用。因此可以将汽轮机组的循环水资源以及冷却塔的冷却能力综合利用起来，利用有富余能力的冷却塔来分担一部分冷却能力不足的冷却塔的循环水，从而提高后者的真空度，达到节能降耗的作用。对于拥有较多汽轮机组的电厂来讲，通过这种循环水联网来提高汽轮机组真空的技术，投资较少，经济合理。

1　循环水联网技术原理介绍

循环水联网技术是把真空较低机组的高温循环水，分流一部分，经另外一台机组冷却塔冷却，再回到原冷却塔塔池，从而降低循环水温度，已达到提高机组真空的联网运行节能技术。如图1所示。1号机组循环水温度过高，导致机组真空过低，影响机组安全和发电经济性。单从冷却塔方面考虑，这说明冷却塔不能完全冷却机组循环水，使其达到经济运行指标参数。这时，如图虚线所示，增加一根连通管，将1号机组的一部分循环水分到3号机组的冷却塔上。1号机组循环水上冷却塔水量减少，下塔的这一部分循环水水温较改造之前降低；而分到3号机组冷却塔的循环水利用该塔的未被利用的冷却能力将水温降低，再经两台机组塔池或前池的连通管回到1号机循环水泵入口。最终循环水水温降低，提高了机组凝汽器真空度，实现了节能降耗的作用。

图1　循环水联网技术原理图

2　循环水联网技术在电厂中的应用

2.1循环水联网条件分析

对某电厂进行循环水联网运行。该电厂建设有2台350MW机组，4台200MW机组。该厂350MW机组冷却塔周围建有建筑物与隔音墙，导致其冷却塔能力严重下降。在2014年夏季严重的时候，循环水系统的回水温度高达48.9℃，排汽温度为55℃，凝汽器真空度为-83.49MPa。现通过对200MW机组循环水的设计参数及历年运行数据分析，发现200MW机组冷却塔在处理各自机组循环冷却水的降温工作后，冷却塔还有较多的富裕冷却能力。若能采取措施将350MW机组循环水系统与200MW机组的循环水系统进行联网，利用200MW机组冷却塔处理350MW机组部分循环水的降温工作，则可以在保证200MW机组经济与安全运行的情况下，来降低350MW机组循坏冷却水的温度，使350MW机组达到经济与安全性运行。

2.2循环水管道联网调节

该电厂现有6台机组，机组之间可以灵活调节，就目前的运行数据来看200MW机组夏季工况下时，其机组真空均较好，350MW机组夏季工况下真空度较差，如下图所示：

由上图可知，200MW机组在2014年夏季工况下，真空度较好，最恶劣天气条件下（7月20日）其真空度约为-90.4kPa，350MW机组在2014年夏季工况时，真空度较差，均在-85～90 kPa之内，最恶劣天气条件下（7月20日）其真空度降低至-83 kPa，对机组的负荷以及安全型造成了严重的影响。

由于减噪防噪的要求，350MW机组冷却塔周围已经建设了约半圈的防噪墙，加之目前正在进行机组脱硝增容改造工作，施工区以及建筑区均在350MW机组塔侧，进一步造成了350MW机组冷却塔的进风量的减少，影响了冷却塔的冷却能力。经过分析，建筑物的遮挡是造成进风量减少的主要原因，最终导致了冷却塔出水温度的升高，机组真空度的升高。

通过200MW机组的运行数据的分析，可知200MW机组的夏季运行工况时真空度较好，凝汽器与循环水换热温差较小，冷却塔冷却效果较好，经过实验测算出冷却塔的冷却能力为设计值的108%，即冷却塔的富裕度约为8%。因此可以考虑通过循环水管道联网将350MW机组部分循环水分流至200MW机组冷却塔中冷却降温，减少350MW机组冷却塔的冷却负荷，最终降低350MW机组冷却塔出水温度，保证机组真空在安全运行范围之内。

图2　350MW机组负荷和真空度对比表

图3　200MW机组负荷和真空度对比表

采用循环水管道联网，通过200MW机组冷却塔分流部分350MW机组冷却塔冷却负荷，解决200MW机组真空度偏高的问题，技术难度小，施工周期短，投资少，对机组本身以及冷却塔均无影响。

2.3循环水管道联网方案

350MW机组循环泵单机双泵运行时，流量为41798.2t/h；200MW机组循环泵单机双泵运行时，流量为26000t/h。根据日常运行报表分析，夏季恶劣工况运行时，均采用单机双泵的运行模式，故本方案中350MW机组冷却塔的计算循环水流量取值为41798.2t/h，边界计算参数见表1。

表1　035MW机组计算边界参数

当350MW机组冷却塔分流7248t/h时，冷却塔出水温度可降低3℃；此时两台220MW机组冷却塔各分流约3620t/h，两台220MW机组冷却塔出水温度升高0.52℃。

循环水联网运行，压力匹配是至关重要的条件。350MW机组与220MW机组循环泵出口压力分析见表2。

表2　循环泵出口压力比较

由上表分析可知，350MW机组循环水出口处的压力略大于220MW机组循环水出口压力，有利用350MW机组循环水向220MW机组循环水管道中分流。

2.4环境及经济效益分析

汽轮发电机组的电厂，冷却水温度的下降和热效率的提高成正比关系［1］，对于中压机组，冷却水的温度每下降1℃，机组效率能够提高0.47%；对于高压机组则能提高0.35%；对于核电厂则能提高0.7%［4］。冷却塔出塔水温每升高1℃对发电机组效率影响的具体数据，如表3所示。

表3　出塔水温升高1℃时机组的经济性变化［2，3］

一台350MW机组冷却塔分流7248t/h至两台220MW机组冷却塔时，冷却塔出水温度降低3℃，350MW机组煤耗率降低2.22g/kWh，按照机组夏季1800有效利用小时数计算，整个夏季节煤1398.6t；220MW机组冷却塔出水温度升高0.52℃，两台220MW机组煤耗率均增加0.555g/kWh，按照机组夏季1800有效利用小时数计算，整个夏季多耗煤439.6t。因此，技术改造3结语

后，一个夏季工况运行工况下，整个电厂可节约标煤约959t，减排CO2约2512t，SO2约8.15t，NOx约7.1t。在只需要改变机组运行方式，基本不需要投资的情况下，按标煤600元/t计算，整个夏季节煤收益约57.5万元。

循环水联网技术是通过综合利用多座冷却塔冷却能力，降低循环水温度，提高机组真空的节能技术。通过实际案例应用，证明联网运行技术在拥有多台机组的电厂里切实可行，具有良好的节能减排效益。

［1］康松，杨建明，胥建群.汽轮机原理［M］.北京：中国电力出版社，2000.

［2］冯浩，周世祥.循环水冷却塔节能技改分析［A］.全国火电大机组竞赛第11届年会论文集［C］.2007.

［3］杨剑永，张武.大型机组冷却塔节能潜力分析［J］.东北电力技术，2010，（6）.

［4］赵振国.冷却塔［M］.北京：中国水利水电出版社，1996.

Research and Application of the Energy-saving Technology of Keeping the Cooling Water Pipes as a Network

FENG Yi-wu，ZHAO Ming-de，LI Kai-chuang
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Article discusses the influence of the cooling water temperature of steam turbine condenser vacuum.According to the actual situation of power plants with more than one steam turbine，it proposes the energy-saving technology of keeping the cooling water pipes as a network，provides a new energy-saving solution for improving steam turbine condenser vacuum of power plant in the summer.Through a specific project application，it describes the methods and precautions of keeping the cooling water pipes as a network，demonstrates the feasibility and economics of keeping the cooling water pipes as a network.

cooling water；networking；vacuum degree；energy-Saving

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.04.007

TU995

B

2095-3429（2015）04-0025-03

2015-07-06

修回日期：2015-08-18

冯亦武（1983-），男，湖北人，杭州，硕士，工程师；

赵明德（1986-），男，江西人，杭州，硕士，工程师；

李开创（1986-），男，安徽人，杭州，硕士，工程师。