循环水双机单循泵运行方式可行性及经济性分析

李一山

摘 要：面临燃料成本大幅度上涨，新能源装机容量进一步压缩发电小时数。东方厂加大对发电设备的技术灵活性改造力度，针对冬季供暖期，循环水温度低，循环水流量需求少的特点。本文从可行性、安全性、经济性的角度对循环水双机单泵进行分析，证实了改造的价值。

关键词：供暖期;循环水泵;厂用电;经济性

1.循环水双机单循泵改造的重要意义分析

辽宁辽宁东方电厂锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的1165t/h亚临界汽包锅炉。汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的N350-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、高中压合缸、双缸、双排汽、单轴、反动、凝汽式汽轮机每台机组配备2台循环水泵，其中一台低速泵A，一台高低速泵B。生产实际中循环水由循环泵送往系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高，带走热量并被送往冷却塔顶部，布水管道喷淋到塔内填料上。空气则由塔底空隙中进入塔内，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行了热交换，水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷，循环水泵是火电厂中耗电量较大的辅机之一，它消耗的电能约占厂总发电量的1%左右。 循环水泵的运行方式对凝汽器真空和厂用电率等指标影响较大，因此，研究在一定环境及汽轮机负荷条件下的循环水泵的最优运行方式，确定循环水泵的合理运行台数，保证凝汽器在最佳真空下工作，是提高电厂运行经济性的重要措施。

2.循环水双机单循泵的可行性分析与风险控制

循环水双机单泵也是充分考虑我厂的实际情况，用 1 台循泵满足两台机需要。我厂两台机组共计4台循环水泵，A泵为低速泵流量4.69m?/s每小时为16884吨，高速泵5.36m?/s每小时为19296吨。冬季供暖期间单机单低速循环水泵运行方式，循环水所带主要用户凝汽器冷却水、开式水最大量2016m?/h， 循环水排污带化学制水400 m?/h，其它用户用量较少，双机单高速循环水泵运行每台机组冷却水量10000 m?/h左右，双机单低速循环水泵运行每台机组冷却水量8500 m?/h左右，故双机单循环水泵方案采用高速泵运行。供热初末期供热蒸汽量少，双机单泵运行循环水量少，由于1号机组冬季供热抽气量大，以及切缸运行时需用冷却水量少，2号机组高速循环水泵运行完全满足两台机循环水冷却需求。

“双机单泵”运行是一种非常规的运行方式，具有一定的开创性与风险性，主要风险包括运行循泵跳闸循环水压力突降、循泵出口蝶阀开关不当造成循环水压力过低、单泵运行压力低造成冷却塔落水破坏等，其中最危急风险就是运行单泵出现故障将对两台机组产生影响。通过东方公司不断的论证，采取了一系列措施将其运行风险逐一规避，确保了机组安全稳定运行。主要手段包括以下几种：

2.1.修改循环水泵联锁逻辑：单台机组之间的两台泵联锁逻辑已不再适合这种工况，从安全的角度考虑必须修改系统逻辑，新增循环水系统低水压联锁及1号机组B循环水投硬联锁。当循环水双机单循泵运行期间，若发生循泵跳闸时，立即通过硬连锁将临机高速循泵转起，带两台机循环水负荷。当水压继续下降达0.10MPa时，循环水低水压联锁动作，将两台机低速循泵联启，满足循环水用水需求。2号机组B循环水泵跳闸联启1号机组B循环水泵逻辑判据为：2号机组B循环水泵跳闸开关接点或B循环水泵电机运行电流小于100A。

2.2.制定应急事故处置预案和操作规程：当2号机组高速循环水泵跳闸，操作员立即确认2号机组低速泵是否正常联启，若未联启强投一次低速循环水泵，再确认1号机组高速泵是否联启，若未联启强投一次高速泵，立即启动低速循环水泵运行，注意两台机组真空变化，若真空明显下降立即投入两台真空泵运行，根据真空下降速度减少机组负荷当88KPa以下每降低1KPa减50MW负荷，真空82KPa负荷减至0，保证两台机组真空82KPa以上，如不能保证两台机组真空维持在动作值以上，可优先保证一台机组正常运行。当一台机组低真空跳闸，一台机组正常运行。立即将跳闸机组所有对外供汽阀门关闭，辅汽倒临机带，确认排气温度50℃以下，尽快恢复机组运行，若循环水中断确认无法恢复按照故障停机处理;机组排气温度高于50℃禁止向凝汽器通循环水。

2.3.定期切换：单台循泵长期运行容易出现设备隐患，切定期轮换可以避免设备磨损，延长设备寿命。东方厂循泵可以在高速、低速模式下切换。保证了设备轮换期间循环水系统的正常运行。轮换后主要针对电机绝缘、电机风扇、出口液压油系统动作情况，及液压油站油质进行检查处理。利用循泵启停时机切换循泵，避免设备产生事故隐患，保证每台循泵可靠备用。

这些措施都对此改造方案的可靠性提供了保障。通过采取上述措施后已将“循环水双机单循泵”的运行风险降到最低，经过专业团队的多次风险评估后一致认为可以将“循环水双机单循泵”作为冬季经济运行有效运行方式。

3.循环水双机单循泵的经济性分析

冬季供热期，室外温度低，1号机组冬季供热抽气量大，切缸运行时低压缸进气量少，导致真空偏高，最高时达到-97.6KPa，但东方厂凝汽器设计真空为-95.1KPa。循环水量过大不但造成循泵耗电率上升，影响全厂用电率和机组供电煤耗，而且会增大凝汽器端差，使冷端损失加大，进一步影响煤耗。所以要根据机组运行情况及时调整循环水运行模式。根据实际测算东方厂350MW机组能耗数据，厂用电没增加1%，煤耗上升3.71g/kWh，真空度每下降1%，根据排气压力不同，如下表煤耗上升分别增加2.35—3.62g/kWh。

根据目前掌握的数据，冬季机组负荷各在220MW情况下，真空为-95.5。“双机单泵”运行方式下，相比双机双循泵，影响真空0.3KPa，单台循泵耗电量影响厂用电约0.23%。可得循泵影响供电煤耗0.858g/kWh，真空变化影响煤耗0.705g/kWh。循泵影响供电煤耗>真空变化影响煤耗，即停运一台循泵经济性更好，且真空完全满足运行要求。

当两台机组负荷真空>-94KPa时，循泵影响供电煤耗0.858g/kWh，真空变化影响煤耗1.59g/kWh。循泵影响供电煤耗<真空变化影响煤耗，退出循环水双机单循泵模式，经济效益更加。

按照循环水温度及负荷情况调整循泵运行台数是原来更多是按照经验调整，准确性不够完善，若想做到精益求精，必须引入最佳真空计算。最佳真空是指提高真空效率增加节约煤耗和为了提高真空而增加的循环水泵电耗综合考虑效益最高时的真空。所以计算合适的循泵启停点是保证机组在最佳真空下运行的前提，同样这也为“循环水双机单循泵”运行提供了有力的数据支持。

4.循环水双机单循泵的经验总结

本文通过从可行性、安全性、经济性的三个角度对循环水双机单泵进行分析，证实了改造的价值，给出了可行的方案。鉴于目前火电机组对厂用电节能降耗的要求，此项技术改造及相关优化方案，可保证机组真空水平的同时有效降低厂用电。摆脱了以往各厂对循环水系统最佳运行方式的固有印象，达到了减耗增效的目的，值得具有相似条件的火电厂推广应用。

參考文献：

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