火力发电机组不投运循环水的分系统调试技术研究

陆 莹，王达峰， 罗 辇，胡 洲， 徐熙瑾

（1.浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.浙江省电力设计院，杭州 310012）

循环水系统的正常投运是火力发电机组启动试运的最基本条件之一，除冷却汽轮机排汽外，送风机、引风机、给水泵、空压机等辅助机械设备运行时产生的热量都要通过闭式冷却水系统带走，而闭式冷却水则是通过水-水交换器用开式循环水来进行冷却。如果没有循环水系统，冷却水系统就不能工作，辅助机械设备所产生的热量无法带走，辅助机械就不能进行试运。因此，在分系统调试中，循环水系统通常是最早开始调试的系统之一。

一般发电厂循环水系统取/排水于大海或大型河流，在海涂、河边施工，施工地质条件比较恶劣，施工时间受潮汛期制约，施工期长。有时长距离施工不但施工条件复杂多变，还牵涉到沿途政策处理等许多棘手问题，常常因存在许多不确定因素而延误工期。如果能暂时越过循环水系统的调试，在循环水系统不投运的情况下开展其他系统的调试，将大大加快工程的调试进度。

某1 000 MW超超临界燃煤机组循环水系统的取水口在海涂，由于施工条件十分恶劣，循环水系统的施工进度跟不上机组施工的整体进度。为了不耽误机组按时投运，对不投运循环水的分系统调试方式进行了研究，决定实施无循环水的分系统调试方案。

1 无循环水分系统调试的方案

1.1 闭式水系统换水冷却

风机、空预器等旋转机械为主的设备因旋转摩擦而产生的热量比较小，闭式水系统可以采用换水的方法进行冷却。

由于闭式水系统在循环运行时要克服阻力产生热量，在没有用户时系统水温也会有25℃左右的温升。如果风机、空预器等设备在运行，闭式水系统的水温就会更高。这时必须控制闭式水系统的水温，通过闭式水系统的回水管路排放温度较高的水，同时往闭式水系统补充温度较低的新鲜除盐水，以此来降低水温。

具体操作：当水温度高于40℃时，冷却水用量较大用户出口的无压放水点打开放水。如图1中的汽泵汽轮机（简称小机）润滑油冷却器出水处放水阀打开，同时由凝结水输送泵（简称凝输泵）向闭式水膨胀水箱补充新鲜的除盐水，这样就可以控制闭式水温在30℃以下。

图1 闭式水系统

1.2 安装临时冷却水管路

随着分系统调试的开展，投入运行的辅助设备越来越多，闭式水用户会逐渐增多，尤其是压缩空气系统投入后，空压机及冷干机运行时会产生大量热量，通过闭式水换水的方式已经满足不了设备的冷却要求。而压缩空气系统必须首先投入运行，这是关系到发电厂各分系统气动阀门是否能够投入使用的关键，若压缩空气系统不能尽早投用，必然会影响到各分系统的调试进度。

此时，为提供压缩空气系统的冷却水，需隔离原闭式水系统，安装临时冷却水管路。即隔离原汽机房闭式水系统至空压机房的闭式水管路，从3台凝输泵中功率最小的凝输泵C（22 kW）出口管路上接1路临时管路至空压机房内闭式冷却水进水管路，再用1路临时管将回水接回该凝输泵C再循环管路。如图2所示，此时系统流程为：

500 m3水箱→凝输泵C进口阀门→凝输泵C→凝输水临时进口管→闭式水进口阀→空压机及其冷干机等用户→闭式水出口阀→凝输水临时出口管→凝输泵C再循环管→凝输泵C再循环阀→500 m3水箱

图2 临时凝输水系统

由于利用了空压机房靠近凝输泵的地理优势，大大缩短了临时管的安装距离，节省了临时管的耗材，安装工艺简单。另一优点是凝输泵C功率较小，有利于节省厂用电。从空压机和冷干机带出的含有大量热量的冷却水回到凝输泵再循环管路后，送回凝结水箱，由于凝结水箱容积较大，总容积达到500 m3，温度较高的冷却水可在凝结水箱内进行充分混合降温，并不断通过凝结水箱向外界散热，所以凝结水温度的上升速率非常缓慢，这使得空压机和冷干机的冷却水温升得到了有效控制，能够保证空压机和冷干机较长时间的工作。

当500 m3水箱水温高时，还可利用化学制水站2个1 500 m3水箱对500 m3水箱进行降温。具体操作为：采用凝输泵A/B将500 m3水箱中温度较高的热水补入化学制水站中1个1 500 m3水箱，再将化学制水站中另1个1 500 m3水箱中温度较低的凝结水补回500 m3凝结水箱。通过500 m3凝结水箱与化学制水站2个1 500 m3水箱的换水，可解决500 m3水箱温度高的换水问题，同时热水被补入1 500 m3水箱后可进行自然冷却，不必将热水直接对外界排放，节约了凝结水资源。

需注意的是，为避免对闭式水系统及500 m3和1 500 m3水箱造成污染，安装完成后的临时冷却水管路在投用之前必须进行水冲洗，直至管路中的水质达到闭式水水质要求。

2 经济与社会效益

合理的调试技术和流程，大大缩短了大型火力发电机组的调试周期。该机组首台空压机试运开始于2011年3月17日，首台循泵试运开始于2011年4月15日，锅炉冲管开始于4月19日，此后凝结水输送系统临时管路恢复，大容量电气设备的冷却工作都由循环水系统提供。由此可见，采用本方案的临时冷却水系统，共运行了近30天的时间，使机组提前一个月并网发电。

该发电厂每台循环水泵的功率为2 800 kW，为混流泵，故试运期功率按额定功率计算，扣除凝输泵A或B及凝输泵C的电耗，30天可节约厂用电：

（2 800 kW-132 kW-22 kW）×30 d×24 h/d

=1 905 120 kWh

按浙江省2011年的工业用电价格，可节约费用：

1 905 120 kWh×0.866元/kWh=164.98万元

这还不计30天的工程投资成本以及节水等成本，由于机组提前了30天投入商业运行，直接产生的经济效益则更为可观。

由此可见，这种火力发电机组不投运循环水的分系统调试技术，具有推广和应用的价值。

3 结语

目前，节能减排工作已越来越受重视，且机组调试往往工期很紧，为了避免因循环水系统不能如期投用而影响机组调试工期，不少机组在早期调试期间已采用不投运循环水系统的分系统调试方法。如在某300 MW机组调试中，在分系统调试期间用工业水替代开式水作为闭式水系统的冷却水源；某1 000 MW机组调试中，采用临时海水调试泵替代循环水泵供闭式冷却水等。

本工程在调试早期采用了闭式水系统换水和凝结水输送系统临时管路改造2项措施，从实际应用看，系统冷却效果显著，而且这2项措施具有设计结构和安装工艺简单、临时耗材少、耗水量和耗电量小的特点，在不投用循环水系统的情况下，大大节约了厂用电，及时保证了各分系统的调试工作，使工程各节点顺利衔接，为工程按期、顺利投产，打下了坚实基础。

[1]王达峰，方天林，罗辇.火电厂基建调试中的节能手段探讨[J].浙江电力，2012，31（1）：38-40.

[2]周银芳.火电厂冷却水系统设计与优化[J].中国电力教育，2011（24）：108-110.

[3]王庆国，颜文俊，姚维.基于免疫算法的火电厂循环水系统优化[J].热力发电， 2009，38（6）：41-45.