扬州电厂330 MW汽轮机组闭冷水系统节能改造

施正生，袁开祥，季亚耘，季建宇

(江苏华电扬州发电有限公司，江苏 扬州 225000)

1 闭冷水系统概况

330 MW机组闭冷水系统的功能是向汽轮机、锅炉、发电机、脱硫系统等辅助设备提供冷却水。该系统为闭式回路，开式冷却水系统的水流经闭冷器来冷却闭式循环水系统中的冷却水。闭冷水系统包括2台全容量闭冷泵、3台半容量闭冷器及1台膨胀水箱等设备。闭冷水系统采用除盐水和凝结水作为冷却液，用凝结水输送泵或除盐水泵向膨胀水箱补水，然后通过闭冷泵在闭式回路中循环。闭冷水系统用户主要有：主机润滑油冷却器、小机润滑油冷却器、EH油冷却器、真空泵冷却器、密封油冷却器、发电机器定子水冷却器以及锅炉各风机润滑油冷却器等。闭冷水系统如图1所示。

图1 闭冷水系统

闭冷水系统正常运行时，1台闭冷泵运行，闭冷水系统出力应满足机组最大出力时各种负荷运行需要，并有一定裕量。

2 闭冷水系统优化改造的必要性

2.1 全年闭冷水系统运行状况

查阅安全仪表系统(SIS)，采集闭冷水系统运行数据，绘制出江苏华电扬州发电有限公司(以下简称扬州电厂)闭冷水系统2012年全年运行状况图，如图2～图4所示。

图2 330 MW机组闭冷水系统冷却水运行温度

图3 330 MW机组闭冷水系统用户调整门开度

2.2 闭冷水系统运行状况分析

扬州市地处北亚热带湿润季风气候区，具有四季分明、雨量充沛、日照充足、冬寒夏热和雨热同步等特点。由于环境温度的变化，导致闭冷水温度随着季节变化而变化。由图2可知，闭冷水冷却器出口温度仅在6—9月会超过35 ℃，全年平均温度在25 ℃左右。由图3可知,闭冷水系统用户冷却器进口调整门开度在7—9月超过80%，平均开度在50%左右，特别是在冬季，其开度在20%左右，闭冷水系统用户各冷却器所需要的冷却水量较设计值偏离大。由图4可知，闭冷水系统冷却器全年出口压力平均值为0.65 MPa左右。

图4 330 MW机组闭冷水系统冷却水运行压力

2.3 闭冷水系统全年用户冷却水量分析

闭冷泵型号为SLOW300-550IB，额定流量为2 000 m3/h，扬程为50 m，功率为400 kW。闭冷泵的特性曲线如图5、图6所示。

图5 闭冷泵流量和效率特性曲线

图6 闭冷泵流量和出口压力特性曲线

由图4、图6可知：6—9月，闭冷水流量为1 500～2 000 m3/h，其他月份为750～1 250 m3/h。

通过以上3点的分析可知：6—9月闭冷泵可匹配系统经济运行，泵的效率较高，节流损失小；其他月份，由于闭冷水温度随着环境温度大幅下降，闭冷水流量也急剧下降，闭冷泵虽然也能够满足闭冷水系统运行的需要，但泵的节流损失大，效率低，闭冷泵不再经济地匹配闭冷水系统运行，造成能源浪费。

由此可见，扬州电厂330 MW机组闭冷水系统配置的闭冷泵裕量过大，系统母管长期于较高压力下运行(偏离设计值)，对泵、阀门密封件、调整门阀芯是不利的，缩短了其使用寿命，闭冷水系统运行经济性较差，闭冷系统的节能改造完全是必要的。

3 闭冷水系统节能改造方案选择

3.1 闭冷泵改为变频运行

闭冷泵改为变频运行时，闭冷泵根据系统用户用水量的多少改变转速，保持系统母管压力在合理、经济的范围内，运行灵活，节约厂用电。但是，变频改造投资大，涉及电气、控制、土建等专业，必须由设计院等相关单位完成。

3.2 在闭冷水系统中增加1台小泵

闭冷水系统用水量长期为750～1 250 m3/h，选择额定流量为1 000～1 200 m3/h、扬程为40 m的水泵和#1，#2闭冷泵并联运行就可满闭冷水系统各冷却器的需求。扬州电厂220 MW机组正进行拆除，该机组的射水泵额定流量为1 201 m3/h，扬程为40 m，完全可以满足330 MW机组闭冷水系统除6，7，8，9月以外8个月份的运行。220 MW机组射水泵与闭冷泵的参数对比见表1。

表1 闭冷泵和射水泵的参数对比

该方案投资省、后期运行维护量较变频方案少、系统运行可靠、厂用电节约明显，本厂检修部门即可独立完成闭冷水系统的节能改造。因此，扬州电厂330 MW机组闭冷水系统节能改造选择第2种方案。

4 闭冷水系统节能改造措施

大修期间，在闭冷水进出水母管上引出1路管道，加装1台闭冷泵，并安装进出电动门、出口逆止门、进口滤网及进出口压力表。为不影响美观，将水泵安装在0 m闭冷泵与前置泵之间。

4.1 改造成本

改造成本：管道，0.5万元；进出口阀门，利用#4机组2台射水泵出口门，只增购1只出口逆止门，0.5万元；电缆，7.0万元；热控电动阀门，5.0万元；基础，0.5万元；总成本13.5万元。购置1台新泵和电机及其附属管阀等节约费用约15万元。

4.2 预期收益

按该水泵运行240 d，75%的负荷率计算，全年可节约：(400-185)×24×240×0.48×0.75×10-4=44.582 4(万元)，2台330 MW机组全部实施改造后，将每年产生89.170 8万元的经济收益。

改造后闭冷水系统简图如图7所示。

图7 改造后闭冷水系统简图

改造后，#1，#2闭冷泵型号为SLOW300-550IB，#3闭冷泵型号为350S-44AG。6—9月使用#1，#2闭冷泵运行，其余月份使用#3泵运行，极大地提高了闭冷水系统运行的经济性和可靠性，达到了节能降耗的目的。

5 改造后闭冷水系统运行状况

改造后，330 MW机组满负荷运行时闭冷水系统使用#3泵的运行状况见表2、表3。

表2 闭冷水系统主要运行参数

表3 闭冷水系统部分用户调门开度 %

改造前、后闭冷水系统运行压力对比如图8所示。

图8 改造前、后闭冷水系统运行压力对比

改造后系统运行稳定，实际运行证明：1—5月及10月，#3闭冷泵扬程和流量完全满足闭冷水系统用户的需求，改造取得了预期效果。

6 结束语

一般而言，主机生产厂家在主机技术协议中提供辅助系统用量表，用量表中规定了闭冷水系统的压力、流量及温度要求，设计院根据主机厂的要求对闭冷泵进行选型。然而，主机生产厂家规定的闭冷水流量是依据当地闭冷水温度最大值计算得出的，忽视了闭冷水温度的变化而导致的流量变化，造成闭冷泵选型时裕量过大。扬州电厂330 MW机组闭冷水系统改造方案的实施，证明了闭冷水系统的节能改造是必要的、可行的且经济的，同时为华电集团公司在运行的机组以及设计阶段的机组提供了闭冷系统改造的依据，具有良好的推广价值，该成果已获得华电集团公司首届青年创新创效成果铜奖。

参考文献：

[1]王寒栋.泵与风机[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]江苏华电扬州发电有限公司.330 MW汽轮机组检修规程[Z].扬州:江苏华电扬州发电有限公司，2008.

[3]江苏华电扬州发电有限公司.220 MW汽轮机组检修规程[Z].扬州:江苏华电扬州发电有限公司，2000.

[4]陈鹏，时朝晖，宋友祥.火电厂闭冷水 系统的节能改造[J].华电技术，2011,33(1):69-70.