国产超临界600 MW汽轮机冷端优化运行方式的确定

赵伟光，刘明远，王 丰，王 野

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国电大连庄河发电有限责任公司，辽宁 庄河 116431）

专论

国产超临界600 MW汽轮机冷端优化运行方式的确定

赵伟光1，刘明远2，王 丰2，王 野1

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国电大连庄河发电有限责任公司，辽宁 庄河 116431）

对国产超临界600 MW汽轮机在开式冷却方式下，通过海水温度、负荷、潮位、循环水泵运行台数和转速的变化试验，得到相应机组热耗率、厂用电率和供电煤耗值，为机组冷端优化运行方式的确定提供参考。

循环水泵；热耗率；供电煤耗

大连庄河发电有限责任公司1号汽轮机组为超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，型号为CLN600-24.2／566／566，额定功率为600 MW。采用海水冷却方式，其设计循环水温度为18℃，循环水流量为61 800 t／h，凝汽器温升为10.2℃，配有2台循环水泵（1台变频泵、1台定速泵）；凝汽器型号为N-32000-1，采用双壳体、双背压、双进双出、双流程、横向布置结构。由于地处黄海北部，全年海水温度在18℃以下达200余天，利用海水温度在冬、春季比较低的情况下，使该机组在保证开式循环冷却系统压力正常的前提下，在不同负荷、不同海水温度、不同潮位、不同循环水泵运行台数及转速时，确定最佳冷端运行方式，以提高机组运行经济性。对此选择海水温度为1℃、10℃、14℃和16℃时，进行循环水泵不同运行方式试验［1］，通过机组热耗率、厂用电率和供电煤耗变化，确定最佳冷端运行方式。

1 主要冷端设备设计指标

汽轮机组在纯凝汽工况下的技术参数和性能见表1。

表1 凝汽器、循环水泵及变频器主要技术参数［2］

2 冷端优化试验结果及特性分析

2.1 试验结果

冷端优化试验是在海水温度为1℃、10℃和14℃时，在不同负荷、不同循环水泵运行方式和潮位下进行的。由于循环水泵运行台数、转速变化，使循环水量和汽轮机背压发生变化，在保证负荷不变的情况下，主汽流量、锅炉燃煤量及辅机电耗将发生变化，最终引起机组综合经济指标——供电煤耗发生变化［3］，试验结果见表2。

表2 海水温度为1℃、10℃、14℃时不同负荷试验结果

2.2 单泵与双泵运行图确定

根据表2，在不同海水温度、不同负荷、单泵转速最大（370 r／min）时得到最佳经济指标值。绘制不同海水温度和负荷时，循环水单泵与双泵运行分界曲线见图1。

图1 1号机组循环水泵优化运行图

由图1曲线可拟合得到单机在不同海水温度和负荷时，循环水泵运行方式优化曲线方程式：

式中 WC——发电机端功率，MW；

tW——凝汽器入口海水温度，℃。

由拟合方程可得，在设计循环水温度为18℃时，循环水泵单泵与双泵运行分界点为346.43 MW，即使低于这一负荷值运行，单泵也必须在额定转速（370 r／min）下运行［4］。

2.3 单泵运行中的变频工况优化确定

由于1号汽轮机组在冬、春季循环水温度较低，通常采用A循环水泵变频方式调整循环水量，以达到节能降耗目的。变频循环水泵在不同循环水温度、不同转速下所对应的负荷曲线见图2。

图2 1号机组单台循环水泵优化运行曲线

由图2可见，当负荷越高时，循环水泵转速所调整的范围越小，当负荷达600 MW、海水温度为1℃时，单台循环水泵运行时的转速达到额定转速（370 r／min）。

为了保证开式冷却系统的循环水压力，在单台循环水泵运行中，特别是在海水温度和循环水泵转速较低的情况下，B凝汽器循环水出口门将关小［5］。当海水温度为1℃，负荷为300 MW、480 MW、600 MW时，B凝汽器循环水出口门开度分别控制在20%、36%和41%；当海水温度为10℃，负荷为300 MW、400 MW、500 MW时，B凝汽器循环水出口门开度分别控制在29%、40%和72%；当海水温度为14℃，负荷为300 MW、400 MW时，B凝汽器循环水出口门开度均控制在56%。在不同海水温度下，运行人员可根据图2曲线查得不同海水温度、负荷下所对应的最佳单台循环水泵转速，达到机组节能降耗目的。

2.4 双泵运行时变频泵最佳方式确定

当变频泵转速在300 r／min以下时，机组经济性明显降低，特别是当海水温度升至14℃时，厂用电率明显升高，所以双泵并列运行时，变频泵转速不能低于300 r／min。由图1中的双泵最佳运行区域，在不同海水温度、不同负荷、循环水泵不同组合方式下［6］，绘制机组在500 MW和600 MW负荷时，双泵运行时变频循环水泵在不同海水温度下得到的最佳运行转速见图3。

图3 1号机组双泵运行中变频循环水泵优化运行曲线

由图3可见，在额定负荷（600 MW）、循环水温度为10℃、采用双泵运行方式时，变频泵最佳转速为320 r／min；当负荷为500 MW、循环水温度为12℃、采用双泵运行方式时，变频泵最佳转速为310 r／min；按照600 MW和500 MW 2条平行曲线间距进行延续可得，在400 MW负荷、循环水温度为14℃、采用双泵运行方式时，变频泵最佳转速为300 r／min。

2.5 海水潮位对循环水泵运行方式影响

1号机组冷端优化试验是在不同海水温度、不同负荷、不同循环水泵转速下进行，在低循环水流量时还要受到凝汽器出口门开度的影响。通过观察试验过程，海水潮位也对试验结果产生了一定影响。电厂附近海域最高潮位为6.66 m，最低潮位为0.68 m，在同一循环水泵转速、同一负荷、同一水温状态下，高潮位比低潮位循环水泵入口压力高、循环水流量大、供电煤耗低［7］，见表3。

表3 海水温度为16℃、负荷为370 MW时不同潮位试验结果

3 结论

a.在海水温度低于18℃时，循环水泵可按图1（单泵与双泵）优化运行图进行调整。

b.在海水温度低于15℃，采用单泵运行时，可按图2确定最佳循环水泵转速。

c.为保证开式冷却系统的循环水压力，当海水温度为1℃，负荷为300 MW、480 MW、600 MW时，B凝汽器循环水出口门开度分别控制在20%、36%和41%；当海水温度为10℃，负荷为300 MW、400 MW、500 MW时，B凝汽器循环水出口门开度分别控制在29%、40%和72%；当海水温度为14℃，负荷为300 MW、400 MW时，B凝汽器循环水出口门开度均控制在56%；当采用双泵运行时，B凝汽器循环水出口门控制在全开。

d.当海水温度高于10℃、机组负荷高于500 MW时，采用双泵运行方式比单泵运行方式经济。此时变频泵转速不得低于300 r／min，可按图3确定最佳转速。

e.两机循环水联络门开通后，在海水温度为10℃时，采用两机两泵运行方式（1台机带600 MW负荷，另1台机带300 MW负荷），循环水泵转速均为额定转速（370 r／min）时全厂经济性最好。当海水温度在10℃以下时，可根据汽轮机背压和排汽温度，按设计值适当调整循环水泵转速。

［1］ 李 敬，魏运刚.循环水泵运行方式优化方法试验分析［J］.东北电力技术，2005，26（7）：11-13.

［2］ 冀玉春.循环水泵的节能改造理论与应用［J］.东北电力技术，2005，26（2）：18-20.

［3］ DL／T 904—2004，火力发电厂技术经济指标计算方法［S］.

［4］ 赵伟光，顾炎生.华能大连电厂循环水泵最佳运行方式的确定与分析［J］.东北电力技术，1992，13（3）：6-10.

［5］ 张艾萍，张卫红，曹丽华，等.汽轮机冷端系统运行优化及故障诊断系统［J］.汽轮机技术，2006，49（5）：383 -385.

［6］ 王洪志.循环水泵不同组合运行方式对节能的影响［J］.汽轮机技术，1993，36（3）：48-50.

［7］ 马立恒，王运民.火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化研究［J］.汽轮机技术，2010，53（2）：137-140.

Determination of Cold⁃end Optimization Operation for Domestic Supercritical 600 MW Steam Turbine

ZHAO Wei⁃guang1，LIU Ming⁃yuan2，WANG Feng2，WANG Ye1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.GD Power Dalian Zhuanghe Power Generation Co.，Ltd.，Zhuanghe，Liaoning 116431，China）

The variations of heat rate，station service power consumption rate and net coal consumption rate were obtained by the ex⁃periment of different seawater temperature，load，tide level，number and revolution of running circulating water pump for domestic su⁃percritical 600 MW steam turbine that running under open cooling way，which providing the basis and methods for cold⁃end optimiza⁃tion operation.

Circulating water pump；Heat rate；Net coal consumption rate

TK267

A

1004-7913（2015）06-0001-03

赵伟光（1955—），男，学士，高级工程师，主要从事汽轮机节能技术研究工作。

2015-03-01）