循环水系统两机三泵运行方式的分析与应用

王开来+刘力

摘 要：介绍了火力发电机组循环水系统节能的必要性和可行性，通过分析和试验，说明了两机三泵运行方式对降低厂用电率起到的重要作用，并通过试验数据给出循环水系统的合理运行方式。

关键词：节能；循环水；两机三泵；厂用电

中图分类号：TH3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.085

机组的厂用电率是火力发电机组的主要经济技术指标之一，厂用电率对供电煤耗这些主要指标的影响十分明显。据600 MW机组的经验数据表明，机组厂用电率每变化1%，对供电煤耗的影响系数为3.499%.由此可见，降低机组的厂用电率，将能有效地提高机组的经济性。广东河源电厂每台机组都配有2台循环水泵，循环水泵电机额定功率为3 150 kW，是电厂中较大厂用电设备，同时因河源电厂地理位置的原因，凝汽器冷却水年均温度为25 ℃，相比北方电厂冷却水年均温度20 ℃，导致设计排汽压力偏高1.5 kPa，循环水泵耗电率偏高0.2%，综合使得发电煤耗升高3.5 g/（kW·h）。因此，优化循环水系统运行方式对电厂节能降耗，竞价上网意义重大。两机三泵的运行方式正是为了这样的目的而进行的优化运行。

1 系统概况

河源电厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂引进三菱技术生产制造的超超临界压力汽轮机，型号为CCLN600-25/600/600，超超临界、单轴、两缸两排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机；最大连续出力为622.1 MW，额定出力600 MW。每台机组设置1个冷却塔、1根自流引水管、2台50%容量循环水泵、1根压力供水管、1座排水口。循环水系统是闭式循环，按单元制设计。循环水供水采用单元制供水系统，单台机组2台循环水泵并列运行时工作压力0.25 MPa。厂房外循环水系统如图1所示。

2台机组循环水泵之间设置有联络管，第一路是管径为DN400的联络管。当一台机组停运后，开启此路通过邻机可满足停运机组对循环水的需要。第二路是管径为DN2200的联络管，是专门为两机三泵运行而设置的管道。

2 运行方式

河源电厂循环水系统是按单元制方式设计，为了节能降耗，4台循环水泵已经都完成了高低速的改造，高速运行时单台循环水泵的功率为3 150 kW，低速运行时单台循环水泵的功率为2 250 kW。通过性能试验核算的结果，根据环境温度和负荷的不同，目前单台机组循环水泵的运行方式有单泵低速、单泵高速、一高一低速和2泵高速4种。

在生产过程中，必须连续运行的循环水泵是消耗厂用电较大的辅机，尤其是在夏季单机双高速泵运行时，循环水泵对厂用电率的影响更为明显。因此，优化循环水泵运行方式将会对降低厂用电率产生明显的作用。两机三泵实现后，高温天气将由4台水泵变为3台水泵运行，作为全厂耗能大户，减少1台水泵的运行，对于节约厂用电的效果将是十分明显的。

3 两机三泵运行方式试验

两机三泵技术主要是将2台机组的循环水泵出口母管通过串联的2个闸板门以实现循环水泵出水侧联通，从而达到2台机组3台循环水泵供水的要求。

为了对比“两机四泵”和“两机三泵”方式下的实际运行数据，分别在300 MW和450 MW负荷下进行了2种不同的运行方式。试验过程是先保持两机四泵运行，然后打开两台机循环水出口DN2200管道的两个电动联络门，停运2B循环水泵。循环水泵均在高速下运行。

3.1 对厂用电的影响

2种运行方式下对厂用电影响最大的是2B循环水泵停运所减少的耗电量。4台循环水泵的具体运行参数见表1. 2B循环水泵是由2号机厂用电供电，所以2号机厂用电下降明显。两机四泵运行时循环水压力高，循环水泵出口阻力增大，所以循环水泵电流比两机三泵运行时大。由表1数据可知，两台机组厂用电减少的功率为3.4 MW左右。按照2号机上网电价0.46元计算，每小时节约1 564元。

3.2 对真空和煤耗的影响

2种运行方式下，机组真空及循环水温度的数据如表2.由试验数据可知，两机三泵运行时，机组的真空比两机四泵时低。真空降低将会使机组煤耗增加。汽轮机厂家给的汽轮机排汽压力对热耗修正曲线如图2所示。

由图2可知，真空的变化对热耗的影响为线性关系，而根据此曲线换成真空对供电煤耗的影响为：1 kPa压力影响供电煤耗2.5 g。

由试验数据可知，300 MW时，两机三泵运行时真空下降0.2 kPa，按照图2线性关系折算至对供电煤耗的影响为0.5 g，标准煤单价取为700元/t，2台机组每小时发电成本增加210元。

同理，450 MW时，2台机每小时发电成本增加630元。

3.3 试验结论

综合两机三泵方式下节约的厂用电和增加的煤耗可知，300 MW下每小时可节约1 354元，450 MW下每小时可节约934元。所以，无论是300 MW，还是450 MW负荷，两机三泵的运行方式都可提高经济效益。

同时，我们由表2中循环水温度可以看出，两机三泵运行时，凝汽器入口循环水温度比两机四泵运行时下降明显，有利于提高机组真空。因为两机三泵运行时，相当于增加了冷却塔的有效冷却面积，达到降低冷却塔出水温度来提高机组真空的目的。这也体现了两机三泵的经济性，同时也说明了“一机双塔”运行方式的可行性。

4 循环水泵运行方式建议

当然，两机三泵并不是任何情况下都是最经济的运行方式，需要根据机组负荷和环境温度综合考虑计算才能得出最经济的运行方式。停循环水泵，减少了厂用电，同时机组真空降低，供电煤耗增加。所以，当停运一台循环水泵所节约的厂用电量带来的经济效益，大于由于真空降低而使供电煤耗提高所增加的发电成本，就可以采用两机三泵的运行方式。在热工院为河源电厂2台机组做的节能诊断研究报告中就对循环水泵运行方式给出了建议，如图3所示。

由图3可以看出，在机组高负荷或低负荷，以及环境温度太高或太低时，两机三泵的运行方式就不是最经济的方式了。

5 结束语

本文通过对机组单元制循环水供水系统节能潜力的分析，介绍了通过将2台机组的循环水供水母管以及2台水塔联通，实现了3台循环水泵给2台机组供水，并且通过试验，说明了两机三泵运行方式降低了循环泵的电耗，对节能起到了重要的作用。

参考文献

[1]刘冬明，邢希东.两机三泵技术在湿冷火电机组节能工作中的应用[J].热力透平，2012，41（4）：296-299.

[2]缪国钧，葛晓霞.电厂循环水系统的优化运行[J].汽轮机技术，2011，53（3）：230-232.

[3]黄凯，彭滨，吴文忠.600 MW機组循环水系统一机双塔运行方式研究[J].湖南电力，2011，31（a1）：63-65.

〔编辑：刘晓芳〕