华能渑池热电有限责任公司 河南省三门峡市 472400
摘要：作为煤消耗的大户，火力发电厂在消耗大量煤的同时，也需要消耗大量的水资源。对水循环系统的运行方式进行优化研究，不仅能够节约厂用电，对于水资源的节约来说也具有重要意义。循环水系统的优化运行一直以来都是人们关注的热点话题。但受制于技术和资金等因素，很多电厂在进行循环水量的改变以及维持凝汽器最佳真空等环节上依然存在很大的不确定性。鉴于此，本文主要分析探讨了汽轮机循环水系统运行方式的优化情况，以供参阅。
关键词：汽轮机；循环水系统；运行方式
引言
目前，我国坚持走可持续发展道路，国家电力行业注重的更多的是电厂的节能减排问题，汽轮机的辅助设备有很多，但是汽轮机循环水系统有着不可忽视的作用，在电厂的安全运行方面很重要，汽轮机循环水系统的耗电量是电厂总发电量的1.5%左右，因此，优化水系统运行方式，可以促进电厂节约用电，使经济比较好的增长。在我国，很多电厂机组在调节机组循环水量方面做的不太好，仅仅是靠改变电厂循环水泵的组合，使循环水系统正常运行。因此，对汽轮机循环水系统运行方式进行优化不仅是必要且重要的。
1循环水工艺介绍
由于水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维持各种矿物质在和离子含量稳定在某定值上，必须对系统补充一定量的冷却水(补充水)。并排出一定量的冷却水(排污量)。新鲜水的含盐量和经过浓缩的冷却循环水的含量是不同的,他们的比值称为浓缩倍效:N=S/S料。提高浓缩倍数不但可以节水，而且也可减少随排水而流失的药剂量，因此节约了药剂费用。过种敞开式循环冷却水系统要损失一部分水，但与直流冷却水系统相比,可以节省大量的冷却水，且排污水也相应减少，而且减少系统对外界的热污染。
2运行方式对经济性的影响
为保证低压缸的有效冷却，要求机组停运后循环水泵必须继续运行，这无疑将造成发电厂用电率的增加。以汽轮机滑停结束后高压内缸内下壁金属温度330℃开始计算，自然冷却至高压内缸内下壁金属温度200℃，大约需要65个小时。循环水泵电机功率为750kw。即低压缸冷却至安全状态需要耗费48750kwh电能。按月发电量6000万kwh计算，将使发电厂用电率增加0.08%。如果#1#2机组每年累计停运按5次计算，则年可节约电量24.3万kwh。按电网结算电价0.6元/kwh计算，则年可增加发电成本14.58万元。机组从启动至自身接带厂用电大约需要10个小时，电网电价为0.6元/kwh，发电成本为0.33元/kwh。每次冷态启动大约额外增加发电成本2000元左右。如果#1#2机组每年累计停运按5次计算，每年增加发电成本1万元。若对循环水系统进行优化运行年可降低发电成本15.58万元，可见机组停运后循环水泵的停运时间对经济性的影响是巨大的。
3案例分析
3.1系统简介
某公司循环水补给水源为城市中水和伊洛河水源地下水，供水系统采用二次循环单元制供水系统，冷却塔水池中的水经过入口旋转滤网，通过循环水泵升压后进入凝汽器及其它冷却器吸收热量，吸收热量后的循环水进入冷却塔冷却后重复利用。循环水一部分进入开式冷却水系统，为各主、辅机提供冷却水，并供给锅炉、脱硫、输煤部分冷却用水。凝汽器循环水管路设有胶球清洗系统。
2台机组循环水泵分别在2019年5月和10月各改造一台循环水泵电机（B泵电机），通过改变电机接线盒内的接线方式来改变循泵电机定子线圈的磁极对数（8对改为9对磁极进行切换），从而改变循环水泵转速高速370rpm和低速330rpm，通过循环水泵转速的变化来改变循环水流量，降低循环水泵电流来达到降低厂用电的目的。
3.2优化思路
该司机组背压设计值为4.57KPa（绝对压力），即按照大气压力100KPa计算，机组设计真空-95.43KPa。根据热力特性曲线，机组真空-95.4KPa以下时，机组真空单位变动幅度,对机组热耗率影响大幅增加，当机组真空在-95.4KPa以上变化时，对机组热耗率影响较小；循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率双方面均有较大影响，从经济上讲，其单台泵实际消耗功率3400Kwh,机组600MW工况下占厂用电率0.56%，300MW工况下占厂用电率1.13%，对经济指标影响巨大。参照同类型机组优化运行实践经验并根据我司机组的热力特性和实际情况，该司循泵改造及运行方式如下：冬季:单低速运行；春秋:单高速运行；春秋:高加低速运行；夏季:双高速运行。
3.3优化运行整体分析
（1）机组排汽压力4.57KPa以下（即：按照大气压力100KPa计算，机组真空-95.43KPa以上），应优先考虑低速循环水泵运行，原则为：保持低速循环水泵运行时，机组真空不低于-95.4KPa。（2）机组真空-94.2KPa以下，负荷300MW以上，应考虑低速泵切换至高速泵运行。切换原则：循环水泵低速泵切至高速泵运行。当低速泵倒为高速泵稳定运行后，单机平均真空应提高0.22KPa以上。（3）机组真空-93.9KPa以下，负荷300MW以上，应考虑再启动一台低速循泵运行，保持一高一低循环泵运行方式。切换原则：当多启动一台低速循环水泵稳定运行时，单机平均真空应提高0.34KPa以上。（4）机组真空-93.5KPa以下，负荷300MW以上，应考虑保持双高速循泵运行。切换原则：当双高速循环水泵稳定运行时，单机平均真空应提高0.53KPa以上。（5）反之，负荷300MW以上，机组真空-94.6KPa以上，循环水泵高速与低速切换，及时停止一台循环水泵运行。操作原则：切换或停止循泵完毕，稳定运行时，对应真空降低至-94.6KPa以下的数值，不应超过第（2）、（3）、（4）条中对应的真空变化幅度。（6）根据机组负荷、机组真空、昼夜温差，循环水温度变化情况，冬季工况，宜保持一至两台低速循环水泵运行；春、秋季节工况，宜保持一高一低两台循环水泵运行，或根据实际情况，昼夜之间切换高低速循环水泵运行。（7）从循环水泵寿命角度考虑，在切换循环水泵过程中，每天循环水泵启停次数不超过一次。（8）凝汽器真空度影响因素较多，与循环水入口温度、循环水量、凝汽器清洁程度、凝汽器严密性及负荷等关系密切，循环水泵的运行方式对机组真空及循环水泵耗电率有较大影响，应综合考虑季节变化、昼夜温差、机组负荷变化，依据上述原则灵活做好循环水泵经济调度工作，努力使机组在最佳真空下运行，取得较好的经济性。（9）在实际运行中，除严格遵照以上要求执行外，可以根据附表中的内容适时选择循环水泵运行方式。做好各次循环水泵启动后真空、负荷及凝结器进出水温度等参数值记录，积累经验，以便今后对优化方案进行修改。
结束语
综上所述，循环水系统是火电厂最重要的辅助系统之一，它影响着火电厂的安全运行与经济发展。在汽轮机众多的辅助设备中，当给水泵采用小汽轮机带动后，循环水系统中的循环水泵成为耗电量最大的设备。在火电厂中，循环水系统需要消耗大量的水资源。研究循环水系统运行方式的优化可以节约大量的用电量和水资源，对社会的运行和经济的发展起着至关重要的作用。
参考文献
[1]孟振良.关于汽轮机循环水系统运行方式的优化研究[J].砖瓦世界.2020(02)