徐文武
山东电力建设第三工程有限公司,山东青岛 266100
Operation optimization and application of circulating water system
Xu Wenwu
摘要：本文通过定量分析、综合评估的方法，分析了循环水系统在不同组合方式下对电站经济性的影响，并成功在孟加拉联合循环电站开展了该项工作，预计年综合效益可达800万度电，经济效益十分明显，为今后类似电站提供了参考和借鉴。
关键词：联合循环；循泵；节电；效益；
Abstract: Through quantitative analysis and comprehensive evaluation method, this paper analyzes the influence of circulating water pump on the economy of power station under different combinations, and successfully carries out this work in Bangladesh combined cycle power station, it is estimated that the annual energy saving can reach 8 million kilowatt-hours, the economic effect is very obvious, and provides a reference for similar power station in the future.
Key Words: combined cycle, circulating, power saving，benefit
1.引言
某“一拖一”联合循环电站是孟加拉国的重要发电项目之一，自投产以来保持着满负荷区间运行，有效弥补了该国的电力缺口，缓解了当地的电力危机，但长期运行过程中，机组经济性较差，其中，比较显著的问题，一直采用两台循环水泵并列运行方式，电耗高达3050kW，占总厂用电的20%以上，存在着大量的电能浪费。
本文以循环水系统运行优化作为研究对象，采用定量分析、综合评估的方法，分析了循环水系统在不同组合方式下对电站经济性的影响，并成功实施了该项工作，预计年综合效益可达800万度电，经济效益十分明显。
2.循环水系统简介
该电站循环水系统共配置三台型号为64LKXH-24的50%容量斜流泵，轴功率1243千瓦，两台运行，1台备用，同时，配置了一座型号为NH-4800X8的机力通风塔和8台185kW玻璃钢轴流冷却风机。循环水系统主要是向汽轮机的凝汽器提供冷却水，将由汽轮机低压缸排至凝汽器乏汽，通过热交换方式进行冷却，并在凝汽器中凝结成水，系统还为开式冷却水系统提供水源。
3.循环水系统优化分析
3.1循环水泵运行优化方式选择
循环水系统是维持电站正常运行不可或缺的冷却系统，同时也是机组性能优化的重点，根据以往项目节能降耗的实践证明，随着季节的变化，采用不同的循环水系统优化策略，均有着出色的节能效果，如采用高低速电机进行两级变速、采用变频装置进行无级调速和采用不同的循泵组合方式等。本电站基于不改造和最小代价前提下，选择采用循环水泵运行台数优化调节方式，最大程度的实现节能效果。
3.2循环水泵在不同组合方式下对电站经济性的影响
（1）单台和两台循环水泵的电耗对比
本电站循环水泵采用的是斜流泵，介于离心泵和轴流泵之间，其特性是随着流量增加，扬程逐渐降低，电耗随之降低，即单台循泵的运行方式不仅省掉了一台循泵的电耗，也可以降低运行循泵的电耗，节能效果十分明显。
两台循泵运行方式：单泵电流166A，总电耗3050kW；
单台循泵运行方式：单泵电流155A，总电耗1420kW；
综上分析，单台循泵的运行方式，可降低电耗约1630kW。
（2）单台和两台循环水泵对汽轮机出力影响的对比
由于单台和两台循泵的运行方式所提供的循环水流量不同，对凝汽器背压影响不同，进而导致汽轮机出力不同，因此，本次分析将结合循环水流量对背压的影响特性和背压对汽轮机出力的影响特性，综合考虑单台和两台循泵的运行方式对汽轮机出力影响。
循环水流量对凝汽器背压影响
根据循环水泵特性曲线，两台循环水泵运行流量为32400t/h，单台循环水泵运行流量为21240t/h，即单台循泵的流量占两台循泵流量的65.6%。
根据凝汽器特性曲线，循环水流量、循环水温度均对凝汽器背压有影响，经查本电站自2018年投运以来，循环水系统供水温度处于20至35℃之间，因此，本次分析按照20至35℃变化区间考虑。
冷却水20℃时，单泵相对两台循泵的背压偏高约0.7kPa；
冷却水35℃时，单泵相对两台循泵的背压偏高约1.3kPa；
凝汽器背压对汽轮机出力影响
根据汽轮机特性曲线，当背压高于9kPa时，对出力影响呈斜线式下滑，影响较大，当背压低于9kPa时，对出力影响呈缓坡式上升，影响较小，具体如下：
冷却水温度20℃时，背压低于9kPa，单泵与两台循泵的背压差0.7kPa，对汽轮机出力的影响为0.16%，约224kW；
冷却水温度35℃时，背压高于9kPa，单泵与两台循泵的背压差1.3kPa，对汽轮机出力的影响为0.68%，约952kW。
（3）综合单台和两台循环水泵的电耗以及对汽轮出力的影响
根据3.1章节（1）和（2）分析情况，初步确定单位时间综合效益：两台循泵3050kW-单泵循泵1420kW-出力影响224至952kW=1406至678kW。
综上分析，单台循环水泵的运行方式是完全节能的，在不同工况下，每小时节能效果可达678至1406kW。
3.3机力塔冷却风机台数对汽轮机出力的影响
根据机力塔、凝汽器和汽轮机等特性曲线，单台风机对汽轮机出力影响约0.1%至0.2%，即146kW至292kW，当背压低于9kPa时，对出力的影响与风机电耗基本可以相抵，当背压高于9kPa时，对出力影响大于风机电耗影响，因此，机力塔风机投运数量可以根据背压的大小进行合理调整。
3.4循环水系统运行优化策略
根据3.1和3.2章节的分析，初步确定优化策略如下：
（1）由于单泵的运行方式存在较大的节电效果，因此，在确保机组安全稳定的前提下，按照单台循泵运行，如果背压高于12kPa，建议考虑启动第二台循泵。
（2）由于机力塔风机对汽轮机出力的综合影响与背压有关，因此，风机投运数量需要根据背压的大小进行调整，当背压低于9kPa时，建议逐台停运，如果减至最低数量4台，不再停运。
4.运行优化效果及经济性成果
4.1单台循环水泵运行效果
经过单台和两台循环水泵的运行方式验证，单台的电耗仅1420kW/h，节电高达1630kW/h，循环水系统的运行优化达到预估效果，同时，获得EPC总包方和电站业主的一致好评，具体见下表：
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4.2循环水泵经济性成果
根据2018年度气象站历史参数，冬季11月至2月平均湿球温度18.7℃，夏季3月至6月平均湿球温度25.2℃，雨季7月至10月平均湿球温度27.4℃，均低于设计的湿球温度29.8℃（背压9kPa），另外，汽轮机的背压在90%以上时间低于9kPa，由此可见，单台循环水泵全年运行时间跨度较大，预计年综合效益可达800万度电，具体计算如下：
冬季按照1406kW计算，节电400万度电；
夏季按照1406kW和678kW各50%计算，节电量200万度电；
雨季按照678kW 50%计算，节电量100万度电。
5.结语
本文通过开展联合循环电站循环水系统运行优化研究，综合分析循环水泵在不同组合方式下对电站经济性的影响，提出了单台循环水泵的运行方式较好的节电效果，并验证了该方案的可行性，预计年综合效益可达800万度电，节能效果显著，为今后类似电站提供了参考和借鉴，适合进一步推广应用。
参考文献
［1］《联合循环电站优化调整方案》 徐文武
［2］《循环水系统节能优化探讨》 李杰义 王宝珠 张强 吕学锋
【作者简介】
姓名：徐文武 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：调试管理部主任师