2016年4月電力科技與環(huán)保第32卷第2期660MW間接空冷機(jī)組循環(huán)水泵配置方案探討Study on distribution scheme of circulating water pump of 660 MW indirect aircooling units安貴成(陽泉煤業(yè)集團(tuán)兆豐鋁業(yè)公司自備電廠,山西陽泉045000)摘要:根據(jù)660 MW間接空冷機(jī)組相關(guān)技術(shù)參數(shù)及當(dāng)?shù)貧庀筚Y料,對循環(huán)水泵型式、臺數(shù)、調(diào)節(jié)方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,認(rèn)為采用3臺臥式雙吸離心泵,并采用變頻器調(diào)速同時改變3臺水泵轉(zhuǎn)速的方案是科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的方案。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量;變頻器調(diào)速;投資;運(yùn)行耗能Abstract: According to the indirect air - cooled unit of 660 MW related technology parameters and the local mete-orological data, circulating pump type，number of units , regulation of were technical and economic analysis. Theresult shows using three sets of horizontal double suction centrifugal pump, and by inverter and change thethree pump speed is the most scientific, the most economical solution.Key words:water circulating pump; economic circulation water; frequency converter ; investment; running energyconsumption中圖分類號:TK264. 12文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1674 - 8069 (2016)02 -055 -03t,=tm+Ot+δt0引言O(shè)t = twm2-tm= rD./D陽泉煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西上莊2x660MW式中:t,為與凝汽器背壓P。相對應(yīng)的飽和蒸汽溫汽輪發(fā)電機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CJK660 -度;Im為冷卻水進(jìn)口溫度;0t為冷卻水溫升:;n2為冷27/0.4/600/610高效超超臨界、-.次中間再熱間卻水出口溫度;8t為凝汽器端差;r為凝結(jié)水的汽化接空冷抽凝式汽輪機(jī)。熱;D。為汽輪機(jī)排汽量;D為循環(huán)冷卻水流量。根據(jù)表凝式間接空冷系統(tǒng)由表面式凝汽器、循環(huán)水ts即可查得蒸汽所對應(yīng)的飽和壓力P,, 由于凝汽器泵、空冷塔以及散熱器等構(gòu)成。其循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中不可凝結(jié)氣體所占比例很小，凝汽器內(nèi)的壓力P。為:循環(huán)水進(jìn)人表面式凝汽器的水側(cè)通過表面換熱,和P,近似相等,即P?！諴,。冷卻凝汽器汽側(cè)的汽輪機(jī)排汽,受熱后的循環(huán)水由上述參數(shù)中,冷卻水進(jìn)口溫度tn(即空冷塔散.循環(huán)水泵送至空冷塔,通過空冷散熱器與空氣進(jìn)行熱器組出水溫度)與空冷塔散熱器的散熱系數(shù)、進(jìn)表面換熱,循環(huán)水被空氣冷卻后再返回凝汽器去冷塔空氣量、散熱量及氣溫等因素相關(guān),但氣溫的影響卻汽輪機(jī)排汽,構(gòu)成了密閉循環(huán)。由于表凝式間接更大。由空冷塔散熱器特性曲線可知:散熱量為額定空冷機(jī)組冷端為兩次換熱,所以該類型機(jī)組與常規(guī)值時,循環(huán)水溫度tm與氣溫to近似為線性關(guān)系。另濕冷機(jī)組相比,設(shè)計(jì)背壓較高,且背壓受氣溫影響變外,汽輪機(jī)排汽量D.與機(jī)組負(fù)荷有直接關(guān)系。當(dāng)氣化幅度較大。如果循環(huán)水量不進(jìn)行調(diào)節(jié),將導(dǎo)致冬溫 。較低,冷卻水進(jìn)口溫度。較低.凝汽負(fù)荷D。較季氣溫較低時,機(jī)組背壓降至阻塞背壓而效率降低，小的情況下,減少冷卻水量D可使機(jī)組背壓不至于循環(huán)水泵耗能浪費(fèi)嚴(yán)重。低于阻塞背壓,同時可以降低循環(huán)水泵消耗功率,增加上網(wǎng)電量,使機(jī)組在最經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行。從公式1循環(huán)水量參數(shù)(1)]中國煤化工+算公式:間接空冷機(jī)組背壓的高低與循環(huán)冷卻水的進(jìn)水YHCNMHGtn - 8t)(3)溫度、流量、機(jī)組排汽量、凝汽器的傳熱端差等因素有關(guān),它由與之相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度1,來確定,溫2間接空冷系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)度t,由下式?jīng)Q定:根據(jù)某廠表面式凝汽器參數(shù)、空冷散熱器參數(shù),552016年4月電力科技與環(huán)保第32卷第2期循環(huán)水管徑及布置方案,對間接空冷系統(tǒng)進(jìn)行水力3.3循環(huán)水泵調(diào) 節(jié)方式優(yōu)化計(jì)算(相關(guān)參數(shù)見表1),得到TMCR工況下循環(huán)水目前,間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水泵主要采用改變并系統(tǒng)阻力為23.97m。散熱器為025六排管鋁管鋁列水泵運(yùn)行的臺數(shù),采用雙速電機(jī)改變水泵轉(zhuǎn)速的翅片型式,塔外垂直布置, 102組。方案進(jìn)行調(diào)節(jié)循環(huán)水流量。水泵并列運(yùn)行的原則是表1660MW表凝式間接空冷系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)水泵揚(yáng)程相等(或比較接近)。否則,將導(dǎo)致?lián)P程較小的水泵流量占總流量比例較小，并列運(yùn)行的所有項(xiàng)E數(shù)值水泵工況均偏離其設(shè)計(jì)高效區(qū),效率下降明顯，嚴(yán)重凝汽器換熱面積/m240000情況下將導(dǎo)致?lián)P程小的水泵被“悶死"，流量為零，TMCR工況散熱量/MW707水泵快速起溫的事故。因此,采用雙速電機(jī),水泵的TMCR工況排汽量/1. h-I1 063聯(lián)合運(yùn)行方式只能采取高速并列或低速并列的運(yùn)行循環(huán)水進(jìn)口設(shè)計(jì)溫度/C .31.2方式。機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行期間,當(dāng)循環(huán)水泵需高低速切TMCR工況循環(huán)水溫升/C10.54換時,水泵啟停操作較多。實(shí)際運(yùn)行過程中,大多在TMCR工況凝汽器端差/C3.08 .機(jī)組啟動前確定循環(huán)水泵高速或低速并列方式;從TMCR工況循環(huán)水流量/小.h-157 769安全方面考慮,機(jī)組運(yùn)行期間對循環(huán)水泵不作高低TMCR工況汽輪機(jī)背壓/kPa9.5速切換。所以,雙速電機(jī)方案實(shí)際上存在部分時間TMCR工況背壓P。對應(yīng)的t, /C44.82段循環(huán)水泵的運(yùn)行方式偏離理想運(yùn)行方式，既不經(jīng).TMCR工況背壓P。對應(yīng)的汽化熱/keal . kg-1572.8濟(jì),又使得設(shè)備投資不能夠正常發(fā)揮效益?？绽渖崞魃崦娣e/104 m2隨著高壓變頻器設(shè)備可靠性提高及價格降低，循環(huán)水管道直徑/mmDN3000高壓變頻技術(shù)在電廠水泵及風(fēng)機(jī)控制方面得到了廣循環(huán)水管道流速/m. s-12.3泛推廣應(yīng)用。采用變頻調(diào)速方案,水泵啟停、水泵并循環(huán)水系統(tǒng)阻力/m23.97列(解列)時,對循環(huán)水系統(tǒng)的沖擊較小，無水錘隱患。同時可以根據(jù)氣溫的變化、負(fù)荷的高低實(shí)時進(jìn)行調(diào)節(jié)循環(huán)水流量,調(diào)節(jié)方式更加靈活、方便。3循環(huán)水泵配置方案下面就采用“變頻器調(diào)速,同時改變3臺水泵3.1循環(huán)水泵型式選擇轉(zhuǎn)速”與常規(guī)的“改變并列水泵運(yùn)行臺數(shù)”進(jìn)行經(jīng)濟(jì)臥式雙吸離心泵與立式離心泵、斜流泵相比較,性分析比較。具有以下主要優(yōu)點(diǎn):設(shè)備價格低,效率高,無軸向推3.3.1投 資比較力問題,無立式電機(jī)的潤滑油供油和冷卻等輔助系高壓變頻器價格約為1000元/kW ,變頻器調(diào)速統(tǒng),安裝、檢修維護(hù)費(fèi)用低,性能更加穩(wěn)定，且泵站的方案較常規(guī)定速泵方案增加投資約495萬元。深度和高度均較小,土建投資節(jié)省。因此,選用臥式3.3.2運(yùn)行經(jīng) 濟(jì)性分析雙吸離心泵是較合理的。(1)定速泵方案運(yùn)行耗能分析3.2循環(huán)水泵 臺數(shù)及參數(shù)選擇為了防止空冷塔散熱器凍裂,冬季循環(huán)水流量1臺汽輪機(jī)可以配置2臺或3臺循環(huán)水泵,其和循環(huán)水溫度不可以降低太多。根據(jù)國內(nèi)外調(diào)整試總出力應(yīng)大于機(jī)組的最大計(jì)算用水量。一般情況驗(yàn)資料,當(dāng)環(huán)境溫度低于0C時,冷卻塔出水溫度應(yīng)下,循環(huán)水泵臺數(shù)越少,整個泵站的總投資就越小。不低于20C。間接空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣溫為14C。從2 x 50%容量方案,循環(huán)水泵流量為28 885t/h,滿足安全可靠性角度分析,由于間接空冷系統(tǒng)是閉式循此要求的國內(nèi)水泵廠家較少,且均無實(shí)際工程應(yīng)用環(huán),循環(huán)水泵啟停對循環(huán)水系統(tǒng)的沖擊(水錘)比普業(yè)績;3x35%容量方案,循環(huán)水泵流量20220/h,通海YH中國煤化工得多,不允許每天夜間滿足此要求的國內(nèi)水泵廠家比較多。停ICNMHG再啟動該泵運(yùn)行。綜經(jīng)比較分析,最終確定采用3x35%容量方案,合考慮上述因素，定速泵方案的運(yùn)行方式為:4至10確定循環(huán)水泵參數(shù)為: Q =5. 70m^/s(20520t/h),月份循環(huán)水泵為3臺并列運(yùn)行(工況A),其余月份H =24m, N =1650kW。為2臺并列運(yùn)行(工況B)。562016年安貴成:660MW間接空冷機(jī)組循環(huán)水泵配置方案探討第2期通過相關(guān)水力計(jì)算,求得系統(tǒng)流量-阻力特性的一次方、二次方、三次方也是比例關(guān)系,水泵的效曲線,結(jié)合水泵的流量-揚(yáng)程、流量-效率特性曲率不變。換言之,揚(yáng)程、軸功率分別與流量的二次線,計(jì)算得出各工況點(diǎn)參數(shù),相關(guān)計(jì)算參數(shù)如表2所方、三次方成正比。示。循環(huán)水泵運(yùn)行耗能與機(jī)組負(fù)荷率無關(guān),全年能查閱陽泉?dú)庀笳咎峁┑牡湫湍隁鉁胤旨壻Y料，耗為3620.80萬(kW . h)。依據(jù)前述公式(3)及表2技術(shù)參數(shù),計(jì)算求得各種(2)調(diào)速泵方案運(yùn)行耗能分析氣溫下機(jī)組帶額定負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)循環(huán)水流量,結(jié)合流由水泵比例定律可知:一臺水泵只改變轉(zhuǎn)速時，量-阻力特性曲線,水泵的流量-揚(yáng)程、流量-效率流量、揚(yáng)程、軸功率分別與轉(zhuǎn)速的一-次方、二次方、三特性曲線,求得各工況點(diǎn)參數(shù),相關(guān)計(jì)算參數(shù)如表次方成正比,水泵的效率不變。轉(zhuǎn)速改變,工況參數(shù)3。循環(huán)水泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速同時可按照機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行改變,而效率不變是調(diào)速調(diào)節(jié)方式節(jié)能效果最好的實(shí)時調(diào)節(jié)，按日均負(fù)荷率80%,考慮滑參數(shù)運(yùn)行排根本原因。對于多臺水泵并列運(yùn)行的系統(tǒng),所有水汽量 與負(fù)荷為不完全線性關(guān)系因素,綜合按排汽量泵同時調(diào)速,穩(wěn)定轉(zhuǎn)速工況下，單泵工況是相似工平均 90%進(jìn)行估算，由于循環(huán)水量與排汽量為正比況,符合比例定律;并列運(yùn)行工況參數(shù)也符合比例定關(guān) 系,調(diào)速泵方案全年耗能2123.72萬(kW●h)。律,并列運(yùn)行工況的流量、揚(yáng)程、軸功率分別與轉(zhuǎn)速表2定速泵方案循環(huán)水泵運(yùn)行方式及技術(shù)參數(shù)運(yùn)行方式工況點(diǎn)流量/t.h-1揚(yáng)程/m泵效率/%電機(jī)效率/%總功率/kW運(yùn)行小時/h電能/萬(kW .h)3臺并列6012024. 610.900.94476151362445. 172臺并列4743020. 310. 86324436241175.63表3調(diào)速泵方案各種工況點(diǎn)循環(huán)水泵運(yùn)行方式及技術(shù)參數(shù)工況點(diǎn)流量/t.h-l 揚(yáng)程/m泵效率/%電機(jī)效率/% 總功率/kW時數(shù)/h電能/萬(kW●h)3臺工頻并列.0. 9436831753. 483臺變頻并列48 29620. 543 1921214387.5135 23617. 6319993 863772.21(3)兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較高了機(jī)組運(yùn)行的效率和綜合經(jīng)濟(jì)性,收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一年按運(yùn)行6500h(運(yùn)轉(zhuǎn)率74% )進(jìn)行折算,上投資。所以,該方案是較科學(xué)、較經(jīng)濟(jì)的方案。網(wǎng)電價按0.35元/(kW●h)估算,調(diào)速泵方案比定參考文獻(xiàn):速泵方案可多收益(3620.80-2123.72) x0.74 x[1]山東省電力學(xué)校.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:水利電力出版.0.35 =387.74萬元，效益顯著。變頻器設(shè)備的投資社,1987.[2]郭立君,何川.泵與風(fēng)機(jī)[ M].北京:中國電力出版社,2004.在一年半內(nèi)即可收回。[3]汪玉林.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行及事故處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版4結(jié)語社,2011.[4]李潤森.300 MW空冷機(jī)組給水泵配置研究[J].動力工程, 2006 ,綜上所述,660 MW間接空冷機(jī)組循環(huán)水泵宜采26(2):171 -179.用三臺臥式雙吸離心泵,調(diào)節(jié)方式采用變頻器調(diào)速,[5]崔凱平,王宏明.600MW空冷機(jī)組電動給水泵容量配置分析并同時改變?nèi)_水泵轉(zhuǎn)速的配置方案。該方案投資[J].熱機(jī)技術(shù),2004(3):23 -26.比常規(guī)定速泵方案有所增加,但水泵啟停平穩(wěn),調(diào)節(jié)中國煤化工2016-01-20靈活方便,可以根據(jù)氣溫的變化、負(fù)荷的高低實(shí)時進(jìn)MHC NMHG工程師長期從事火電廠生行調(diào)節(jié)循環(huán)水流量,可以使機(jī)組在接近額定背壓的產(chǎn)技術(shù)研究工作。E - mail: ange.168@ 163. com工況下運(yùn)行,同時做到循環(huán)水泵耗電最省,極大地提57