S109FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運行分析發(fā)電設(shè)備(2008N06)S109FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運行分析黃劍雄,唐銘,俞立凡(杭州華電半山發(fā)電有限公司,浙江杭州310015)摘要:簡要介紹了S109FA聯(lián)合循環(huán)機組循環(huán)水系統(tǒng),以及機組在日開夜停運行方式下的節(jié)能措施。試驗驗證了節(jié)能措施的合理性,并給出了具體的節(jié)能效果,指出了存在問題關(guān)鍵詞:能源與動力工程;燃?xì)廨啓C;聯(lián)合循環(huán);循環(huán)水系統(tǒng);經(jīng)濟運行中圖分類號:TM63文獻標(biāo)識碼:A文章編號:16714086X(2008)064050904Energy Efficiency Analysis of a $109FA Unit's Circulating Water SystemHUANG Jian-xiong, TANG Min, YU Li-fanHangzhou Huadian Banshan Power Generation Co. Ltd, Hangzhou 310015, China)Abstract: The Circulating water system of a S109FA combined cycle unit is being briefly introduced, whileenergy-saving countermeasures for day-on night-off operating mode proposed. Rationality of these countermeasures hasbeen proved by experimental results, whereas problems needing to be solved are pointed out as wellKeywords: energy and power engineering; gas turbine; combined cycle; circulating water system; economic杭州華電半山發(fā)電有限公司燃?xì)?蒸汽聯(lián)合水量,這時汽輪機也獲得最佳真空p循環(huán)機組已經(jīng)運行了2年多。由于這一機組作為因為汽輪機的真空度主要是依靠調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)峰機組,故日開夜停成為此類機組工作的特點。流量來控制的。而運行中的凝汽器壓力主要取決本文對其循環(huán)水系統(tǒng)的運行方式進行了分析,并于蒸汽負(fù)荷冷卻水入口溫度和冷卻水量。冷卻探討了可以采取的節(jié)能措施水溫一般取決于自然條件,在蒸汽負(fù)荷一定情況下,只有靠增加冷卻水的流量來提高凝汽器的真1s109FA機組循環(huán)水系統(tǒng)空度。為提高機組運行的經(jīng)濟性,真空度提高增s109FA聯(lián)合循環(huán)機組的循環(huán)水系統(tǒng)見圖1。加的汽輪機功率△N1應(yīng)大于為增加循環(huán)水量所多消耗的功率△N2。顯然,汽輪機的經(jīng)濟真空2循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟運行方式p應(yīng)位于凈增功率△N=△N1-△N2的最大值處s109FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的一般運行方式為:這時汽輪機工作在經(jīng)濟運行方式(見圖2中a冬季1臺循環(huán)水泵運行,其它季節(jié)2臺循環(huán)水泵點)。運行。低負(fù)荷時根據(jù)實際情況調(diào)整,合理地調(diào)度△N在冷卻水量比較小的時候隨冷卻水量的循環(huán)水泵運行是取得經(jīng)濟真空(即最佳真空)的增大而增加,到a點達到最大。如果再進一步增有效措施之一(1。大冷卻水流量,ΔN反而開始減小,直至為零。但循環(huán)水泵并不是開得越多越經(jīng)濟。當(dāng)循環(huán)水到達c點時汽輪機的膨脹能力已達到極限,汽輪量足以帶走乏汽的汽化潛熱時,這便是經(jīng)濟循環(huán)機功V口中國煤化工真空稱為極限CNMHG收稿日期:200806-11作者簡介:黃劍雄(1963-),男,工程師,主要從事發(fā)電機組運行管理工作發(fā)電設(shè)備(2008No6)S109FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運行分析水排地法4只式水熱交換器交換器凝汽器動透氣閥共4只1B出水閥出水閥1A循環(huán)水進水閥Q8B循環(huán)水進水闋國水總閥開式循環(huán)Q④④1B角來循泵出口oa循泵出口冷卻水液控蝶閥液控媒閥g這冷卻水泵電機①1A循環(huán)水泵循環(huán)水回水閥開式循環(huán)水電動總閥出水槽冷卻塔輔助循環(huán)水泵圖1循環(huán)水系統(tǒng)簡圖本問題。目前大多數(shù)電廠循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻都是采用裝盡冷卻塔的閉式循環(huán)。循環(huán)水量的增加,勢必造成循環(huán)水的循環(huán)倍率增加,也就是循環(huán)水損失增大。因為雙曲線冷卻塔的循環(huán)水損失包括蒸發(fā)損失量和風(fēng)吹損失量,這兩個損失量約為循環(huán)水流量的1%~3%。當(dāng)然與氣候也有重要關(guān)系。所以,循冷卻水量D環(huán)水的損失,一方面要求補水量增加,而補水量增圖2汽輪機的最佳真空pe加會導(dǎo)致水資源費增加,補水的廠用電增加,補水真空。從圖2中可以看出,由a點引等水量線與的化學(xué)處理成本增加等;另一方面又會造成循環(huán)凝汽器壓力線相交的b點所對應(yīng)的真空度p就水的濃縮倍數(shù)增加,化學(xué)污水處理費用增加,污水是最佳真空,a點所對應(yīng)的冷卻水量D就是最佳排污費用也要相應(yīng)增加。冷卻水量。確定汽輪機的最佳真空,并以此為依另外冷卻塔的冷卻面積是不變的。由于循環(huán)據(jù)來控制冷卻水流量,使汽輪機的排氣壓力盡量水量的增加冷卻塔內(nèi)淋水密度也大大增加使濺維持最佳真空值,以保證機組在經(jīng)濟運行方式下水反射線變粗,造成水與空氣的熱交換減弱。當(dāng)工作。在高溫季節(jié),循環(huán)水溫度高,汽輪機真空較冷卻塔水池內(nèi)的水多次循環(huán)后,循環(huán)水溫將比開低,會影響機組正常出力。為提高真空,常增開11臺循環(huán)水泵運行時要高,降低了冷卻塔的冷卻臺循環(huán)水泵來增加循環(huán)水量,以提高凝汽器真空。效率。所以,在調(diào)度循環(huán)水泵時要進行綜合分析另外,降低循環(huán)水溫度也可以有效地提高真空。有時并不一定多開1臺循環(huán)水泵,經(jīng)濟性就會好。根據(jù)運行及試驗得知,循環(huán)水溫度每降低1℃,真實際運行中有以下幾種組合方式可供選擇:空約提高0.3%,可以節(jié)約燃料0.3%~0.5%。中國煤化工苛且凝汽器較臟但以上的“最佳真空”沒有考慮環(huán)保的成本。隨潤滑CNMHG情況下果用循環(huán)著可持續(xù)發(fā)展的要求,環(huán)保的成本必將引入到水泵雙求加擁助傭環(huán)樂仃。最佳真空”的確定中,必須增加考慮循環(huán)水的成(2)正常夏季滿負(fù)荷時采用循環(huán)水泵雙泵加S09FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運行分析發(fā)電設(shè)備(2008N0.6)開式循環(huán)冷卻水泵運行。水泵、開式循環(huán)水泵必須投運。但可采用如下節(jié)(3)介于圖2b、c工況下,或低負(fù)荷運行時能措施采用循環(huán)水泵單泵加輔助循環(huán)水泵運行。(1)在停機解列1h后,軸封、真空不撤,可(4)正常冬季滿負(fù)荷時采用循環(huán)水泵單泵加改啟動輔助循環(huán)水泵,停循環(huán)水泵和開式循環(huán)水開式循環(huán)冷卻泵運行。泵,手動開啟開式循環(huán)水電動總閥和循環(huán)水旁路(5)冬天寒冷季節(jié),在滿負(fù)荷且熱交換器較閥。機組啟動前恢復(fù)原運行方式。好,潤滑油溫度不超溫情況下采用循環(huán)水泵單泵(2)在冷態(tài)、熱態(tài)開機的準(zhǔn)備階段(即啟動運行,開式循環(huán)冷卻泵停用。前投軸封的階段),投軸封時不開循環(huán)水泵,僅開輔助循環(huán)水泵運行時,均為單獨的開式系統(tǒng),輔助循環(huán)水泵。開機前恢復(fù)正常運行方式。不與循環(huán)水系統(tǒng)連通。因為連通后會造成開式水(3)冬季采用此節(jié)能方法,更利于低壓缸的系統(tǒng)冷卻水流量不確定,特別在圖2c方式下單缸脹。因為在投軸封、建真空后,由于冬季水溫循環(huán)水泵出口壓力與輔助循環(huán)水泵出口壓力差較低,真空極高,一般可達99kPa,反而使得低壓缸大膨脹不開。所以在冬季啟動前投軸封的階段,另外由于循環(huán)水泵通常不選用調(diào)速,故循環(huán)方面采用此節(jié)能措施;另一方面還需根據(jù)機組情水量只能階梯地變化。有條件的電廠,可將循環(huán)況,合理控制真空值,確保機組缸體膨脹正常。水泵改造成調(diào)速水泵(變頻調(diào)速或液力偶合器調(diào)停機后還有汽輪機的缸體殘溫?zé)崃?、軸封蒸速),則運行調(diào)整將更加靈活,但改造成本較高。汽的熱量和汽輪機部分管道疏水的熱量需要帶也可簡單地對循環(huán)水泵電機進行雙速變極改造,走,所以只要循環(huán)水不中斷缸溫就沒有問題。在即高速運行滿足電機原設(shè)計參數(shù)低速運行能降開式循泵冷卻水泵運行時也可利用開式循環(huán)水分低循環(huán)水泵流量及電能消耗。流一部分給凝汽器降溫。也可考慮將循環(huán)水泵增加一個小葉輪,夏天用原裝的大葉輪其它季節(jié)換用小葉輪,這樣循環(huán)4節(jié)能措施的收效水量的組合方式將更多,階梯變化量也將更小,更(1)停機時間短(4h內(nèi)),一般不停鈾封,則有利于運行的經(jīng)濟性。根據(jù)原杭州艮山門發(fā)電廠單臺機組每天就有3h的節(jié)能時間。的經(jīng)驗,小葉輪的水量在原額定流量的70%左①理論上按額定值計算可節(jié)電:右,廠用電量在原耗電量的80%左右,節(jié)能效果(1120kW+132kW-185kW)×3h明顯,但增加了換葉輪的工作量。=3201kW·h在凝汽器運行中要根據(jù)端差情況,及時清理實際上各泵的功耗為:循環(huán)水泵1080kW,開污垢,以提高機組運行的經(jīng)濟性。式循環(huán)冷卻水泵115kW,輔助循環(huán)水泵175kW,所以實際可節(jié)約廠用電為3循環(huán)水系統(tǒng)備用期間的節(jié)能措施(1080kW+115kW-175kW)×3h目前,S109FA聯(lián)合循環(huán)機組是單軸機組。②可節(jié)約循環(huán)水補水量為(循環(huán)水的蒸發(fā)損CE公司對單軸機組的軸封供汽壓力和溫度都有失量和風(fēng)吹損失量約為冷卻塔總流量的1%~嚴(yán)格的要求,以保證汽輪機缸體不產(chǎn)生過大的熱3%,假設(shè)取它的最小值)應(yīng)力,因此冷態(tài)啟動時,軸封應(yīng)該提前4h投入;(14400m3/h-1249m/h)x3hx1%xlvm3在備用期間(日開夜停)必須確保軸封在機組啟394.53動前1~2h正常運行。假設(shè)按每天運行20h,全年可運行175天計如停機時間較短時可考慮軸封不撤。因為頻算,則中國煤化工繁地投撒軸封極易造成潤滑油系統(tǒng)帶水,影響機CNMHG組啟動。在軸封運行的情況下,S109FA機組規(guī)定循環(huán)175×394.53=69042.75t發(fā)電設(shè)備(2008N0.6)S09FA機組循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能運行分析(2)停機時間長(4h)以上,一般選停軸封,采用這些節(jié)能措施后,在節(jié)能運行的時間內(nèi),并在機組啟動前2h投軸封,即有2h的節(jié)能時因為輔助循環(huán)水泵沒有備泵,運行人員必須加強間,也就為不撤軸封時節(jié)能收效的2/3左右。監(jiān)視。一旦輔助循環(huán)水泵跳閘,要盡快恢復(fù)循環(huán)假設(shè)單臺機組全年可運行在200天以上,采水泵、開式循環(huán)水泵的運行。用此方法運行后,全年可節(jié)約廠用電也可以在DCS中做一個節(jié)能運行方式的連200×3060×2/3=408000kW·h鎖。當(dāng)輔助循環(huán)水泵跳閘后,循環(huán)水泵、開式循環(huán)節(jié)約用水水泵自動啟動,并自動關(guān)閉開式循環(huán)水旁路閥。200×394.53×2/3=52604t還必須注意閉式水系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)的溫5結(jié)語度,并做出相應(yīng)措施。循環(huán)水系統(tǒng)是S109FA聯(lián)合循環(huán)電廠的重要參考文獻:輔助系統(tǒng)之一,是熱力循環(huán)中的重要一環(huán),對整個楊善讓汽輪機凝汽設(shè)備及運行管理[M],北京:水利電力電廠的安全、經(jīng)濟運行都有著決定性的影響出版社,1993(上接第484頁)果系統(tǒng)運行環(huán)境惡劣不僅會造成卡件的損壞,嚴(yán)即使不能保持在制造廠要求的95%濕度無冷凝重的還可能影響卡件功能,從而影響機組的啟動。的要求,也必須保證小室環(huán)境溫度不出現(xiàn)劇烈變由于LS2100采用的是大功率可控硅,在運化。行狀況下控制小室內(nèi)部的溫度上升很快。而GE公司要求的室內(nèi)環(huán)境溫度為40°C以下。S21007結(jié)語的一些輔助模塊均為電子設(shè)備,溫度急劇上升可靜態(tài)變頻器作為燃?xì)廨啓C的啟動器有許多優(yōu)能會導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不正確,芯片工作狀態(tài)不穩(wěn)定,勢,但目前采用的LS2100靜態(tài)變頻器輸出的電電子元器件老化加速等等一系列的問題,而當(dāng)問壓波形為矩形波,存在大量諧波靜態(tài)啟動時將引題集中時就可能引發(fā)機組啟動失敗。起發(fā)電機附加發(fā)熱和轉(zhuǎn)矩脈動2,特別是在啟動LS2100系統(tǒng)設(shè)在一個密閉的小室內(nèi),依靠和低轉(zhuǎn)速時可能對發(fā)電機有一定的損傷。因此建空調(diào)設(shè)備來調(diào)節(jié)溫度。正常運行時濕度保持在一議開發(fā)電壓型SFC(單元串聯(lián)多電平電壓型變頻個適當(dāng)?shù)姆秶６虝r間重復(fù)啟動時,特別是雨季器)來替換LCI靜態(tài)變頻器。和冬季的大霧季節(jié)里,當(dāng)LS2100停止運行后由于空調(diào)的作用小室溫度下降非?？?某些卡件暴參考文獻露在潮濕驟冷的環(huán)境中會產(chǎn)生凝露。當(dāng)短時的停[1楊順虎,燃?xì)庹魵饴?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運行[M,北京運結(jié)束重新啟動時,一些外部接點狀態(tài)改變后,則中國電力出版社,2003會引起芯片損壞,密封式繼電器引腳帶電誤動作,[2]劉明行,趙玉,項立崢,燃?xì)廨啓C發(fā)電機組靜止變頻啟動裝置研究[冂].能源研究與信息,2006,22(2):98-102電源模塊凝露引發(fā)短路使得電源消失等等。因此在短暫停機時需維持EX2000。閉小室的濕度。中國煤化工CNMHG