600MW火电机组冷端系统节能优化改造效果
2023-08-24
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第22卷 第12期 2O1O年12月 泺 技 ;乏 沂 Vo1.22 No.12 Energy Technology and Ecollomics Dec 2010 节能与环保 月E-1 侏 文章编号:1674—8441(2010)12—0053—05 鳓 嗍 电姚缠冷端蔡 邢希东 ,邢百俊 ,金日锋 瑗遣敦暴 (1天津大唐国际盘JJJ发电有限责任公司,天津301900;2大唐国际发电股份有限公司,北京100033) Effects of Energy-Saving Optimization on Cold-End System of 600 MW Unit XING Xi—dong ,XING Bai-jun ,JIN Ri—feng (1 Tianjin Datang International Panshan Power Generation Co.,Ltd,Tianjin 301 900,China 2.Datang International Power Generation Co,Ltd,Beijing 100033,China) Abstract:The turbine condenser system is a crucial part in tapping on the energy saving potential in a power plant. Based on the practice of Panshan Power Plant of Datang International Power Generation Co.,Ltd in using the optimized operation mode and technical innovation for energy saving,this paper presents some effective and feasible energy—saving measures of a power plant,including the vacuum tightness enhancement,double back—pressure operation adjustment and optimization,circulation pump operation mode optimization,sealing cold water temperature reduction of the vacuum pump to maintain vacuum of the unit,upgrading of the plastic ball system to increase the rate of use,and addition of the cooling tank to raise the vacuum leve1.These measures prove to be effective in reducing coal consumption and increasing energy saving,and therefore are of significance to similar generating units. Key words:coal—fired power generation;turbine condenser;energy saving;unit vacuum;optimized operation 0引言 随着电力企业逐步 生产型向经营型转变,提 热耗就上升,如果发电煤耗按330 g/(kW・h)计算, 机组平均真空提高0.7 kPa,发电煤耗将降低2 g/ (kW・h)以上,经济效益可观。本文以天津大唐国际 盘…发电有限责任公司(以下简称“盘山发电公 高效益降低成本已成为 电企业经营管理长期的目 标之一。节能降耗也就 为发电企业生产经营管理 的重要内容。电厂凝汽 的真空度对厂用电率、供 电煤耗影响十分明显 收稿日期:2010-08—26 司”)600 MW火电机组为例,介绍在汽轮机冷端系 统为提高凝汽器的真空、降低发电煤耗所采取的优 化运行方式和设备改造的措施。 凝汽器的真空下降,发电 作者简介:邢希东(1976一),男,陕西长安人,工程师,从事火电机组运行管理及节能研究一I 作。E—mail:ps12345@139.corn 节能与环保 能 源 技 术 ; 济 第22卷 1设备概述 盘山发电公司2×600 MW火电机组是我国华北 3.1 加强运行管理和优化辅机运行方式 机组设备在安装调试阶段主要考虑的是安全, 而对节能降耗l方面考虑得比较少,多采用旋转热备 地区投产较早的600 MW亚临界火电机组,主设备 均选用哈尔滨三大动力厂的国产设备。汽轮机为哈 尔滨汽轮机有限责任公司制造的亚临界、一次中间 再热、单轴、四缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机。 汽轮机真空系统主要设备包括凝汽器、真空泵和循 环水泵。凝汽器采用上海动力设备有限公司生产的 N一36000—1型,凝汽器为双背压、双壳体、单流程、 用、安全裕度大的运行方式,以确保设备安全和机 组运行安全。移交生产后,主机和辅机的运行方式 都有一定程度的优化空问[31,根据设备的实际情况, 经过理论论证和实际试验,可以通过对运行方式的 优化,达到节能的目的。 3.1.1加强真空系统的严密性管理 机组运行中,必须保证机组真空系统的严密I生。 表面式、横向布置,设计真空:A凝汽器为4.700 kPa、B凝汽器为5.736 kPa。 现行 能技术监督管理标准》中规定:真空下降 速度小于0.399 kPa/min为合格;小于0.266 kPa/min 为良好;小于0.133 kPa/min为优良。机组运行中真 空严密性检测方法采用的停泵法或关门法,即停止 2凝汽器的真空与能耗的关系 从热力学观点看,火电机组凝汽器真空下降会 使其发电热耗上升。盘山发电公司对机组在不同负 荷下真空对煤耗的影响进行了试验,具体数据见表l网。 分析以上试验数据可知:凝汽式汽轮机真空系 统节能降耗的主要方法就是提高机组的真空和降低 真空系统设备的厂用电率。 真空泵运行或者关闭抽真空手动门,然后观察记录 真空下降速度。值得指出的是,在进行真空严密性 试验时,尤其推荐采用停运真空泵的方法。目前有 些单位采用关闭抽真空手动门进行试验的方法,存 在一定的测量误差。为了加强真空严密性的管理, 提高机组真空度,从而提高机组经济运行水平,制 订了严格的真空严密性试验方法,将真空严密性试 验细化为6个分区并分别对应奖励1区、奖励2区、 正常区、查漏区、考核1区、考核2区6个奖惩兑 3真空系统节能降耗的方法和措施 真空系统节能降耗的措施就是在保证机组运行 安全稳定的前提下,通过优化设备管理及运行方式 现区域,如图1所示。根据每月真空严密性试验的 结果对责任人进行考核并兑现奖励,以提高各级人 员对真空系统严密重要性的认识。通过加强管理, 和进行设备技术改造来提高机组真空,降低设备的 电耗。 机组真空度多年来一直保持在93.7%以上,高于设计 值,为提高机组的经济性作出了贡献。 表1 机组真空对煤耗的影响 第 2期 邢希东等:600MW火电机组冷端系统节能优化改造效果 姗 伽 i重 瑚 啪 。 遐骚 节能与环保 lO0 200 250 270 3504oo 500 600 7O0 真空变化率/(Pa・rain ) 图1 真空严密性试验月度考核标准 3.1.2循环水系统运行方式优化 火力发电厂的循环水设备绝大多数采用的是单 元制设计,即每台机组配备2台循环水泵,机组之 间循环水系统无联系,因而单台机组优化循环水泵 运行方式时若单泵运行循环水量略显不足而双泵运 行时循环水量略显过剩。南文献[3]中的分析可知: 通过以机组真空的大小确定开1台或2台循环水泵 的运行方式,在机组的真空在允许范同内开1台循 环水泵运行,使厂用电率下降了0.03个百分点。 夏季运行时,南于单机双泵对厂用电率的影响 更为明显,对2台及以上的机组,考虑联通循环水 系统,采用母管制供水,解决单台机组优化运行时 的这一矛盾,使循环水系统的运行方式更加多样、 更加灵活。针对大容量600 MW机组循环水泵夏季2 机4泵的运行方式,提出了采用2机3泵的运行方 式,在2台机组循环水管道之问增加了一个联络门。 根据文献【3】中的数据和分析可知:假设2机3泵方 案每年减少1台循环水泵4个月的运行时问,可节 约厂用电907万kW・h,节能效果十分可观。目前, 通过运用指导循环水优化运行的科技软件,以“优 化产生效益大于循环水泵增加电耗”为原则,对不 同负荷不同环境温度下循环水的最佳运行方式给 提示,使循环水系统优化运行更加科学。2台机组 平均真空分别上升了0.40 kPa和0.65 kPa,节能效果 显著 3.1_3真空泵运行方式优化 盘山发电公司每台机组配有3台水环式真空泵。 其中1、2号真空泵电机功率为160 kW,3号真空泵 电机功率为1 10 kW。试运行以来一直是2台真空泵 运行,1台备用。为了节约厂用电,进行了1台真空 泵运行的试验,结果为:运行1台真空泵完全可以 保证机组真空的要求,这样2台机各停运1台160 kW真空泵,每天可以节电7 680 kW・h。 3.1.4双背压机组抽真空装置优化 现在大多数凝汽式汽轮发电机组的凝汽器多采 用双背压凝汽器,即循环水串联进入两侧的凝汽器 铜管,形成双背压,两排汽口空间隔开,低压侧的 凝结水通过水封进入高压侧凝汽器,南凝结水泵打 出。从理论分析可知,在一定的条件下,双压式凝 汽器的平均排汽压力低于单压式凝汽器。而实际 运行中,很多机组的双背压凝汽器实际压力达不 到设计值。设计真空低压侧为4.700 kPa,高压侧为 5.736 kPa,即高低压侧真空相差l kPa以上,排汽温 度相差4 左右,实际的运行效果是排汽温度差仅 为2 oC左右,真空仅相差0.5 kPa。造成运行达不到 设计要求的原因主要为两侧抽真空管道阻力相差不 大,又通过同一母管与真空泵连接。母管的“均压” 作用,使低压侧凝汽器抽真空管的f“力受限,从而使 高低压侧凝汽器真空差值达不到设计要求。 针对该问题,技术人员提出的解决方案是:通 过高压侧抽真空手动门,增加高压侧抽真空管道阻 力,使两侧抽真空管道出力均衡,在高压侧凝汽器真 空基本不变(排汽温度略有上升)时,低压侧真空 会有较大幅度的增长。此方案在机组正常运行时即 可实施。高压侧真空手动门节流后,在保证高压侧 真空和排汽温度基本不变的情况下,低压侧排汽温 度有了较大幅度下降,真空亦有明显提高。低压侧 真空上升了1.4 kPa,双侧平均真空提高了0.7 kPa, 接近设计值 。 3.2进行设备技术改造,挖掘节能潜力 在机组设计时设备的选型、规格都尽量具有通 用性,能满足尽可能多的丁况或场合。这就决定了 生产过程中所采用的设备并不一定是最适合该机组 的设备,其T作特性和外部特性不一定能达到最佳 状态。另外,随着科技水平的不断提高,一些设备 节能与环保 能 源 技 木 济 第22卷 的设计理念也已经过时。因此,对设备进行技术改 限抽真空值就会受到影响(极限真空是该温度对应 的密封水的饱和压力)。 造,使之效率更高,也是节能降耗的重要手段和方 法之一。 上海电力学院在某发电公司进行了真空泵冷却 水温度对机组真空的影响试验。试验结果表明,水 3.2.1 对凝汽器胶球清洗系统进行改造 胶球清洗设备是保证汽轮机凝汽器铜管清洁度 进而提高换热效果的重要辅助设备。在运行中,凝 环式真空泵密封冷却水温度由15℃降低到5℃时, 机组的排汽温度下降5.2℃,真空提高1.36 kPa,同 汽器循环水侧投入胶球,胶球随水流进入凝汽器铜 管对铜管内壁起清洗作用,胶球清洗装置可以在运 行中对凝汽器铜管进行自动清洗并使之经常保持清 洁状态。对水质条件差、受季节变化影响大的循环 水系统,尤其有必要配置胶球清洗装置。 盘山发电公司循环水取自水库,水质较差。最 初安装的胶球清洗装置为手动控制方式,投运退出 人工操作量大,而且由于胶球清洗设备本身存在收 球网条栅孑L通流面积不足、运行中条栅孔堵塞结垢 无法清扫、下部锥角偏大等问题,收球率低,影响 机组的经济运行,胶球清洗设备长期投不上造成凝 汽器内部结垢、腐蚀等问题。通过广泛调研和实际 考察,2004年,将胶球清洗系统更换为TAPROGGE 胶球清洗装置,该装置采用最新的可编程PLC控制 系统,胶球清洗系统从启动、正常运行到停运全部 实现自动控制,而且带有滤网差压自动反清洗功能, 可在线清理滤网,同时具有完备的报警系统,提高 了系统的可靠性和故障排除的准确性。项目实施后 凝汽器胶球收球率由过去的60%升高到98%,胶球 清洗装置投入率达到100%,保证了凝汽器的清洁, 有效地提高了机组真空度。2004年3号机组真空度 全年达到94.74%,较上年上升了0.76个百分点,4 号机组达到95.18%,较上年上升了0.46个百分点, 平均升高0.6个百分点,可使供电煤耗下降1.8 (kw・h),年节约1.3万tcelSl。 3.2-2 降低真空泵冷却水温度 目前大型发电机组的真空系统多采用偏心水环 式真空泵,其优点是抽取单位干空气量的能耗较低。 实际运行中,经常发生抽气能力严重下降而导致机 组真空升高的现象。凝汽器真空不但受到循环水温 度及凝汽器进出口水温差的影响,同时也受到真空 泵极限抽吸压力的制约。水环式真空泵在运行时, 为保持抽吸能力,其密封水必须保持一定的过冷度, 如果水温升高,则真空泵的密封水发生气化,其极 时机组的供电煤耗降低了4.5 g/(kW・h);而水环式真 空泵密封冷却水温度由15℃升高到25℃时,机组 的排汽温度升高8.5 oC,真空下降3.70 kPa,同时机 组的供电煤耗升高了1 1 g/(kW・h)i4J。目前多数电厂采 用循环水为真空泵冷却水,夏季循环水温度高,达 不到真空泵密封水的设定温度(15℃),限制了真空 泵抽气能力i4]。盘山发电公司真空泵密封水设计用水 是凝结水,最低水温也远高于15℃,经过改造已经 更换为温度较低的闭式水,目前正准备改造为温度 更低的深井水。 3.2.3加装抽真空管道冷却装置 盘山发电公司抽真空装置采用的是水环式真空 泵,从凝汽器抽出的蒸汽空气混合物,在一般情况 下蒸汽占2/3,空气占1/3。混合物中的蒸汽,一方 面,降低了水环真空泵的工作能力;另一方面,混 合物中的蒸汽将水环真空泵的工质水加热,影响水 环真空泵的性能,为了保证水环真空泵的性能,需 要补充冷水,以降低工质水的温度,因此耗水量大。 如果使蒸汽空气混合物中的蒸汽在进入水环真空泵 之前凝结,将使水环真空泵的工作能力大大提高, 使凝汽器的真空度提高,增加汽轮机的发电量,也 将节约大量冷却水。为此,在凝汽器中增设1套管 道冷却装置,把化学补充水打入凝汽器可以使排出 的气体迅速冷却,降低排汽温度,从而提高凝汽器 的真空和发电厂的回热经济性,同时可降低给水中 的含氧量和排汽温度。 通过技改加装了“凝汽器抽空气管道冷却装 置”,如图2所示。其中1、2手动门为真空冷却器 入口手动门,3、4门为冷却器旁路门。利用化学水 处理后的补充水将真空泵从凝汽器中抽出的气一汽 混合物中的水蒸气冷却凝结并回收,使混合物的介 质密度减小,流动阻力降低,并使真空泵的工作水 温降低,抽吸能力明显提高,特别是在5—10月对 凝汽器真空提高非常明显。该冷却器具有体积小、 第12期 邢希东等:600 MW火电机组冷端系统节能优化改造效果 节能与环保 图2凝汽器抽空气管道冷却装置布置 投资少、制造加1 简单、换热效率高、无端差、免 维护的特点。使用该装置可提高凝汽器真空0.20~ 0.80 kPa,降低发电标准煤耗1-2 g/(kW・h)。 4节能效果 通过优化运行 ‘式和设备技术改造,在机组冷 端系统节能挖潜取得了十分明显的效果。通过加强 真空严密性治理、降低真空泵密封冷水温度将机组 真空度保持在93.7%以 ;循环水系统优化运行方式 南单机双泵优化为2机3泵运行,年节电900万 kW・h以上,同时通过运用高科技软件指导循环水泵 优化运行,2台机组真空平均分别上升了0.40 kPa和 0.65 kPa,降低发电煤耗1.2 g/(kW・h);降低真空泵冷 却水温度使得机组发电煤耗降低2.5 g/(kW・h);真空 泵运行力‘式由2运1备优化为l运2备方式年节电 180万kW・h以上;通过设备改造,保证了胶球清洗 系统投入率,平均真空升高0.6个百分点,可使供电 煤耗下降1.8 g/(kW・h);加装真空抽气管道冷却装置 提高机组真空0.20~0.80 kPa,降低发电煤耗l~2 g/ (kW・h);通过加大高压侧抽真空管道阻力,实现设 计的凝汽器双背压功能,机组平均真空提高0.70 kPa,降低发电煤耗1.5 g/(kW・h)。由此可见,机组冷 端系统的优化和改造对降低火力发电企业的发电煤 耗和厂用电率有着十分重要的作用。 5结语 纵观整个汽轮机冷端系统优化改造] 作的全局, 有3点需要强调:①提高机组真空必须以机组安全 稳定运行为前提,同时要兼顾厂用电等其他节能指 标;②节能降耗T作是一项从细处人手、从点滴抓 起的基础T作,忌讳眼高手低和抓大放小,要树立 “从细处‘抠’效益”的节能坪念;③节能挖潜T作 要持续推进。经过技术人员的充分论证和调研,准 备在3号机组中修时对循环水泵进行双速改造,进 一步提高机组冷端系统的节能效果。 参考文献: [1]李明,龙宁晖,甘复泉,等双背压凝汽器抽空气系统的改造及效益 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