单台循泵带双机节电技术的探索与实践

辽宁清河发电有限责任公司（以下简称清河发电公司）现有3台燃煤的湿冷式火力发电机组，其中9号、1号机组为哈尔滨汽轮机制造厂生产的600MW超临界汽轮机组，分别于2010年3月、2011年11月投产发电；8号机组为哈尔滨汽轮机制造厂生产的200MW超高压机组，于1984年12月投产发电。为降低循环水系统循泵的耗电率、火力发电机组的供电煤耗，提高火力发电厂的综合效率，因此决定对循环水系统的运行方式进行优化。本文介绍的是一种新型循泵节电技术，在实际应用过程中取得了良好的经济效益。

1 循环水系统简介

清河发电公司的1号机组配有两台循泵，B循泵转速为372r/min，扬程26 m，流量为32400 t/h，电机额定功率为3000 KW。A循泵既可实现低速运行，也可实现高速运行，低速运行的转速为342 r/min，扬程为24m，流量为29000 t/h，电机实际功率为2400 KW；高速运行的参数与B循泵相同。二台循泵进入DCS控制，设有电气联锁、低水压联锁（设定值为0.10Mpa）。

廿万机组配有两台全容量循泵，均为高速运行，循泵转速为372 r/min，扬程为26m，流量为32400 t/h，电机额定功率为3000 KW，廿万机组的循环水系统同时向7号、8号机组提供循环冷却水（并列运行方式）。二台循泵未进入DCS控制，仅设有硬接线的电气联锁，无低水压联锁。

1号机组与8号机组的循环冷却水系统之间存在着供水联络装置、回水联络装置，水塔联通沟，详见循环冷却水系统简图。

2 循环水系统存在的问题

春秋季节，1号机组在低负荷期间保持一台高速或低速循泵运行，高负荷期间需要投入另一台循泵。冬季供暖期间， 1号组机保持一台低速循泵运行，循泵耗的电率偏高（ 0.75%左右）。 8号机组运行期间，保持一台高速循泵运行，单独向8号机组提供循环冷却水，为防止凝汽器超水压，被迫将已经关停的7号机凝汽器投运泄压（流量为18000T，约占65%），产生不必要的浪费，造成循泵的耗电率很高（高达2.65%）。

冬季，循环水流量过大、凝结水过冷却、循泵耗电率偏高是业内的共性问题，要想节省厂用电，降低循泵耗电率、火力发电机组的供电煤耗，提高火力发电厂的综合效率，必须要对循环水系统的运行方式进行优化。

3 节电方案

3.1  节电原理：

针对北方冬季气候寒冷、环境温度低的季节特点，利用厂内循环冷却水管网间相互联络的系统优势，根据每台水泵扬程相等可以并联且等于总扬程：HA=HB=HM，以及流体力学联通管二端压头相等：rh1=rh2的原理，实现二台机组的循泵并列运行向同一管道系统供水。通过辅以无资金投入的小型技术改造，优化循泵的运行方式，可实现二台机组仅运行一台循泵，其他三台循泵备用，同时为一台600MW和一台200MW机组提供循环冷却水。

3.2.1 由于廿万循泵与1号机组无法互为联锁备用，当1号机组循泵发生故障跳闸时，廿万循泵不能及时联启，严重影响循环水系统的安全稳定运行，首先解决循泵的联锁问题，在能够反映二台机组循环水母管压力的廿万循泵房内装设低水压变送器，在4号循泵控制箱上装设硬接线联锁的低水压切换开关，新增设装置详见照片。即：当循环水母管水压低于0.08Mpa时联锁启动廿万的4号循泵。

3.2.2 关于单台循泵能否满足二台机组的冷却要求问题，已在事前进行了相关试验与循环冷却水流量测试，试验数据详见表1，试验证明方案可行。根据流体力学知识、水泵并联原理、以及二台机组凝汽器与冷却器的设计冷却水需求流量可知，完全可以实现单台循泵带双机的运行方式。

表1 1号机运行、8号机停运期间运行数据统计表

 3.2.3 在1号、8号机组同时运行期间，优化循环水系统运行方式，组织实施单台循泵带双机，即：1号机组在高速循泵单独运行时低速循泵投入联锁备用，在低速循泵单独运行时高速循泵投入联锁备用；廿万加装低水压联锁装置的4号循泵投入联锁备用，另外一台循泵（3号泵）作为紧急备用。通过调整供水、回水联络管上的联络门开度进行水塔配水，同时向1号、8号机组提供循环冷却水。根据在运机组热负荷情况，优化循泵运行方式，当机组低负荷时保持单台循泵运行，高负荷时保持二台循泵运行。

       3.2.4 制定切实可行的安全技术措施，确保全厂循环水系统安全稳定运行。1号机组单台循泵运行期间，当循泵发生故障跳闸时，另一台循泵与廿万4号循泵能够及时联启，完全可以保证循环水系统的安全稳定运行。

4 方案实施

供暖初期，首先组织实施1号机组二台循泵带双机的运行方式，1号机组保持一台高速循泵与一台低速循泵运行，通过联络装置向8号机组提供循环冷却水，廿万二台循泵作为紧急备用，退出7号机组凝汽器的水侧运行，循泵每小时可节电450千瓦时。8号机组真空能达到目标值，1号机组真空与单台循泵运行相比提高了1.0 Kpa（ 是7号机组凝汽器退出运行所致）。

11月末，廿万4号循泵增设了硬接线低水压联锁装置（即：低水压变送器、低水压切换开关），1号机组停止一台循泵，与廿万的4号循泵一同投入联锁备用，1号机组保持单台循泵带双机运行。通过组织实施单台循泵带双机的运行方式，1号机组无论高速循泵单独运行，还是低速循泵单独运行，均能保证1号、8号机组冷却水流量的需求，8号机组凝汽器真空无变化，1号机组凝汽器真空略有降低，这种运行方式下经济性对比分析的结论为节能，二台机组的真空均能达到目标值，节电效果非常显著。

为保证二台机组循环水系统安全稳定运行，及时制定并下发了《1号与8号机组同时运行期间，1号机组单台循泵单台循泵带双机运行的预控措施》，并组织全员性的专题技术培训，详见培训照片。

除此之外，当8号机组运行、1号机组停备期间，在循环水系统无需检修隔离的情况下，二台水塔并列配水运行，保持1号机组低速循泵运行，高速循泵与廿万4号循泵投入联锁备用，既能降低循泵耗电率，还能保证循环水系统的可靠性；当1号机组运行、8号机组停备期间，保持二台水塔并列配水运行，廿万4号循泵可投低水压联锁备用，在提高1号机组经济性的同时，还保证了循环水系统的安全性。

5 应用效果

1号机组在高速循泵单独运行带双机期间，每小时节电2400千瓦时；在低速循泵单独运行带双机期间，每小时节电2800千瓦时，运行数据详见表2。

表2 1号机单台循泵带双机期间运行数据统计表

 近年来的冬季，为了便于供暖，清河发电公司均采取1号、8号机组同时在网运行、9号机组备用的运行方式，其中1号机组循泵耗电率已降至0.55%，廿万循泵耗电率已降至0.38%。在整个供暖期间，二台机组循泵的耗电率降低0.66%，为公司节电1068万千瓦时，合资金约320万元，相当于为国家节省标煤5000吨，带来了良好的社会效益。循环水系统运行方式的优化正是“保护生态环境、建设生态文明”可持续发展理念在实践中的应用。另外，在实施单台循泵带双机期间，也为公司培养了一批专业技术人员。

6   结束语

北方很多湿冷式汽轮机组，在冬季里普遍存在着循环水流量过大、凝结水过冷却、循泵耗电率高的现象，不但影响循泵的耗电率，还会使凝汽器端差增大，增加冷源损失，严重影响在运机组的经济性能，属于业内的共性问题。通过组织实施单台循泵带双机，优化循环水系统的运行方式，既能保证在二台运机组的安全可靠运行，还能节省大量的厂用电量，为火力发电厂带来一定的经济效益。

清河发电公司单台循泵带双机的节电技术，从根本解决了火力发电厂存在的循环水流量过大、凝结水过冷却、循泵耗电率高的问题，同时也为其他火力发电厂循环冷却水系统运行优化、节电降耗工作提供了技术借鉴。

参考文献：

［1］黎乃斌 《600MW超临界机组冷却水系统优化分析》 科技创新与应用，2017年13期

［2］高志勇 黄家运 安雪松 《火力发电厂冷却水系统优化》 神华科技，2012年02期

［3］李建刚 汽轮机设备与运行 [M]．北京：中国电力出版社，2010

作者简介：

杨乐，男，1985年10月出生，大学学历，工程师，发电部主任，主要从事火力发电厂的安全、经济运行管理、节能改造工作。