开发与应用 ＤＯＩ：１０．１６０５６￣．１００５—７６７６．２０１６．０１．０２５ 能源研究与管理２０１６（１） ·９３· 循环水系统冷端改造及运行优化 邓冀平 ，贾 愚 ，万忠海 ，陈林国 ，鄢 华 （１．中电投江西电力有限公司新昌发电分公司，南昌 ３３０１１７； ２．江西省电力科学研究院，南昌３３００９６） 摘要：针对新昌电厂循环水冷端存在的问题，进行分析，提出改造措施。并在改造后对循环水系统进行运行优化 实验，根据实验数据，结合凝汽器变工况特性，计算出机组循环水泵最佳运行组合。实践证明，循环水冷端优化改 造后，达到了较大的节能目的，使电厂获得最大经济效益。 关键词：凝汽器；最佳真空；循环水泵；组合优化；节能降耗 中图分类号：ＴＭ６２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５－－７６７６（２０１６）０１一ｏ０２５—０４ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ＤＥＮＧ Ｊｉｐｉｎｇ ，ＪＩＡ Ｙｕ ，ＷＡＮ Ｚｈｏｎｇｈａｉ ２７ ＣＨＥＮ Ｌｉｎｇｕｏ ２７ ＹＡＮ Ｈｕａ （１．Ｔｈｅ ｎｅｗ ＣＰＩ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｏｆＸｉｎｃｈａｎｇ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３０１ １７，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉｎｇｘｉａ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３０１ １７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｅｎｄ ｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｎ ｉＸｉｎｃｈａｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｎｄｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｈｅ ｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｈｅ ｏｐｅｒａｔｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅ ｅｘｐｅｒｔｉｍｅｎｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｈ ｔｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅ ｃｏｌｄ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｔｒｃｕｌａｔｎｇ ｗａｔｉｅｒ Ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ． Ｋｅｙ ：ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；ｏｐｔｉｍｕｍ ｖａｃｕｕｍ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ；ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ 引言 新昌电厂循环冷却水系统采用带自然通风冷却 塔的扩大单元制循环供水系统，每台机配置２台循 环水泵及１座自然通风冷却塔，２台机组的４台循 环水泵共用１座循环水泵房，布置在２塔之间。目 运行方式少，不能满足现场实际需要。本厂循环水 泵电耗率设计值为≤０．７０７％，２０１０年循环水泵电耗 率为０．８１％，２０１１年为０．７６％，平均为０．７８％，以 上存在的问题是影响循环水泵电耗率的重要原因。 通过采取措施，调节循环水量，使汽轮机在达到或 接近最佳真空下运行，可以降低循环水泵电耗率， 前，循环水系统存在如下问题：１）≠｝ｌ、＃２冷却塔 联络门偏小，无法实现２机３泵运行；２）循环水泵 降低厂用电率及供电煤耗，达到进一步节能的目的， 在此背景下开展循环水系统冷端改造及运行优化研 收稿日期：２０１５—１２—１４ 作者简介：邓冀平（１９６５一），男，江西吉安人，工程师，本科，毕业于东北电力学院，电力工程专业，主要研究方向：大型 火电厂汽机专业、集控运行及节能降耗管理。 ·９４· 能源研究与管理２０１６（１） 开发与应用 究意义重大【 。 １ 循环水系统的改造 １．１ 目前循环水系统存在的问题 本厂循环水系统运行工况设计有３个工况，冬 季１机１泵，夏季高负荷１机２泵，春秋季２机３ 泵，但２台机组冷却塔之间的输水联络母管直径偏 小，为１ ４００ ｍｍ。在２冷却塔高低差为２００ ｍｍ 时，根据伯努利方程式： Ｐ￣＋ｐｇｈ１＋ｐＶ￣２／２＝Ｐ２＋ｐｇｈ２＋ｐＶ２２／２＋ｈ （１） 联络管最大通流能力仅为１．６ ｍ３／ｓ，仅为单台循 泵额定流量的１３％。如采用２机３泵运行时，３台 循环水泵运行的总流量不能均匀地分流到２座冷却 塔，无法实现２机３泵运行方式；同时汽轮机冷端 系统受环境因素的影响较大，不同季节的循环水温 差超过２５℃，机组负荷也经常发生变化。同一天内 峰谷差值为ｌ倍，但现循环水系统采用普通电机无 调整转速的电机，不同负荷、不同季节的凝汽器循 环水供水量只有依靠增减循环水泵的台数来实现调 节，而单台循环水泵电机容量大，循环水泵大部分 时间不在经济工况点运行的情况，致使厂用电率高， 发电煤耗高，发电成本增大，为解决上述问题，开 展如下循环水系统冷端改造及运行优化研究。 １．２ 循环水系统改造方案及经济效果分析 为提高循环水系统运行方式灵活性，满足不同 季节、不同水温、不同负荷下主机最佳真空对循环 水量的要求，可采用和循环水泵电机变频和２塔贯 通再加１台循泵双速电机２种改造方案。 循环水泵电机变频改造是通过对每台机组中１ 台循环水泵电机进行变频改造，通过高压变频调速 技术，根据机组负荷大小，不同季节的环境温度变 化等因素，合理控制循环水量维持凝汽器排汽压力 的最佳真空，达到提高机组运行效率，降低机组煤 耗，降低循环水泵电机耗电率，节约厂用电。如循 环水泵电机变频冷端改造后，通过改变循环水泵电 机转速，凝汽器冷却水量可连续调节，可实现在保 证机组最佳真空的条件下，循环水泵电机电耗下降 到设计值。循环水泵电机变频改造后节约厂用电量 （按年发电量７２亿ｋＷ．ｈ）：７．２ｘ１０ ｋＷ·ｈｘ（Ｏ．７８％一 ０．７０７％）＝５２５．６万ｋＷ·ｈ，循环水泵变频室空调每天 消耗电量（每台循环水电机变频室需要３台２Ｏ匹空 调）：ｆ２ｘ３ｘ２０ｘＯ．７５ｘ２４）ｋＷ·ｈ＝２ １６０ ｋＷ·ｈ。按热季 ４月１２０ ｄ计，每年变频室空调消耗２５．９２万ｋＷ·ｈ 电量。每年变频器损耗电量（按可利用小时数５ ５００ ｈ计）『２ｘ３ ３００ｘ４％ｘ５ ５００］ｋＷ·ｈ＝２９０．４万ｋＷ·ｈ，采 用变频电机后每年节约厂用电量：ｆ５２５．６—２５．９６— ２９０．４］万ｋＷ·ｈ＝２０９．２４万ｋＷ·ｈ。 ２塔贯通再加１台循泵双速电机改造方案分以 下几部分： １）将≠｝１、≠｝２冷却塔进行贯通。在≠｝１、 塔之 间开挖ｌ条联络沟渠，采用明沟型式，明沟宽８ ｎｌ， 深１．６ｎｌ（正常时的通流面积为８．０ｍ２），总长约１３７ Ｉｎ。在２机３泵运行时，５０％台循环水泵流量为６．Ｉ ／ｓ，水的流动速度０．７６ ｍ／ｓ，经计算此时２塔的水 位差仅为６０ ｒｎｍ，完全可满足任何工况下２塔的水 位平衡； ２）对Ａ循环水泵电机进行双速改造； ３）将２台机循环水泵出口母管联络阀改造成可 调式。 通过以上改造，可实现以下功能： １）可满足循环水系统设计２机３泵运行。 ２）实现机组停运时，凝汽器内通过小流量的冷 却水，加快机组冷却速度。 ３）实现冷却塔贯通后，将≠｝ｌ、≠｝２机循环水系 统连为一体，可避免未贯通，某台机循环水故障将 导致机组非停的恶性事故，提高机组的可靠性。 对于循环水泵最优运行方式的研究，文献【５】针 对东汽６００ Ｍｗ级机组冷端模块进行计算，下面引 用该研究成果数据对新昌电厂不同循环水温和负荷 条件下循环水泵最优运行推算如下： 以２台机２机３泵运行工况为例，根据各工况 点运行统计时间和计算得出的２机２泵切换到２机 ３泵和２机４泵时汽轮机功率增量与水泵耗功增量 的差值，得出２台机２机３泵运行工况下汽轮机净 增电量如表１所示。 对表ｌ中各工况点节约的厂用电量进行汇总计 算，总共为１６８．２万ｌ，Ｗ·ｈ １．３ 双速改造后运行节能分析 改造后１８极水泵的扬程／－／１＝（２５．８ｘＯ．８７２）ｍ＝１９． ５３ ｒｌｌ，流量Ｑ１＝（１２．２ｘＯ．８７）ｍ３／ｓ＝１０．６１ ｍ３／ｓ，轴功率 Ｎ１＝Ｎｏｘ０．８７３，改极前每台电机平均功率Ｐ＝３ ０３８ ｋＷ，相应可近似推算出ｌ８级电机功率约为３ ０３８ ｋＷｘ０．８７３，即１８极电机功率为２ ００１ ｋＷ。 冬季ｌ２月底、１、２月份，循环水进水温度低 于ｌ０℃，机组凝汽器真空在一９７ ｋＰａ以上，基本上 处于极限真空状态，在循泵双速改造后，可使循环 水流量仅减少１２％，在冬季等低温季节，循泵采用 低速运行方式不会对凝汽器真空造成影响，并能满 ·９６· 能源研究与管理２０１６（１） ［２】赵斌，刘开发与应用 ２台机组循环水系统连为一体，可避免未贯通，某 台机循环水故障将导致机组非停的恶性事故，提高 了机组的经济性及可靠性，具有较强的可实现性及 应用价值。 参考文献 【１】冀玉春．循环水泵运行方式优化方法试验分析［Ｊ］．东北电力 技术，２００２￣）：１ ８—２０． 玲，张文兵．汽轮机冷端优化的研究［Ｊ】．热力透 平，２００７，３６（１）：１９—２３． ［３】李青，高山．火力发电厂节能技术及其应用［Ｍ】．北京： 中国电力出版社，２００７． ［４］李秀云，严俊杰，林万超．火电厂冷端系统评价指标及诊断 方法的研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００１，２ｌ（９）：９４—９８． 【５】王玮，曾德良，杨婷婷，等．基于凝汽器压力估算法和循环 水泵最优运行［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１０（５）：３０—１４． （上接第９２页） 合控矿。他认为火山塌陷和邹一石断裂在形成过程 中伴随着一系列的次级裂隙，可能有更大的储量， 是找矿和井下探矿工程布置的重点。 【２】徐磊，李三忠，刘鑫，等．华南钦杭结合带东段成矿特 征与构造背景［Ｊ］．海洋地质与第四纪地质，２０１２，３２（５）：５７— ６５． ［３】吴玉．相山铀矿田成矿流体地球化学特征及矿床成因探 永，周永贵，等．江西相山火山一侵入杂岩体错 ４ 结语 相山铀矿田已经被开采了５０多年，不管是成矿 讨［Ｄ］．南昌：东华理工大学，２０１３． ［４】陈正乐，王２１７—２３１． 石ＳＨＲＩＭＰ定年及其地质意义［Ｊ】．中国地质，２０１３，４０（１）： ［５】郭建．相山铀矿田科学深钻岩石铀矿化蚀变作用研究［Ｄ］． 物质来源还是火山侵入杂岩的性质都有许多的成果， 每一个后来人的研究都是建立在前人研究的基础上 的，认识也会不断得到进步。例如上文中提到的， 大多数的人认为相山火山侵入杂岩有ｓ型花岗岩的 特征，但杨水源最新的研究认为具有Ａ型花岗岩的 特征。邹一石断裂一直都被认为是相山铀矿田的控 矿主断裂，然而，现在这一看法也受到了质疑。 在相山找矿过程中可以将目光投注到逆冲推覆 构造上，逆冲推覆构造控矿在已发现的矿床中占了 绝大多数，具有较大的找矿潜力；同样界面控矿， 也是在实际找矿中总结出的经验。因此相山下一步 的找矿可以关注逆冲推覆构造体和界面接触带。 北京：核工业北京地质研究院，２０１４． ［６林锦荣，胡志华，谢国发，等．相山火山盆地组间界面、基底 ６］界面特征及其对铀矿的控制作用【Ｊ】．铀矿地质，２０１４，３０（３）： １３５－１４０． ［７】周玉龙，杨松．赣中相山矿田逆冲推覆构造地质特征与成 矿关系［Ｊ］．世界核地质科学，２０１２，２９（２）：７２—７７． ［８】张万良相山矿田铀矿地质研究进展与趋势［Ｊ］．资源调查与 环境，２０１２，３３（１）：２２—２７． ［９］杨水源．华南赣杭构造带含铀火山盆地岩浆岩的成因机制 及动力学背景［Ｄ】．南京：南京大学，２０１３． ［１０】饶泽煌．江西相山铀矿田基性岩特征及意义研究［Ｄ】．南 昌：东华理工大学，２０１２． 相山火山盆地，基性岩出露较少，但基性岩的 成岩时间和铀矿化时间十分接近，可以进一步探究 基性岩和铀成矿的关系。 参考文献 ［１】杨明桂，梅勇文．钦一杭古地块与成矿带的主要特征［Ｊ］＿华 南地质与矿产，１９９７（３）：５３—５９． ［１１】张万良．江西相山铀矿田邹一石断裂新解［Ｊ】．资源调查与 环境，２０１４，３５（１）：４６—５２． ［１２】邵飞，邹茂卿，许健俊，等．相山火山盆地西部ＳＮ向构 造特征及其形成机制［Ｊ】．铀矿地质，２０１３，２９（５）：２５７—２６２． ［１３］胡荣泉，徐金山，贾志远，等．浅谈邹家山一石洞断裂带成 矿条件及其控矿特征【Ｊ】．东华理工大学学报：自然科学版， ２０１３，３６（２）：１ １３－１ １９．
