引进型300MW机组循环水采用扩大单元制的分析与应用

1、引进型 300MW 机组循环水采用扩大单元制 的分析与应用付灿平摘要：本文通过对华润电力湖北有限公司两台国产引进型 300MW汽轮 发电机组循环水系统进行扩大单元制改造的分析和研究， 提出优化循 环水泵运行台数，达到降低厂用电率的目的，并总结了 300MV机组循 环水采用扩大单元制的特点与经验。关键词： 循环水系统 扩大单元制 系统改造 优化运行一、概述我公司现2X300MW机组循环水采用单元制供水系统，两台机组分 别由两台循环水泵提供循环冷却水。 循环水泵采用夏季两台运行， 冬 季一运一备运行方式。 春秋季节根据环境气温及机组负荷选择一运或 两运的方式。循环水泵结构为立式混流泵，高速或低速两

2、挡运行（低 挡为投产后电机改造方式），单台额定功率为1600KW由于循环水泵 的运行功率较高，现提出采用两台机组四台循环水泵之间加设联络 管，以减少循环水泵运行台数，达到降低厂用电率的目的。二、经济性分析1. 统计分析区间的确定启动循环水泵的目的是进一步降低汽轮机排汽背压， 促进汽轮机 排汽做功凝结， 启动两台循环水泵就是通过加大循环水量， 以使汽轮机获取更多的功。但由于多启动一台循环水泵同时会加大功耗， 而且 在循环水量增加到一定程度后，对汽轮机排汽背压的影响也逐渐变 小。因而在机组负荷与循环水量之间就有一个最佳点，它取决于机组真空的改善获得的收益与功耗增加等所付出的成本支出的比较。排除机组

3、真空严密性、凝汽器换热系数、凝汽器热负荷增加等因素影响， 在循环水量一定的条件下，机组真空与机组的负荷及循环水温关系较 大。简单的讲，采用单元制与扩大单元制的经济性区别在于机组在一 定负荷时，机组启动一台循环水泵水量不足， 而启动两台循环水泵水 量又过大造成浪费的区间。影响循环水量确定的因素集中在机组负荷与循环水温两个方面。 由于机组负荷随时变化，循环水温也是适时变化的，因而我们只能采 用平均负荷率及循环水温的平均值作为机组经济性概算的依据。我公司地处湖北咸宁赤壁市郊区，循环水系统采用冷却塔闭式循 环，循环水进水温度基本等于环境气温。郊区常年气温特点为冬夏季 温度时间长，春秋季温度时间短。下表

4、为 2005年我厂循环水温各月 份实际统计平均值：表12005年我厂各月循环水温平均值（C）月份123456789101112温度8.810.714.521.623.531.331.629.427.921.814.211.9数据来源：公司内部统计资料根据我厂机组实际运行工况：单台循环水泵运行，机组50%90%负荷，在环境温度20C以下时通过加大循环水量，对机组真空的 影响很小。而当环境温度在 25C以上时，机组处于80%100%负荷区域，必须启动两台循环水泵，才能获得较高的真空。经查阅我公司2005年度各月负荷曲线，机组日常运行有 70%的时间在70%100%负荷区域内。另有30%时间的较低负

5、荷时段基本集中在后半夜 23时至凌晨6时，而较低负荷时段基本上是一天中气温最低的时间。通过以上分析，结合表1内容可知，我公司机组循环水系统供水 采用扩大单元制主要应用期集中在每年的 4、5、9、10月份。2. 预期经济性概算根据300MW机组性能试验资料显示，在机组额定负荷下，机组 供汽量不变，真空每提高1KPa,汽轮发电机组可获得约2400KW的 出力。则机组采用不同的循环水泵运行方式下单位时间获得的收益计 算公式为：S=Z*2400*F- D其中：S单位时间收益，单位为 KWh;Z机组真空变化值，单位为 KPa;F机组负何率，单位为%;D增加循泵耗功，单位为KVy即 D h$3UI cos

6、：-1 .73260001950.7795.5% =1458 KW在不同负荷阶段，循环水温24C下，可以比较单台循环水泵、扩大单元制和双循环水泵三种运行方式下的两台机组总收益，收益较大的为正确的运行方式。定义如下：S1扩大单元制收益-单循环水泵收益，单位为 KW;S2双循环水泵收益-单循环水泵收益，单位为 KW;同时查阅凝汽器特性曲线，利用收益计算公式可得到表格如下:表2循泵运行方式优化结果负荷扩大单元 制 真空值双循泵（单元制） 真空值单循泵（单元制） 真空值S1单位KWS1单位KW结论50%负荷4.54.35-258-1236单循泵低挡 运行更经济60%负荷54.555.5-18-180单

7、循泵咼挡 运行更经济60%负荷（环 境温度为 30 C 时）6.86.37.6846628扩大单元制 运行更经济70%负荷5.34.96.215661452扩大单元制 运行更经济75%负荷5.55.16.4519621944扩大单元制 运行更经济80%负荷5.85.26.823823228单机双循泵 运行更经济90%负荷6.25.67.541585292单机双循泵 运行更经济100颊荷6.75.958.257427884单机双循泵 运行更经济110%负荷7.36.359751811076单机双循泵 运行更经济由表2内容可知，在机组负荷 60%-75%时，是使用扩大单元制 运行方式的最佳时段，即

8、机组在负荷 180KW-225K运行时最经济。根据电力行业实际情况及电网负荷状况， 通常将机组的计划检修 时间安排在电力负荷需求较低的春、 秋季节。按照每台机组每年小修 一次18天计算，两台机组在4、5、9、10月份无法利用扩大单元制 运行方式的时间大约有36天（不考虑机组在此期间的调停时间），即 一年中可利用时间为 30+31+30+31-36=86天。参阅我公司2005年这 几个月的负荷曲线，机组负荷在 60%- 75%寸段占总运行时间约50% 则实际可用小时数为：86*50%*24小时/天= 1032小时/年以采取扩大单元制收益平均值计算两台机组全年收益Q:Q=AV（S1*1032 小时

9、/ 年*0.449 元/KWh= 1566/2*1032 小时/ 年*0.449 元/KWh=36.2817万元/年三、改造方案的选定两台机组四台循环水泵之间加设联络管，可以在两台机组循环水出水母管上加设联络管，也可以在两台循环水泵出口附近加设联络 管。不同的是前一方案运行更可靠，但改造工期较长且施工费用较大（预估费用为80.6万元），回收投资期需两年三个月；后一方案运行 调节较多，循环阻力损失较大，但改造工期较短（一个星期左右），施工费用较小（预估费用为18.3万元），回收投资期只需半年。下表 3是两种方案的对比：表3改造方案比较改造工期费用投资回收期改造结果方案一长80.6万元大于两年运行

10、可靠方案二短18.3万元半年循环阻力损失较大由于我公司2007年#1、#2机组小修时间比较短，考虑投资回收 期，经我公司专家讨论，我们采用了后一方案，即在两台循环水泵出口附近加设联络管。在 2007年四、五月份，我们公司利用 #1、#2 机 组小修机会实施了这一方案。四、采用扩大单元制的优点1、从经济上讲1）两台机组同时运行，通过减少循环水泵运行台数，每年大约 可获得不少于 36.2817 万元的收益。2）当两台机组运行，另一台机组解列停机后，可通过稍开两台 机组循环水泵出口的联络门提供循环水， 立即将解列机组循环水泵停 止，以节约厂用电。每年这一项收益也是相当可观的（按每年两台机 组累计停机

11、 10 次，每次停机后循环水泵需运行 10 小时计算，累计可 节约电能 145800KW/h）。3）当一台机组运行，另一台机组循环水系统检修后启机时，可 通过稍开两台机组循环水泵出口联络门的方式给将要启动机组循环 水回水母管快速充水，以减少注水时间，达到缩短启机时间的目的。 2、从安全上讲1）在某台机组一台循环水泵运行，另一台循环水泵、电机或出 口蝶阀油站故障时， 可随时隔离此泵检修， 运行人员不必担心此台机 组没有备用循泵而运行泵跳闸导致跳机的可能。2）在一台机组两台循环水泵同时跳闸或故障时，可由另一台机 组循环水泵提供部分循环冷却水，维持机组部分负荷，避免跳机。五、采用扩大单元制的不足 1

12、、如果联络门不严，任一台机组停机后系统难以彻底隔离，造成循 环水系统检修、检查困难。2、如果联络管外漏，将无法隔离检修，泄漏量大时有可能影响机组 安全经济运行。3、循环水泵启停次数增多，增加了循环水泵出口液控蝶阀及蝶阀油 站的维护成本。4、机组投入AGC后，当两台机组负荷相差较大时，难以调整到相应 的循环水量。六、结束语通过对我公司两台国产引进型 300MW汽轮发电机组循环水系统 进行扩大单元制改造，优化循环水泵运行台数，厂用电率明显下降， 并取得良好的改造收益。目前我公司循环水系统进行扩大单元制改 造，已运行三年有余， 给我们公司带来的直接经济效益已有 100 万元 以上。但是，精确的讲，循环水系统何时采用扩大单元制运行（即两 台机组三台循泵），还没有准确的数据，现在只是凭借运行人员的经 验。当前，我公司已经成立SGA机组最佳真空攻关小组，精确研究循 环水系统采用扩大单元制的运行区间。 几个月以后， 精确的数据就会 公布，相信这些数据将对我公司循环水系统采用扩大单元制运行提供 有利指导，达到收益最大化的目的。参考文献1 蒲圻电厂 300MW 机组性能试验报告 . 湖北电力试验研究院 . 2005年 6月. 编制 2 N-17650