某电厂降低冷却塔风机能耗实践

某电厂降低冷却塔风机能耗实践

谢球纲范伟民

（珠海市钰海电力有限公司珠海519000）

摘要：冷却塔风机电机是深圳某电厂高压电机设备，共7台，每台单机的功率额定值为200kW，共1400kW，是该厂耗电第二大设备。它的启停优化和运行台数直接关系到该厂厂用电量、厂用电率和耗水量。优化冷却塔风机操作，对降低厂用电量、厂用电率和耗水量有直接作用。

关键词：冷却塔风机；厂用电率；耗水量；循环水

一、概述

深圳某电厂采用的是两套PG9171E型燃气-蒸汽联合循环机组，配套两台哈汽生产的N60-5.6/0.56/527/255型号汽轮机，采用闭式循环冷却形式，配备了七台冷却塔风机，每台额定功率为200kW，耗电量大，凝汽器设计真空值为95kPa，循环水池的容量为1万立方米。该电厂为两班制调峰机组，每天早上启，晚上停，利用启停的方式对电网进行调峰，冷却塔风机也同样跟随机组每天进行启停，利用试验的方法找出环境温度与冷却风机运行对循环水、凝汽器真空关系，用来对运行操作进行指导，达到机组节能优化的目的是很有必要的。

二、数据收集、分析

2.1某电厂单台冷却风机所消耗的有功功率

根据三相电动机的有功功率计算公式可知，投运一台冷却塔风机实际所消耗的有功功率约为：

2.3环境温度与冷却塔风机运行台数及运行时间的关系

该电厂汽机设计真空为95KP，深圳的天气在每年的3月分至11月份温度均比较高，在这些月份一套机运行时要保持四台冷却塔风机运行，两套机运行时需七台冷却塔风运行，可以优化空间小，启机时投入汽机旁路后才根据实际情况依次投入冷却塔风机的台数。停机过程中是汽机打闸后根据机组运行台数停相应的冷却塔风机，正常情况下值长发停机令至汽机解列需要10分钟。深圳12月至2月期间天气较冷，此段时间循环水温度较低，我们对冷却塔风机运行情况进行具体调查，调查发现操作人员基本上是以汽轮机凝汽器真空高于汽机设计真空时仍保留3台冷却塔风机运行为操作标准，由于汽机真空高过，设计真空度时运行的机组仍继续提高真空来运行，此时损耗的功率可能会超过机组增加的功率，造成汽机效率降低。

三、节能改进措施：

3.1改进方案（1）

根据深圳环境温度高的时间段（3月至11月）及循环水池水位保持在3米时容量大约10000立方米，循环水泵吸入口距离水池底部为一米，当循环水池水位保持在3米时，我们将循环水可供吸入循环水量作为改进操作的依据，措施是值长发停机令前10分钟，立即停冷却塔风机跟机组对应的台数，不会影响到循环水进入汽机凝汽器水侧的温度变化，从而不会影响到汽机凝汽器真空，根据此依据进行试验。

三次试验数据如下：值长下令停机前10分钟，停#1、#2、#5、#6冷却塔风机，停冷却塔风机后到机组解列时真空变化。

通过以上连续三天的试验，我们可以得出，当确定机组解列时间后，提前10分钟停止相应的冷却塔风机运行，汽机凝汽器真空变化差别很小，不会影响到汽轮机的负荷变化，但却能减少20分钟的冷却塔风机运行时间，达到了很好的节能效果。

3.2改进方案（2）

深圳12月至2月期间天气较冷，此段时间循环水温度较低，机组运行时真空大部分时间超过设计值，为此认为应当可以找到一个根据环境温度与循环水，循环水与汽机凝汽器真空的变化关系，从而找到环境温度与冷却塔风机运行台数的方案来指导冷却塔风机运行的操作，以达到节能、节水的目的。

3.2.1实验一（环境温度17度）

环境温度为17度时，三台冷却塔风机运行，燃机负荷112.6MW，汽机负64.58MW，此时凝汽器循环水进口温度24.78℃，出口温度32.08℃，真空96.32kp。开始实验，停其中一台冷却塔风机，保持另两台风机运行，一个小时后记录实验数据，燃机负荷112.4MW，汽机负荷64.21MW，此时凝汽器循环水进口温度29.32℃，出口温度36.80℃，真空96.02kp。重新启动第三台冷却塔风机，一个小时后记录实验数据，燃机负荷112.2，汽机负荷64.52MW，汽机循环水进口温度24.08℃，出口温度31.52℃，真空96.40kp。实验得出，停一台冷却塔风机后损失的负荷为0.38MW，而一台冷却塔风机运行时消耗功率为0.169MW，损失的负荷为：0.38-0.169=0.211MW。结论得出，环境温度在17℃以上时，保持两台冷却塔风机运行是不经济的，此种方案不可取。

环境温度15度时，三台冷却塔风机运行，燃机负荷115.6MW，汽机负荷64.68MW，此时凝汽器循环水进口温度22.28℃，出口温度30.08℃，真空96.52kp。开始实验，停其中一台冷却塔风机，保持另两台冷却塔风机运行，一个小时后记录实验数据，燃机负荷115.4MW，汽机负荷64.50MW，此时凝汽器循环水进口温度24.15℃，出口温度32.82℃，真空96.38kp。重新启动第三台冷却塔风机，一个小时后记录实验数据，燃机负荷115.2，汽机负荷64.66MW，汽机循环水进口温度22.08℃，出口温度30.12℃，真空96.50kp。实验得出，停一台冷却塔风机后损失的负荷为0.18MW，而一台冷却塔风机运行时消耗功率为0.169MW，损失的负荷为：0.18-0.169=0.011MW。结论得出环境温度在15度时，保持两台风机运行和保持三台风机运行时增加的功率与单台风机损耗功率基本相等。

环境温度为14度时，三台冷却塔风机运行，燃机负荷116.6MW，汽机负荷64.78M，此时凝汽器循环水进口温度20.38℃，出口温度28.68℃，真空96.62kp，开始实验，停其中一台冷却塔风机，保持另两台冷却塔风机运行，一个小时后记录实验数据，燃机负荷116.4MW，汽机负荷64.65MW，此时凝汽器循环水进口温度23.55℃，出口温度30.82℃，真空96.53kp。重新启动第三台冷却塔风机，一个小时后记录实验数据，燃机负荷116.4，汽机负荷64.76MW，汽机循环水进口温度20.78℃，出口温度28.36℃，真空96.63kp。实验得出，停一台冷却塔风机后损失的负荷为0.13MW，而一台冷却塔风机运行时消耗功率为0.169MW，损失的负荷为：0.13-0.169=－0.039MW。结论得出，环境温度在14时保持两台风机运行与保持三台风机运行相比较，增加的功率小于单台风机损耗功率，此时保持两台风机运行是经济的，且对于厂用电率来说是降低的，减少厂用电率功率=单台风机功率/发电功率（0.169/（116.78＋64.76）=0.00093≈0.1％），可以降低厂用电率0.1个百分点，是经济的。

环境温度为11度时，保持三台冷却塔风机运行，此时的燃机负荷118.5MW，汽机负荷64.89MW，此时凝汽器循环水进口温度20.38℃，出口温度28.68℃，真空96.62kp。开始实验，停其中一台冷却塔风机，保持另两台冷却塔风机运行，一个小时后记录实验数据，燃机负荷118.4MW，汽机负荷64.83MW，此时凝汽器循环水进口温度23.75℃，出口温度31.82℃，真空96.58kp。重新启动第三台冷却塔风机，一个小时后记录实验数据，燃机负荷118.4MW，汽机负荷64.88MW，汽机循环水进口温度20.48℃，出口温度29.12℃，真空96.60kp。实验得出，停一台冷却塔风机后机组损失的负荷为0.06MW，而单台冷却塔风机运行时消耗功率为0.169MW，增加的功率抵不上消耗，0.06-0.169=－0.109MW。因深圳天气低于10以下的环境温度极少，继续做实验的意义已不大，因此未再进行相关实验。

四、结论

通过对该厂冷却塔风机节能降耗的实践探索，由改进方案（1）的试验，得出冷却塔风机可以比之前操作方式减少20分钟运行时间；由改进方案（2）的试验，得出在环境温度低于15度时由三风冷却塔风机改为两台冷却风机运行是经济的。我们通过以上两个试验，找到了冷却塔风机节能的方法，减少了电和水消耗，为公司创造效益，达到了节能减排的目的，同时也保证了机组的安全稳定运行。

参考文献：

[1]戴文进，徐龙权，张景明．电机学［M］.北京：清华大学出版社，2008.

[2]林建忠，阮晓东，陈邦国，王建平，周洁，任安禄.流体力学（第二版）［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，2013.

作者简介：

谢球纲：男，1975年，热能与动力工程，助理工程师，电厂生产运行

范伟民：男，1991年，电气工程及其自动化，助理工程师，电厂生产运行