循环水泵运行方式优化方法实验分析

循环水泵运行方式优化方法实验分析

陈海龙

中泰化学阜康能源有限公司 新疆阜康市 831500

摘要：随着电力行业改革的深入，提高机组经济性已成为火电厂成本核算的关键，如何提高机组经济性是电力行业需要探讨的问题。机组的运行经济性不仅与主要设备（包括锅炉和汽轮机）有关，还与辅助设备的性能和运行状态有关。在火力发电厂中，循环水泵的耗电量占很大比例。因此，循环水泵能否经济运行对提高机组运行经济性具有重要意义。本文论述了循环水泵优化运行的原理和方法。并针对现场试验中循环水泵运行方式如何取得良好的效果进行实验分析。

关键词：循环水泵；运行方式；优化方法；实验分析；

循环水泵是电厂的主要耗能设备之一。例如某发电有限责任公司2台600MW机组循环水泵电耗占厂用电的15%~25%，占发电量的0.5%~1.3%。在电厂运行压力较大的情况下，试验研究循环水泵的最佳运行方式具有重要意义。公司技术人员收集整理了循环水泵在不同负荷、不同循环水温下的启停数据，基于耗差分析理论，找到了电厂易于实现的循环水泵运行方式优化方法。

1循环水泵运行方式的概念阐述

凝汽器真空度对机组供电煤耗率的影响是双重的。运行中影响凝汽器真空的因素很多，如循环水进口温度、汽轮机排气流量、凝汽器清洁度和循环水流量。当循环水进水温度恒定、汽轮机排汽流量恒定、凝汽器清洁度恒定时，凝汽器真空度主要取决于循环水量。从理论上讲，增加循环水量可以降低机组背压，增加机组功率，降低供电煤耗率；另一方面，增加循环水量会增加循环水泵的电耗和供电的煤耗率。实际上，循环水流量一般不是连续调节的，而是调节循环水泵的数量，即通过调节并联运行的循环水泵数量来改变循环水流量。电厂循环水泵有两种运行方式：单泵运行方式和两机三泵运行方式。由于影响机组凝汽器真空的因素很多，在电厂机组的实际运行过程中，运行人员往往不知道在什么情况下采用哪种运行方式，这将导致循环水的最佳运行受到影响。在机组运行过程中，不容易通过循环水流量来增加凝汽器真空来计算机组的功率变化。通过试验得到了不同情况下汽轮机微功率增加和凝汽器真空的经验公式，但这些公式仅适用于试验机组，进而对不同机组的影响不大。此外，由于机组运行中各种因素的干扰，通过测量凝汽器真空度的变化来获得相应机组的微功率增加量并不容易且准确。

2循环水泵运行经济性的影响因素

循环水泵最佳运行方式的确定取决于许多因素，如循环水温、机组负荷、机组热力特性、机组极限背压、凝汽器换热系数、循环水泵特性、上网单价、标煤单价等。仅从提高机组热经济性的角度考虑，影响循环水泵经济性的主要因素有以下几个方面：

2.1 提高机组的循环效率

降低蒸汽压力可减少机组冷却源损耗，提高机组循环效率。但是，随着蒸汽压力的降低，蒸汽释放比的增加，释放速度的损失会逐渐增加，当蒸汽压力低于机组极限反压力时，汽轮机的工作也会减少。

2.2提高机组真空度

增加循环水流量将提高机组真空度和机组效率。同时，循环水数量的增加意味着循环水泵的耗水量将相应增加，这部分或全部抵消了真空度升高所带来的益处。

2.3增加循环水进水温度和流量

在一定的温度和循环水流量下，汽轮机的蒸汽压力取决于汽轮发电机的热特性、冷凝器的纯度，真空系统强度等因素，在不同载荷下，相同的蒸汽压力对汽轮发电机组的功率有不同的影响。

3循环水泵优化运行的原理

汽轮机反压力对机组性能影响较大，冷凝压力减小，机组功率增大；电容器内压力增大，单元功率下降.因此，在一定的负荷条件和机组参数下，机组运行的反压力与机组的功率密切相关，以及最小的附加功率。但是，机组的工作压力是由机组负荷、冷却水温度和循环水流决定的。在一定的机组负荷条件和冷却水温度下，机组冷凝器压力随水循环流量的变化而变化，而循环流量的变化直接影响循环泵的运行，循环水体积增加的时间太长，这被循环泵工作量增加导致机组功率增加所抵消。因此，电容器的工作压力必须保持在最经济的运行条件下，用方程的数学方法可以找到电容器的最佳反压力。

4优化的理论依据及方法

煤炭市场的价格经常波动，导致被认为耗能最少的循环水泵并不总是能带来最大的利润。因此，优化应考虑到旨在实现最佳能耗的节能政策。

4.1对试验数据进行采集

在一定的循环水进口温度和负荷条件下，通过试验方法得到不同循环水流量、不同循环水温度和不同机组负荷下的排气压力。至少收集冬季至夏季约6个月的不同工况数据。

4.2耗差分析理论

电站火力系统是一个复杂的、多变量的非线性系统，它在数学上相对复杂，没有普遍的解决方案。从系统建设的角度来看，偏离设计运行模式的原因称为扰动，可以是单位的，也可以是多重的。进一步认为扰动是一种不影响机组工作过程的小扰动，大大简化了计算分析过程。

4.3优化方法的阐述

在一个大气环境温度变化周期内，采集备用循环水泵启停前后的循环水温、真空度（或排汽压力）、负荷等数据；由于备用循环水泵的启动和停止将改变原运行水泵的电流，因此还需要收集单个循环水泵运行时的电机功率和两个循环水泵同时运行时的电机功率之和。首先在厂家提供的机组效率曲线上找出循环水泵启停前后真空度的变化，得到机组效率的相对变化；将循环水泵启停前后的电机功率与发电负荷进行比较，得出循环水泵启停前后厂用电率的相对变化；最后，根据耗差分析原理，将二者视为影响单位供电煤耗的小扰动。代数加法后，可以得到收入的变化；根据收入的变化判断当前的经营状况是否有利于节能降耗。

4.4试验结果的分析

影响凝汽器真空度的主要因素有循环水温度、机组负荷和循环水流量。在不同的循环水进水温度和不同的机组负荷下，进行了循环水泵优化运行模式试验。由于季节性的限制，本次试验对不同负荷、不同温度的循环水泵进行了运行优化试验。在循环水泵优化运行试验中，当两台泵同时运行时，机组真空度可以提高（有时提高不大），但同时泵的电耗会增加；当一台泵运行时，泵的功耗降低，装置的真空度也降低（有时很小）。

4.5不同循环水入口温度下净增功率的分析

由于机组循环水进水温度随季节变化，以下进一步分析表明，在不同的循环水进水温度和机组不同的运行负荷下，循环水泵的不同运行模式对电厂净功率增加的影响。随着机组负荷的增加，电厂的净功率增长逐渐增加。当机组运行负荷不高，循环水进水温度较低时，电厂净功率增加为负，采用单机单泵运行方式更为合理；随着机组负荷和循环水入口温度的升高，电厂的净功率增量逐渐增大。

5结束语：

通过计算凝汽器真空偏差对机组相对热耗率的影响，进一步推导出凝汽器真空偏差对机组发电功率的影响。通过比较循环水泵不同运行方式下循环水泵的电耗差异，得出循环水泵不同运行方式下电厂净功率增加的计算公式，当循环水进口温度相同时，不同机组运行负荷下不同循环水流量对应的循环水泵有最佳运行方式，可根据电厂在不同循环水进水温度下的实测数据确定，通过计算得到了机组在不同负荷下净功率增长的变化过程曲线。电厂运行人员可选择循环水泵的具体运行方式。通过前面的理论分析和电厂的实际应用，探讨了电厂循环水泵的优化运行，为电厂循环水系统的节能降耗创造了条件。

参考文献：

[1]沈士一，庄贺庆，康松，庞立云．汽轮机原理[M]．北京：中国电力出版社，1992．

[2]胡洪华，居文平，黄延辉．大型电站双背压凝汽器优化运行的研究和实践[J]．热力发电，2003，(3)：8—11．