330MW亚临界供热机组冷端优化

330MW 亚临界供热机组冷端优化

温山

河北西柏坡发电有限责任公司 河北省平山县 050400

摘要：火电机组汽轮机冷端系统由凝汽器、凝结水泵、循环水系统、抽真空系统等设备组成。由于系统复杂，汽轮机冷端系统普遍存在凝汽器设计不合理、循环水泵运行效率低、抽气设备出力不足等问题，导致冷端系统运行性能达不到设计值，严重影响机组热经济性。为此本文通过循环水泵单转速改双转速并优化运行方式、增大凝汽器换热管束数量、抽真空系统优化等措施来改进机组冷端工作性能，实现机组的宽负荷高效运行。

关键词：330MW；亚临界；供热机组；冷端优化

1案例概况

某发电厂330MW亚临界供热机组的汽轮机给水回热系统设有3个高压加热器、1个除氧器和4个低压加热器。8级回热抽汽。汽轮机热力系统图如图1所示。凝汽器采用单壳程、双流程结构。主凝结区顶部外围冷却管为920根25mm×0.7mm钛管，其余部分安装20244根25mm×0.5mm钛管；空冷区安装1324根25mm×0.7mm钛管；换热管长度均为10.54m。循环水系统为水库水直流一次冷却，每台机配置1台定速循环水泵，一台变频泵，循环水泵型号为64LKXB12型立式斜流泵。真空系统设置2台100%容量水环真空泵，正常运行方式为1运1备。每台机组配置2台100%容量的凝结水泵，1运1备。凝结水泵为NLT350-400筒袋型立式多级离心泵1.5抽真空系统真空泵为2BW4353-0EK4型真空泵，单级水环真空泵，每台机组配置2台，1用1备。

2 330MW亚临界供热机组冷端优化

2.1改造循环水泵

由于设备运行率低、耗电率偏高。因此将2台14极循环水泵电机改为14/16极双速电机，在低负荷或低水温下低速运行，高负荷或高水温下高速运行，以满足不同季节、不同负荷的水量需求，降低循环泵耗功。表1对纯凝工况下不同循环水泵运行方式时机组的供电煤耗进行了对比。由表1可知，纯凝工况下，当循环冷却水温16℃时，THA工况即热耗保证工况下以1机1泵高速运行方式煤耗最低，75%THA工况下以2机3泵低速运行方式煤耗最低，50%THA工况下以1机1泵低速运行方式煤耗最低；当循环冷却水温24℃时，THA工况及75%THA工况下以2机3泵低速运行方式煤耗最低，50%THA工况下以1机1泵低速运行方式煤耗最低；当循环冷却水温33℃时，以1机2泵高速的运行方式煤耗最低。表2对抽汽工况下不同循环水泵运行方式时机组的供电煤耗进行了对比。由表2可知，在抽汽工况下，当循环冷却水温16℃时，无论是额定抽汽量还是最大抽汽量都以1机1泵低速的运行方式煤耗最低；当循环冷却水温24℃时，额定抽汽量下以1机1泵高速的运行方式煤耗最低，最大抽汽量下以2机3泵低速的运行方式煤耗最低。循环水泵运行优化方案如表3所示。经核算，纯凝工况下循环水泵改造平均可降低供电煤耗1.98g/(kW·h)；额定抽汽工况下循环水泵改造平均可降低供电煤耗0.9g/(kW·h)。

2.2凝汽器换热管改造

为提高凝汽器真空度，通过增加换热管数量，增大换热面积、减少水阻、提高循环水流量。机组改造后THA工况下凝汽器平均背压可降到5.44kPa，热耗较改造前降低约30.1kJ/(kW·h)，供电煤耗降低1.19g/(kW·h)；额定抽汽工况下凝汽器平均背压可降到4.56kPa，热耗较改造前降低约16kJ/(kW·h)，供电煤耗降低0.63g/(kW·h)。

2.3抽真空系统优化

330MW亚临界供热机组机组抽真空系统运行中存在真空泵运行过程中噪音大、汽蚀严重、叶轮频繁出现裂纹；凝汽器水侧设计为虹吸运行，循环水中所携带的不凝结气体在凝汽器中加热会分离出来，聚集在水室上部，而正常运行时因为该处为负压状态，故而无法有效排出，造成凝汽器水室上部没有循环水通过，凝汽器有效换热面积减少；真空泵冷却水压力低、水量严重不足，管束清洁系数低等问题。因此提出抽真空系统优化措施，经核算优化后机组真空度可恢复到原设计值。改造方案如下：(1)将真空泵更换为结构形式更为优越的双级水环真空泵，配置蒸汽喷射器以降低真空泵组的极限背压，同时提高真空泵入口背压，有效防止水环真空泵汽蚀。蒸汽喷射器汽源引自辅汽联箱或回热抽汽系统，压力0.2～0.3MPa，蒸汽量流量300～500kg/h。由于机组辅助蒸汽正常运行时无用户，为维持辅助蒸汽温度，需适当打开辅助蒸汽联箱的疏水门，这里正好可利用这部分浪费的蒸汽。(2)从凝汽器各水室排气管隔离门前管道旁路出1路管道，汇集后引至12.6m层，在12.6m层加装1台水室真空泵，吸入压力-0.01kPa，排气量1500m3/h。定期启动水室真空泵将水室不凝结气体排出，维持水室顶部真空，保持凝汽器的虹吸运行，降低循环水压力，进而降低循环水泵电耗。为避免水室真空泵吸入海水，水室真空泵入口管道采用水封布置，最高点高于水室15m以上。(3)改造真空泵冷却水管路系统，增大冷却水流量，并采用溴化锂制冷机或已有中央空调的冷却水降低真空泵冷却水温度。

3结束语

为提升机组热经济性，本文以某330MW亚临界供热机组为研究对象，研究分析了循环水泵双速改造、增大凝汽器换热面积、抽真空系统优化等冷端优化方案的节能效果，对同类型机组节能改造具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]吴志祥.1000MW火电机组冷端优化分析[J].上海电力学院学报，2017，33(3):265-269.

[2]云云，刘辉，王顺森，冯雪佳，张磊.1000MW超超临界机组冷端优化研究[J].节能技术，2019，37(5):435-438.