电厂循环水系统的优化运行研究

电厂循环水系统的优化运行研究

牛,涛

新疆圣雄电石有限公司，新疆 吐鲁番 838000

摘要：针对电厂原有循环水系统运行中暴露出的缺点和隐患，通过对火电厂循环冷却水系统的理论和试验研究，全面获得了在不同冷却水温度和不同机组负荷下，使机组保持在最经济运行真空的理论依据，实现了循环水系统优化调节思想转化为切实可行的工程指导， 解决了长期困扰电厂的问题，实现了循环水系统的优化运行，有效解决了凝汽器铜管的腐蚀和泄漏问题，延长了设备的使用寿命，满足了电厂长期安全运行的需要。

关键词：火力发电厂，循环水系统优化，循环水泵，冷凝器，回收处理

1火力发电厂循环冷却水的处理

随着系统水的不断浓缩，硬度离子和侵蚀性离子的浓度越来越高，超过一定的耐受量后容易导致设备和管道的腐蚀和结垢。此外，在这些缺水地区，为了节水节能，循环水的浓缩倍数一般控制在较高水平，这进一步加剧了火电厂循环水系统的腐蚀和结垢风险。对于一些以地表水为补充水的电厂循环水系统，虽然硬度离子和侵蚀性离子的浓度较低，但如果浓缩倍数过高，处理方法不合适，也会造成机组的腐蚀和结垢。为了解决循环冷却水系统的腐蚀和结垢问题，国内火电厂常规的处理方法有：用软化水降低补给水硬度、处理无机酸水稳剂、结合弱酸阳离子树脂水稳剂。

2火电厂循环水系统存在的问题及解决办法

2.1缩放问题

虽然阳离子交换树脂加酸、弱酸处理等方法可以在一定程度上降低碳酸盐的硬度以减少结垢，但由于加酸量的控制、软水与补给水的比例、离子交换树脂的失效和再生等问题，增加了管理难度，使得水质不稳定，经典的水处理剂无法发挥应有的作用，最后经常出现间歇性结垢。随着时间的延长，水垢越来越厚，最终影响正常生产。

2.2铜腐蚀问题

凝汽器铜管腐蚀是火力发电厂普遍存在的问题。黄铜是铜管最常用的材料。铜管的腐蚀包括黄铜脱锌腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和冲击腐蚀。但最常见的是黄铜的脱锌腐蚀和电偶腐蚀。

2.3碳钢的腐蚀

循环水管和冷凝器管板一般由碳钢制成。据我们所知，很少有电厂考虑碳钢的腐蚀。事实上，碳钢的腐蚀虽然不像铜管的结垢腐蚀那样短时间内影响发电生产，但由于循环水管道埋在地下，腐蚀情况相对难以观察和发现，随着腐蚀的加深容易造成穿孔和泄漏。由于碳钢管道在建厂时埋在地下很深的地方，往往是在地面安装设备，建工厂，铺设道路，所以维护远没有铜管那么简单，维护费用也贵很多。因此，虽然碳钢的腐蚀在短时间内不会影响生产，但在火力发电厂的循环水系统中也应该引起重视，应该引起足够的重视。

2.4解决方案

主要包括：保持稳定的浓缩倍数和稳定的水质，选择综合性能优良的复合水质稳定剂，科学合理地添加碳钢缓蚀剂。

3电厂循环水系统优化研究

3.1发电厂循环水优化控制系统的开发

电厂循环水优化控制系统最终实现了机组循环水量的自动调节，根据最优水量(P，F)的实验研究，循环水量的控制要求实现过程优化控制。在现有条件下，由于使用了变频器，单台水泵可以在最大水量范围内实现水量的连续调节，但还存在一个循环水量下限如何确定的问题。循环水量下限的确定主要由以下因素决定：最小负荷下最佳水量曲线对应的水量q和冬季最低水温；系统中其他水对泵头的要求，以及在极低水位和保证管道真空不被破坏的情况下系统对循环泵头的要求。

3.2优化控制系统原理

电厂机组循环水优化控制系统由工业控制计算机、前端数据采集箱和变频器控制箱组成。循环水优化控制系统原理控制系统自动采集循环水进出口温度、机组负荷等信号，计算出循环水系统的理想流量，并根据该值控制变频器的转速，使水泵的实际流量逐渐接近理想流量，保证循环水系统在经济状态下运行。同时，系统自动采集逆变器的状态参数，方便运行人员实时监控整个控制系统，提高系统运行安全性。

3.3瓦斯抽采管道系统改造

经检查发现，电厂机组凝汽器水侧未充水，存在气穴，严重影响机组安全运行。认为气体积聚是由于回流段负压下循环水中分离出的空气积聚而成，具有气量小但分离连续的特点。通过在冷凝器的回水侧顶部安装抽气装置，解决了这个问题。具体措施是：根据管道抽气的实际参数设计水射流抽气器，满足风量小、参数高的特点。新设计的射流抽气器可以利用主射流泵的出水作为水源，根据新型扩展混合水力抽气器的设计，可以提高抽气效率。

3.4变频器选型及相关技术要求

经过对变频器的考察和论证，选择了美国ROBICON公司的完美无谐波系列高压变频器。循环水泵电机采用湘潭电机厂生产的YL 600-16/1730-3立式异步电动机，额定功率600kV，转速370 r/min。要求变频器满足功率600kW，输入电压6kV，变频范围2% ~ 100%，功率因数大于等于95%(20% ~ 100%负载下)的要求。变频器具有控制和自诊断报告功能，提供完善的微处理器标准功能，具有恒速/全压旁路和必要的对安全有影响的保护、旁路和隔离开关。所提供的控制元件、控制备用电源、模拟和数字I/O模块能完成独立集控室的远程操作功能，并留有控制接口。

4电厂循环水优化控制系统的项目实施及运行效果

4.1项目实施

(1)经过不断探索和大量实验，开发出循环水优化控制系统，包括软件开发、硬件配置、测点选择和测量装置安装；(2)高效循环水泵容量的调整、现场安装和运行试验；(3)新型小型水射流抽气器的设计、加工、安装和运行试验；(4)高压变频器的选择、安装和测试；(5)实验确定海水潮位对循环水变频调节的影响，确定变频控制范围；(6)循环水优化控制系统安装前的一系列准备试验和运行后的运行验收试验。

4.2运行效果

电厂机组循环水系统优化改造项目各项工作如期完成，取得了良好的运行效果：(1)循环水优化控制系统达到了设计要求：操作系统显示正确，操作按钮灵敏，实现了远程软手操作功能；自动实时跟踪正常，能在泵容量范围内根据机组负荷和循环水温自动跟踪优化流量运行，节能效益显著。(2)循环水泵容量调整后，增加水量约2900 t/h，电机仍有足够的裕量保证设备安全运行。(3)增加的冷凝器水侧抽气装置运行良好，保证了冷凝器水侧顶部充满水，试验表明虹吸的建立使系统阻力降低近lm，提高了循环水系统运行的经济性。(4)变频器一拖二系统切换正常，运行良好，可满足带泵变速运行的基本要求。

结语

运行结果表明，本优化控制系统运行稳定、调节灵活，实现了循环水量随机组负荷及循环水温等参数的变化而实时地自动跟踪，跟踪情况良好，能保证机组在接近最佳排汽真空下经济运行。

参考文献：

[1]夏东伟,张承慧,石庆升.电厂循环水系统优化控制及其遗传算法求解[J].山东大学学报(工学版),2005(02):50-55+76.

[2]毛晓宇.电厂循环水系统的建模与优化[D].浙江大学,2008.