600MW火电机组循环水系统联通改造方法及分析

　　摘要：循环水系统是发电厂主要的耗能系统之一，其运行效率直接关系到厂用电率。嘉兴电厂一期300MW机组循环水系统存在运行效率下降、取水口堵塞和暖流的问题，影响机组安全经济运行。现以电厂二期4×660MW机组建设工程为契机，对一、二期循环水系统进行联通改造，取消一期循环水泵。对比分析改造前后的机组运行状态可知，此次改造提高了机组运行安全性，降低了机组厂用电率，较好地解决了一期循环水系统存在的问题，具有良好的经济效益。

　　关键词：660MW机组;电厂;循环水系统;联通改造;厂用电率

　　节能增效是提高火电机组核心竞争力的关键，循环水系统作为重要的辅机系统之一，具有能耗高，可调节性不强的特点，其运行效率直接影响机组真空与煤耗，所以对循环水系统的优化研究十分必要[1～2]。目前，针对循环水系统的研究主要有两大方向，即循环水泵控制优化与循环水系统的运行方式的优化。其中循环水泵控制优化主要体现在当季节或机组工况变化时，在保证最佳真空的前提下进行变频与工频的切换[3]，以及通过修改逻辑的方式将高速泵、低速泵配合，来进行适应性调节。

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　　循环水系统运行优化多体现在水泵间的切换与系统的联通，在闭式循环中主要通过改变凉水塔内部淋水装置的面积进行调节，同时，针对开式循环冷却中，多是结合冷端系统因素的变化，如潮流、温度、周围环境等的改变进行调节[4～5]，其施行方式是通过实验或历史运行数据获取边际条件，以此来重新制定控制逻辑，或者通过综合经济核算采用开式循环与闭式循环相结合的运行方式，即大部分的设备用闭式循环冷却水来冷却,只有闭式水换热器和真空泵用开式水冷却[6～7]。在上述研究的基础上，以浙江浙能嘉兴电厂循环水系统的改造工程为研究对象，针对现有300MW机组循环水系统存在循环效率低、外部环境变化等问题，提出一种经济性的连通改造方法，并对其改造前后的经济性进行分析。

　　1机组问题概述

　　浙江浙能嘉兴电厂一期为2×330MW机组，采用亚临界、一次中间再热、反动式、单轴双缸、双排汽凝汽式汽轮机，开式循环水冷却，两台机组配备4台循环水泵，可单元制或母管制运行，汽轮机和循环水泵技术参数。一期机组运行较长，超过20年，循环水泵性能下降明显，缺陷频繁。循环水取水头布置在煤炭码头附近，在电厂东面独山港码头建设后，取水口附近潮流受到影响，泥沙淤积严重。同时受电厂二期工程扩建后温排水影响，一期循环水进水温度普遍升高，甚至出现暖流现象。

　　更为严重的是，一期机组还发生过循环水取水口堵塞现象，存在严重的安全和经济问题。嘉兴发电厂二期机组投产时间相对较短，设置4×660MW机组，汽轮机采用亚临界、一次中间再热、单轴三缸(四缸)、四排汽凝汽式汽轮机，每台机组配备两台循环水泵，均为进口设备，性能优良，且设置有变流量叶角调整机构，余量较大，其汽轮机和循环水泵(型号2200VZKNM，日本EBRAR产)。

　　同时二期循环水取水头设计时位于深槽，取水条件较好，为一期循环水系统改造提供了良好的条件。改造方案采用停用一期循环水泵设施，改为由二期循环水泵房向一期、二期机组统一提供循环冷却水，实现一、二期机组循环水大联通，采用6机8泵的扩大单元制运行方式。这样能加大二期取水量，增强取水口的抽吸效应，有利于二期取水头防淤，不仅提高循环水系统安全性，还能提高运行的经济性。

　　2循环水联通改造实施方案

　　2.1机务方面

　　循环水联通改造工程由华东电力设计院有限公司设计，从二期4根DN3000循环水供水母管上各自引出4根DN2200联通管，联通管上设有隔离阀。二期#5机、#6机循环水管供一期#1机循环水，二期#3机、#4机循环水管供一期#2机循环水。每2根DN2200联通管合并为1根DN2800循环水管，与一期原有循环水管道连接，同时停用一期循环水取水设施及厂内循环水供水母管，并对管道进行封堵。考虑到系统运行的灵活性，在#4机与#5机之间设置联通阀门接口。

　　2.2电控方面

　　嘉兴电厂循环水系统联通改造工程共加装6个公用电动蝶阀，其中3号机循环水至2号机隔离阀电源取自3号机电动阀门柜，4号机循环水至2号机隔离阀电源取自4号机电动阀门柜，5号机循环水至1号机隔离阀电源取自5号机汽机电动阀门柜，6号机循环水至1号机隔离阀电源取自6号机汽机电动阀门柜，1、2号机循环水进水联通阀A电源取自5号机汽机电动阀门柜，1、2号机循环水进水联通阀B电源取自4号机重要电动阀门柜。这6个电动阀门均布置于室外，运行中电动头容易进水、进潮气，电动蝶阀存在误动和拒动可能，给一期循环水系统带来安全隐患。对6只电动头加装塑料膜，防止雨水侵蚀造成线路短路，同时规定在循环水公用阀门操作前送电，操作结束后再拉电，防止循环水公用阀门误动。并且增设这6只电动阀门开信号消失大屏报警，及时提醒集控人员。

　　3循环水运行方式

　　嘉兴电厂一、二期循环水技改后，系统联通涉及6台机组，机组循环水运行方式灵活性加大，可以实现循环水系统跨机组、跨集控运行，但在异常情况下运行风险也加大。必须对一、二期循环水系统联通的运行方式作出规定，并限制相应条件。

　　3.1循环水大联通运行方式

　　采用8台循环并列运行方式，即一、二期各机组循环水系统为全联通，二期机组循环水系统全母管制供应一期机组，1、2号机循环水进水母管联通阀A、B开状态，6台机组共用8台循环水泵。根据海水温度及机组负荷情况决定开4至8台循环水泵。由于该运行方式涉及机组多，风险增加，逻辑设置复杂，故慎重采用该运行方式。

　　3.2循环水小联通运行方式

　　采用“4+4”运行方式，即二期机组循环水分别对1、2号机供应循环水，进水母管联通阀关闭，3、4号机循环水联通供2号机，5、6号机循环水联通供1号机。3台机组共用4台循环水泵，依据海水温度及机组负荷情况开2至4台循环水泵。2、3、4号机循环水与1、5、6号机循环水互为事故备用，在特定工况下经安全评估后开启联通阀作大联通运行。

　　4安全性和经济性分析

　　4.1安全性分析

　　电厂一期、二期循环水系统联通改造后，在2019.7.31安排进行夏季工况循环水运行试验，采用小联通运行方式，二期的#5、#6机组循环水联通后给#1机组供循环水，采用三机四泵(循环水泵叶角90%)运行方式。

　　5结论及展望

　　(1)循环水系统联通改造后，大幅降低一期厂用电率，取得了较好的节能减排效果，也为推动电厂稳定有序和可持续性发展提供了技术支持。

　　(2)消除了300MW机组循环水系统因循环水暖流、潮流等的改变所带来的安全隐患。

　　(3)此类循环水系统扩大单元制运行方式，在一些极端工况下(如循环水泵跳闸、凝汽器水侧反冲洗等)，需要不断优化循环水系统逻辑设置、合理协调运行方式，运行人员提高沟通协作意识。

　　(4)开展多机组循环水系统调整及经济运行实验并结合运行历史数据，对循环水系统冷端进行优化调整，使电厂循环水联通改造后系统运行进一步完善。

　　参考文献

　　[1]王建华,王朝阳,石峰,等.660MW机组冷端建模与循环水系统瞬态优化运行[J].热力发电,2019,48(10):97～104.

　　[2]余波,明剑谱.燃煤电厂循环水回水系统扩大单元制运行研究与应用[J].中国电力,2019,52(3):115～119.

　　[3]李萍,王鹏,周建新,等.基于自适应模型的热电联产机组循环水系统运行优化[J].中国电机工程学报,2018,38(18):5500～5509.

　　[4]朱宝,顾伟飞,叶劲松,等.沿海电厂开式循环水冷端系统优化研究与应用[J].电站系统工程,2019,35(6):27～30.

　　[5]王楷,姜维军.300MW机组循环水系统节能优化改造[J].山东电力技术,2018,45(4):58～60.

　　[6]苏伟,苗井泉.海水直流冷却机组开式循环水系统优化[J].山东电力技术,2018,45(2):66～68

　　作者：许海根1陈国杰1金楠2顾伟飞2