铜山华润电力有限公司凝结水系统改造分析

铜山华润电力有限公司凝结水系统改造分析

梁国光

（铜山华润电力有限公司221400）

摘要：铜山华润电力有限公司2*1000MW机组于2010年投产，经过五年时间的运行，在原有系统设计上进行了诸多优化，机组的能耗水平逐步提高，本文主要介绍了铜山华润电力有限公司在2*1000MW机组在凝结水系统上进行的设计优化和改造工作，并对改造后的凝结水运行工况进行经济性和安全性分析，为其它百万机组提供借鉴。

关键词：铜山华润电力有限公司设计凝结水能耗借鉴

1概述

铜山华润电力有限公司2×1000MW超超临界机组凝水系统主要由凝补水系统、凝泵、轴封冷却器、除氧器上水调门、低压加热器、低加疏水泵等组成，在实际运行中，因系统中的阀门、管道等节流较大以及系统中泵的容量裕度较大，导致系统能耗大，经济性差。通过对运行现状的思考分析，逐步提出并实施改造方案，取得了良好的经济效益，下面就铜山华润电力有限公司的#6机组凝水系统设备改造进行相关分析。

2凝补水系统

2.1改造前的设备参数及问题

#6机组凝补水系统设有一台500m3的储水箱，配备三台凝结水输送泵，#1、#2凝输泵为大功率泵，额定流量300t/h，扬程50m，额定电流139A，功率75kw；#3凝输泵为小功率泵，额定流量60t/h，扬程20m，额定电流14.9A，功率7.5kw。

机组正常运行时，一台大功率泵保持运行，凝补水流量在14-27t/h之间时，#1、#2泵的运行电流基本维持在76A。机组正常运行时，平均每小时补水约15t/h，因此凝汽器补水以及其它凝补水用户管道阀门开度小较，节流损失大，补水量、实际电流与额定值相比不适配，泵的额定容量和电流裕度大，经济性较差。

2.2凝补水改造

在运行中，500t/h水箱水位正常维持在5-6.5m，凝汽器底部布置在汽机房零米以下，凝汽器热井水位通常维持在1.7-1.9m，且凝汽器内部处于负压状态，因此可利用500T水箱与凝汽器热井之间的水位差和压力差自流补水，也即通常说的虹吸。通过改造后的运行情况看，凝汽器真空、溶氧、补水量等都能满足正常运行要求。

因#3凝输泵主要是扬程不能满足定冷水补水，所以针对#3凝水泵进行了改造更换，将扬程提升至50m，其它参数维持不变。定冷水补水取水点由凝补水母管改至#3凝输泵出口门之前，以减少管道阻力损失。在#3凝输泵运行时，再循环门稍开，出口手动门关闭，作为定冷水补水的专用水泵，以保证补水流量的满足。改造后，#3凝水泵的电流维持在8.5A。从改造后的运行情况看，完全能满足定冷水的补水要求。

而凝补水的其它用户，均切至凝水带，水质等要求均能满足正常运行。

2.3改造收益

此项改造，凝输泵电流约降低了76-8.5=67.5A，以机组每年利用小时数6000h，上网电价0.43元，功率因数按0.9计算，根据公式：

P=√3UIcosφ(1)

可得出每年节省约1.732×67.5A×0.4KV×6000×0.43×0.9=10.8万元。因改造成本低，收益率较高。

2.4改造后运行的注意事项

凝汽器水质、溶氧量要加强监视，在冬季温度较低时，要尽量避免凝汽器补水门完全关闭，以防管内水流静止结冰，必要时可轮流间隔启动#1、#2凝输泵，提高泵体温度，防止设备损坏；定冷水系统要重点监视定冷水箱水位，以防#3凝输泵故障造成定冷水补水中断。

3变频凝泵改造：

3.1改造前设备参数及问题

#6机组凝水系统配置3台50%容量的工频凝结水泵，型号：9LDTNB-5PJ，流量85-1940m3/h，扬程48-360m，正常运行两台泵运行，一台备用，配套凝泵电机额定电压6KV，额定功率1700KW。

因凝水流量需求和除氧器上水调门的调节，在实际运行中，不同负荷段的凝水系统参数

如表1：

表1

在机组正常运行中，系统对凝泵压力的需要较高的用户有：凝水精处理装置入口压力大于1.5MPa、给泵密封水压力约大于1.6MPa，所以只需凝水压力大于1.6MPa就能满足系统需求。而从表1可以看出，凝水压力明显偏大，再加上除氧器上水调门的节流，凝泵运行存在很大的浪费，经济性较差。

在安全方面，因凝泵轴承油室的布置和供油方式的特点，凝泵在静止时，凝泵轴承内的润滑油集中在轴承下部，上部无润滑油。当凝泵启动后，在离心力的作用下，下部油室的油甩至轴承上部，这时凝泵轴承才完全在润滑油的保护下运转。从凝泵开始启动到油室的油甩至轴承上部需要一定的时间，这段时间的空档足以造成凝泵轴承相当大的损伤，导致凝泵轴承更换周期仅为3个月。

3.2凝泵变频改造

为了减少凝泵电耗以及改善凝泵的启动性能，#6机组进行了变频改造，采用一拖一方式，每台凝泵均配备一台变频器，在正常运行时，选择任两台变频凝泵运行，第三台改为工频备用。

在变频方式下，凝水压力可通过改变凝泵转速进行调节，凝水压力的降低使凝水管道沿程阻力损失减小，降低凝泵的能耗，提高凝泵的工作效率。变频方式下，不同负荷段的凝水系统参数如表2：

表2

从表2可以看出，变频改造后电流下降较多，且负荷越低，电流下降越多，节能越明显。

变频凝泵启动时，凝泵转速逐渐增大，对凝泵的轴承磨损较小，变频改造后，凝泵轴承更换周期延迟至1年以上，节约了成本。

改造后，在除氧器上水调门和凝泵变频指令均投自动的情况下，除氧器上水调门调节凝水压力，变频指令调节除氧器水位。逻辑中负荷与凝泵出口压力设定值的关系，500MW负荷对应1.6MPa，850MW对应2.2MPa，成线性关系。在运行中，为了降低除氧器上水调门的节流，除氧器上水副调门也参与调节，再加上凝泵出口压力设定值的偏置设定，机组负荷在700MW以上时，除氧器主副调门能保持调节全开，节能效果更明显。

3.3改造收益

从表2中，以负荷900MW计算，单台变频凝泵下降54A，按机组年利用小时数6000h，上网电价0.43元，功率因素0.9计算，根据公式（1），可得出两台变频凝泵每年可节省约2×1.732×54×6KV×6000×0.43×0.9=260万，提升的经济效益可观。而#6机组的变频改造费用为270万，收回成本时间短。

而凝泵轴承更换周期的延迟也是一种成本节约收益。

3.4凝泵变频运行注意事项

在低负荷时加强监视给水泵密封水回水温度，密封水回水温度接近限值时及时提高凝泵出口压力；在低负荷或快速降低负荷时，监视凝泵出口压力，以防凝泵出口压力降至1.5MPa以下，导致凝水精处理主路退出运行；备用工频泵联启时，应及时将除氧器上水调门解至手动关小，因通常情况下，除氧器上水调门节流很小，近乎全开，而开关调节速度较慢，这时如工频泵联启，凝水流量将大幅增加，一方面危及除氧器水位，另一方面，将会造成低加水位高解列，均给系统运行带来安全风险。

4除氧器上水调门改造

4.1改造前设备参数及问题

#6机组除氧器上水主、副调门均采用美国进口的COPES-VULCAN阀门，在机组额定负荷40%以上时采用上水主调门，在40%以下时采用上水副调门。主调门的CV值为876，设计流量为2101t/h，副调门的CV值为190，设计流量为774.4t/h。

因凝泵的变频改造，凝水压力进一步降低，除氧器上水主、副调门的CV值、前后压差等已不符合选型参数。通过测量，凝泵在变频运行，除氧器上水主调门全开情况下，前后压差最高仍可达0.8MPa，节流损失大，严重影响机组的经济性。

4.2除氧器上水调门改造

经过对除氧器上水调门的分析论证，对除氧器上水调门进行了改造，将原有主调门执行机构、阀芯结构进行小的改动，将原有副调门进行更换，主副两阀参与调节。改造后的上水主调门的CV值为1350，设计流量为2101t/h，副调门的CV值为500，设计流量为1568t/h。

改造后，经过测量，除氧器上水主调门全开情况下，前后压差最低可降至0.3MPa，节流损失降低效果明显。下表是除氧器上水调门改造前后不同负荷对应的凝泵出口压力和凝泵电流：

表3

通过表3可以看出，改造后凝水压力和电流降低效果明显，节流损失减小，经济性增大。4.3经济效益

以表3中800MW负荷对应的每台凝泵电流降低11A，年利用小时数6000h，上网电价0.43元，变频凝泵功率因数0.98计算，根据公式（1），可得出两台凝泵每年可节约2×1.732×11×6KV×6000×0.43×0.98=96.3万，因改造成本共50万，成本低，经济效益可观。

4.4除氧器上水调门改造后运行注意事项

因除氧器上水调门节流损失的降低，在相同负荷下，凝泵出口压力降低较多，在负荷降至770MW时，凝泵出口压力就会降至1.7MPa以下，这时需及时关小除氧器上水副调门，提高凝水压力设定值偏置，防止凝水压力降低过快过多，导致备用工频泵的联启。

5低加疏水泵改造

5.1改造前设备参数及问题

#6机组配置2×100%容量的低加疏水泵，低加疏水泵采用湖南湘电长沙水泵有限公司生产的200DG43×5型水泵，流量300m3/h、扬程190m、轴功率196.62kw、效率79%。配套电机电压6kv，功率250kw。

在运行中，低加疏水泵出口调节阀长期在20%-55%范围内调节，节流损失较大，经济性差，相关数据如下表：

表4

从表5中可看出，改造后的低加疏水泵出口调门较改造前相应增大，且能满足运行要求，泵的电流也相应较低，效果明显。

5.3经济效益

通过表5可看出，改造后的低加疏水泵电流平均降低约3.5A，以年利用小时数6000h，上网电价0.43元，低加疏水泵电机功率因数0.90计算，根据公式（1），可得出每年可节约1.732×4×6KV×6000×0.43×0.98=9.2万，因改造成本低，经济效益可观。

4.4低加疏水泵改造后运行注意事项

机组负荷超过900MW后，低加疏水泵出口调门开度较大，节流较小，在快降负荷时，因出口调门的关小需一定时间，与#5低加入口凝水压力降低速度相比滞后，易出现#6低加水位降低过快，引起低加疏水泵跳闸，在出现上述情况时，可手动干预，或在900MW负荷以上时切至未改造的低加疏水泵运行。

6结语

“点滴降成本，分秒增效益”，铜山华润电力有限公司凝水系统的相关设备改造贯穿了这一思想。从凝补水系统、变频凝泵、除氧器上水调门到低加疏水泵的节能改造结果看，经济效益增加明显，节能效果较好，安全性高，回收成本快。同时系统中阀门管道节流损失的减小，可延长设备的使用寿命，增加了系统运行的安全性，保证了统设备长期的安全稳定运行。

参考文献：

【1】铜山华润电力有限公司2×1000MW汽机规程