降低我厂循环水系统电耗措施的探讨

降低我厂循环水系统电耗措施的探讨

徐光太

东莞中电新能源热电有限公司广东东莞523000

摘要：我厂为调峰机组，随着机组的启停对循环冷却水的需求也是不断在变化的。本文就是针对这一特点，提出一些降低循环水泵电耗的措施进行探讨，以期望获得更经济、可靠地运行方式。

关键字：调峰机组循环水泵降低电耗

1概况

我厂为2*180WM燃气蒸汽联合循环机组，作为调峰机组运行时间段一般为6:30至23:00。循环水系统为闭式循环，4台型号RDL800-740A单级双吸离心泵循环为冷却模块（两套汽机冷凝器、汽机发电机空气冷却器、汽机滑油冷油器以及工业水用水）供水。目前，我厂冷却塔风机投入是在循环水温上升后逐步开启的，停运过程中也是尽量优化减少冷却风机的运行时间。而循环水在停机之后循环水泵保持运行，直至凝汽器后缸保持在50度以下且燃机、汽机滑油冷油器在整个停运过程中是需要冷却循环的。冷却塔风机运行基本处于最优状态，循环水泵运行还存在优化空间。循环水泵耗电大约要占厂用电耗的35.9%，是主要的耗电设备，所以优化循环水运行、降低循环泵电耗是降低厂用电关键所在。

2方案探讨

我厂循环水系统占据大部分大功率系统，合理安排设备的启停对节省厂用电是非常很直观的一种方式。提高冷却效果、减少循环水量也是值得探讨的方式。

2.1机组运行过程的调整

主要优化是启停过程。建议先启动一台循环水泵，待第一套机组汽机抽真空时才启动第二台循环水泵；冷却塔风机可以等汽机并网后才逐一投入（环境温度低可以减少运行台数），因为在启动前期一方面燃机天然气需要加热，另一方面我们并网前不需要太高的真空。另外，我厂循环水消耗量比较大，一套机组夏天运行一天大约要近3500吨左右，外泵房的用电价格是有峰谷差的，所以我们可以安排好补水时间，能够最大限度减少成本；

2.2提高冷却效果

冷却模块包括燃机冷却水模块、汽机凝汽器、汽机滑油冷却器、汽机发电机空气冷却器。要提高换热效果（提高换热系数），与换热管、壳程流体的物性数据（粘度、表面张力、密度等）；换热管、壳程流体的流速有关；换热管的热阻有关。

换热器除了汽机凝汽器有胶球清晰系统，定期清洗换热器铜管内壁以提高换热效率，其他换热器模块在不能更换的条件下，只能通过改变外冷却水条件以提高换热效果。

外冷却水对换热器效果影响因素：

a.外冷却水温度

b.外冷却水压力、流速

c.外冷却水粘度

1）外冷却水温度与环境温度有和冷却塔的效果有关。冷却塔已处于最优运行状态，而环境温度为不可控因素。

2）外冷却水压力与流速由外冷却水泵出力、管道直径及管道阻力损失有关。管道尺寸已经为不可改因素，在泵出力一定的情况下，就只能减小工质在管道内的局部损失和沿程损失。循环水管道分支越多，管道中水流速度与压力越低。而汽机凝汽器在后缸温度降到50度以后就可停运循环冷却水，汽机发电机空气冷却器在停机之后也不用循环水。所以在停机后关闭关闭凝汽器、汽机空气冷却器循环水入口阀对提高循环水压力和减小沿程损失和局部损失是可行的。

通过实验对比一下停机后关闭凝汽器、空冷器循环水入口后对循环水的压力影响:

压力变化后对换热器效果影响最明显的反应在燃机冷却水模块上。该冷却水模块由内冷却水和循环水换热后去冷却燃机滑油、空冷器、透平支撑腿等，内冷却水用内冷却水泵来打循环工作。当滑油母管温度大于45℃时启动内冷却水泵，小于40℃时停运。所以压力升高后，换热效果好了对该泵的启停也有影响：

分析#3机停运后（23:00至次日6:30），在关与未关#4机凝汽器循环冷却水入口电动阀时对应的燃机内冷却水泵运行状况可知：循环水压力提高后，燃机冷却水模块换热效果提高明显，从而减少燃机内冷却水泵的运行时间（从7.3小时缩短为约3.4小时）。

3）外冷却水水质为水库水，水质浑浊。为了提高冷却效果已经投入了快速过滤器，较以前有一定的提高效果。

2.3机组停运后的调整

2.3.1存在问题

我厂的发电机组在工作日运行时间段基本处于6:30至23:00，周六、日机组大多处于停运状态。而机组停运后还需循环泵运行，保证有关辅机设备有足够的冷却水。

两套9E联合循环机组，采用闭式循环冷却，循环泵电机为4台，循环泵制造商：上海KSB，型号为RDL800-740A，泵额定流量7000m³/h;电动机制造商：上海电机厂，型号为YKK560-8；额定功率630KW

机组停运后冷却水需求量：汽机冷油器（按设计最大热负荷计算）160*2m³/h=320m³/h

燃机冷却水模块160*2m³/h=320m³/h

工业水用水量和凝汽器内漏量可以忽略不计，则机组停运后冷却水量最大需求量为640m³/h，远小于单台循环泵额定流量7000m³/h。循环水泵630KW大功率设备，会造成巨大浪费。如果能够加装一台小循泵专供停运后使用，则能达到节能降耗的效果。

2.3.2改造思路

加装一套与四台循泵并联运行的小循环泵，改造工程量小，容易实现。

2.3.3改造设备选型

根据循环冷却水压力要求（取0.15MPa）及冷却水循环量（大于630m³/h）选定辅助循环泵：

2.3.4改造设备运行方式

汽机停运后，在最后一台循环泵停运前，打开辅助循环泵的入口电动门，投运辅助循环泵，再停循环泵。

3调整后效果分析

3.1机组停运后投小循泵的节能效果

搜集2014年01月至08月的运行数据，对比分析如下

1）Q有功=1.732*6000*60*0.867=0.5406MW

单台循环泵每小时耗电量为540.6度

2）Q有功=1.732*380*110*0.87=0.063MW

单台辅助循环泵每小时耗电量为63度

3）Q循环泵有功-Q辅助循环泵有功=0.5406-0.063=0.4776MW

4)机组停机后切换辅助循环泵后每小时省电量为477.6度

投运辅助循环泵后降低电耗率

ξ=477.6/540.6=0.8835

3.21月至8月循环泵与辅助循环泵参数对比（机组停运后）

4总结分析

从循环水系统在运行（包括汽机启停过程）、停运后、提高换热器效果三方面分析，降低循环水系统的电耗都是可行的。尤其是停运后投运小循泵代替循环水泵，不仅能保证机组停运后能够安全运行，还能起到很好的节能效果，平均一个月可节省87593.5度电。调整后我厂的厂用电率有明显下降，实现了节能降耗要求。

参考文献：

【1】谭雪梅，李凌.300MW机组循环冷却水系统节能优化研究[J].水电能源科学，2010，28（05）：160-161.

【2】方筝,杨昭,陈轶光.冷热电三联供燃汽机热泵系统的火用损功率分析[J].热能动力工程,2009,24(1):53-59.

【3】马传庆.燃气--蒸汽联合循环发电机理与节能降耗措施[J].华北电力大学（北京），2011（06）.