浅析降低枣泉电厂660MW机组循泵电耗率的途径

 浅析降低枣泉电厂660MW机组循泵电耗率的途径

作者姓名：张捷尚

单位名称：宁夏枣泉发电有限责任公司 单位省市：宁夏灵武市 单位邮编：750411

   【摘要】在火力发电厂中、循泵作为重要辅机，功率大、电耗高，节能空间大。本文主要从冬季运行工况下影响循泵电耗率的因素着手，分析影响循泵电耗率的因素及降低循泵电耗率措施进行探讨。

【关键词】循环水泵；电耗率；背压；节能；负荷。

引言

我厂主机和给泵汽轮机排汽采用表面式凝汽器间接空冷方案、单元制循环供水系统，每台机组配置1座间接空冷塔和1座循环水泵房，循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。循环水泵的主要功能是将从凝汽器水侧经表面换热后的热水输送到冷凝塔内散热器进行冷却，温度降低后的冷水再返回凝汽器去冷却汽轮机排气的这一循环过程中的水动力设备。本工程每机配三台35%容量循环水泵，其中一台为变频控制，可根据机组负荷、季节、环境温度的不同，采用两工一变、一工一变、两工等多种灵活运行方式，以满足机组安全经济运行的需要。

一、背景

近几年来，随着风电及太阳能发电的大力发展，火电厂利用小时数及上网电价下降、煤炭价格不断上涨，火电厂利润越来越少，给企业带来巨大压力。同时为响应国家节能减排工作，我厂积极行动，想尽各种方式进行节能，循泵作为电厂较大辅机，节能空间较大。

调取我厂2020年7月至12月，机组负荷630MW及330MW循泵电耗率数据，与周边同类型电厂相同时期循泵电耗率相比较如下图：

图一：7至12月负荷630MW我厂及周边电厂循泵电耗率对比

图二：7至12月负荷330MW我厂及周边电厂循泵电耗率对比

从上图可以看出我厂7至9月份，环境温度较高时，循泵电耗率与周边同类型电厂循泵电耗率相差不大，但是在10月至12月份，循泵电耗率明显高于周边同类型电厂，所以降低我厂循泵电耗具有很大空间。尤其是冬季环境温度较低时，为了防冻，循环水温度设定较高，百叶窗开度较小，为控制机组背压基本达到阻塞背压运行，冬季运行工况下保持一工一变运行，变频泵满频运行，此时循泵电耗率较高，不节能。

二 、原因分析

影响循泵电耗率的因素有循泵选型不合理、循泵效率低、凝汽器真空严密性差、循环水水质差、变频循泵满频运行方式不合理、防寒防冻规定不合理等原因，下面对以上原因进行详细分析，确定降低循泵电耗率的具体措施。

1、循泵选型不合理、循泵效率低

我厂机组正常运行时两台循泵并列运行，设计性能参数与实际运行参数如表一所示。可见，我厂循泵设计扬程19.2m，实际运行扬程16.4m，设计扬程比实际运行扬程高出17%。因此泵的运行工况偏离设计工况，不能使循泵运行在高效区。通过数据采集计算出我厂循泵实际运行效率为：

η=△P*Q/*U*I*cosØ*n效×100%

=116000×59275.48÷3600/(1.732×6210×262×0.83×0.95)×100%

=85.9%

式中：△P为泵出入口差压，单位：Pa。

      Q为循环水流量，单位：m³/s。

      U为循泵电机电压，单位：V。

      I为循泵电机电流，单位：A。

      cosØ为循泵电机功率因数。

n效为循泵电机效率。

下图为我厂两泵运行时设计性能参数与实际运行参数

表一：两泵运行时设计性能参数与实际运行参数对照表

由此可见，我厂循泵实际运行效率低于设计效率，主要原因为我厂循泵运行方式与设计不符，我厂配置3×35%容量的循泵，在正常运行中两台循泵既能满足机组背压要求。即使泵工作不在高效区，但是相比启动第三台循泵运行，循泵电耗率相对较低，从节能角度考虑，我厂循泵运行方式是合理的。

2、凝汽器真空严密性差

真空严密性较差时，为了使凝汽器背压接近阻塞背压，主要通过增加变频循泵频率、降低循环水温度等手段调节，但在百叶窗全开的情况下，只能通过增加变频循泵频率来调节，这样势必会增加循泵电耗率。真空严密性差主要原因有轴封压力偏低、真空系统泄漏、真空泵故障或出力异常、真空系统阀门误操作、 运行中防进水系统阀门误开或凝汽器热负荷过大、热井水位太高等。调取我厂2021年#1机真空严密性试验数据如表二所示。可见我厂#1机真空严密性较好，真空严密性试验结果均为优，排除真空严密性差影响循泵电耗率的因素。

表二：2020年#1机真空严密性试验数据

3、循环水水质差

循环水水质差主要会在冷却三角及凝汽器不锈钢换热管内结垢，使换热效果变差，影响背压，为降低背压，循泵电耗势必会增加。我厂循环水补水为除盐水，水质较好。通过联系化验班对间冷水水质定期化验，化验结果如表三，水质指标均在合格范围内。

表三：间冷水水质数据统计

4、变频循泵满频运行方式不合理

对2020年1、2、3、9、10、11月#1机循环泵运行方式及各参数统计如表四所示：通过数据发现在防寒防冻工况下，机组背压能够接近阻塞背压运行时，变频泵频率较高，百叶窗开度较小，循泵电耗率较高。是造成循泵电耗高的主要原因之一。

表四：#1机循环泵运行方式及各参数统计

5、防寒防冻规定不合理

我厂2020年间冷系统防寒防冻规定（依据间冷厂家说明书）：环境温度5℃至-10℃时，各冷却三角冷却柱温度不低于16℃且保持扇区出水温度不低于30℃。通过对水洞沟电厂调研，我厂及水洞沟电厂调查与统计数据如表五所示。水洞沟电厂扇区出水温度控制不低于22℃，扇区立柱温度不低于16℃。可见我厂扇区出水温度规定较为保守，控制在30℃时，立柱温度较高，是造成循泵电耗高的主要原因之二。

表五：我厂及水洞沟电厂立柱温度及扇区出水温度对比

三、降低循泵电耗率的措施

在满足规程、防寒防冻要求及保证安全的前题条件下，分两步进行实验。

1、 降低变频循泵频率，开大百叶窗开度，进而降低循泵电耗率。

在保证下列条件同时满足的前题下，降低循泵频率：

1）同一环境温度；

2）循泵进出口差压大于0.1MPa[1]（规程规定）；

3）保持机组背压不变；

4）控制扇区出水温度不低于30℃（防寒防冻要求）。

在机组负荷630MW，环境温度-5℃左右，在限定条件范围内，通过降低循泵频率，开大百叶窗开度，维持机组背压不变的情况下，采集扇区立柱温度、扇区出水温度等参数，记录如表六所示（表中数据为10次平均值）。

表六：660MW扇区出水温度大于30℃条件下降低循泵频率相关参数

在机组负荷330MW，环境温度-5℃左右，在限定条件范围内，通过降低循泵频率，开大百叶窗开度，维持机组背压不变的情况下，采集扇区立柱温度、扇区出水温度等参数，记录如表七所示（表中数据为10次平均值）。

表七：330MW扇区出水温度大于30℃条件下降低循泵频率相关参数

在保证机组背压及环境温度不变，循泵进出口差压满足规程要求，扇区立柱温度大于16℃，扇区出水温度接近30℃的前题条件下，通过开大百叶窗开度，降低变频循泵频率。在机组负荷630MW时，变频循泵频率由50Hz降至44Hz，百叶窗开度由23％开至39％，循泵电耗率由0.6267%降至0.5722%。在机组负荷330MW时，变频循泵频率由50Hz降至44Hz，百叶窗开度由15％开至33％，循泵电耗率由0.9257%降至0.8632%。

2、 降低扇区出水温度，进而降低循泵电耗率。

在保证下列条件同时满足的前题下，降低扇区出水温度，继续降低循泵频率：

1）同一环境温度；

2）循泵进出口差压大于0.1MPa（规程规定）；

3）保持机组背压不变；

4）控制立柱温度不低于16℃。

在机组负荷630MW，环境温度-5℃左右，在限定条件范围内，通过降低循泵频率，开大百叶窗开度，维持机组背压不变的情况下，采集扇区立柱温度、扇区出水温度等参数，记录如表八所示（表中数据为10次平均值）。

表八：630MW扇区立柱温度大于16℃条件下降低循泵频率相关参数

在机组负荷330MW，环境温度-5℃左右，在限定条件范围内，通过降低循泵频率，开大百叶窗开度，维持机组背压不变的情况下，采集扇区立柱温度、扇区出水温度等参数，记录如表八所示（表中数据为10次平均值）。

表九：330MW扇区立柱温度大于16℃条件下降低循泵频率相关参数

在保证机组背压及环境温度不变，循泵进出口差压满足规程要求，扇区立柱温度大于16℃的前题条件下，通过开大百叶窗开度，继续降低扇区出水温度，进而降低变频循泵频率，在机组负荷630MW时，变频循泵频率由44Hz降至40Hz，循泵进出口差压接近0.1MPa，百叶窗开度由39%开大至47%，循泵电耗率由0.5722%降至0.5457%。在机组负荷330MW时，变频循泵频率由44Hz降至40Hz，循泵进出口差压接近0.1MPa，百叶窗开度由33%开大至41%，循泵电耗率由0.8632%降至0.8307%。

通过以上两步实验，在保证机组背压不变的前题条件下，通过降低循泵频率，开大百叶窗开度，降低循环水出水温度的方法，使循泵电耗率大大降低。同时通过调研及实验，也能保证间冷三角在冬季的安全运行。

四、经济性计算

调取2021年4月机组负荷分别为330MW、660MW时，循泵电耗率如图十所示，每台机组循泵电耗率平均下降0.1376%，按每台机组月度平均负荷400MW、煤价按280元/吨、发电煤耗按300g/kWh计算，每月可节约成本：400000×2×24×31×0.1376％×0.0003×280=68795.6元。

图十：去年与今年循泵电耗率数据

五、循泵节能运行实践

通过实验结果，为有效降低厂用电率，节约能耗，部门下发技术通知单及修改间冷系统防寒防冻措施，推广节能效果。

1、机组在一工一变两台循泵并列运行时，变频循泵频率调节范围控制在40Hz至50Hz，禁止变频循泵频率低于38Hz。机组运行中，根据环境温度情况，将变频循泵频率降至40Hz，采用调节百叶窗开度，从而降低机组背压，达到节能目的，当百叶窗全开仍不能达到最佳背压时，再提升变频循泵频率降低机组背压。

2、机组运行中，尽可能降低机组背压，但不允许机组背压低于对应负荷下的阻塞背压。

3、环境温度5至-10℃时，保持扇区出水温度不低于28℃，且各冷却三角冷却柱温度不低于16℃。

六、结束语

通过对影响循泵电耗率的因素进行分析，最终确定影响我厂循泵电耗率的主要因素，提出针对性的改进措施，达到了降低循泵电耗的目的。通过实践，非夏季运行工况时，每台机组循泵电耗率平均下降0.1376%，两台机组运行时，每月可节约成本68795.6元。所以在防寒防冻工况下，通过降低变频循泵频率、开大百叶窗开度从而降低扇区出水温度的方式降低循泵电耗率，具有一定的指导意义和应用价值。

参考文献：

[1]《660MW超超临界机组集控运行规程 》.宁夏枣泉发电有限责任公司，2020.Q/ZNZQ 1265—2019

  宁夏枣泉发电有限责任公司，宁夏灵武 750411 作者：张捷尚