钟春
东莞市东城科技工业园 523127
摘要：文章首先简要阐述了燃机电厂循环水系统优化运行的重要意义，并在此基础上对燃机电厂循环水系统的优化设计方法进行论述。期望通过本文的研究能够对燃机电厂总体能耗的降低和经济效益的提高有所帮助。
关键词：燃气轮机；电厂；循环水系统；优化
1燃机电厂循环水系统优化运行的重要意义
近年来，我国积极推进节能减排工作，以期通过“低消耗、低排放、高效率”的集约型增长方式取代传统的粗放型增长方式。电力工业作为能源消耗和污染物排放的“大户”，已经成为我国节能减排工作的重中之重。在电力工业规模不断扩大的背景下，其能源消耗和污染物排放问题日益突出。尤其对于我国火电机组而言，其总体能耗明显偏高。
我国电力工业正进入发展的关键时期，电力发展任务十分繁重。据测算，2020年我国用电量将突破4.3万亿千瓦时，这就迫使装机容量达到9亿千瓦才能满足社会用电需求。到那时，我国新增装机容量将超过3000万千瓦。而现阶段，我国火电设备容量占总装机容量的75%以上，燃料费约占发电成本的70%-80%，并且这一状况在短时期无法得到改变，这也使得我国电力企业普遍面临着节能降耗的难题。
为了降低机组的发电成本，实现节能降耗的目标，电力企业必须提高电力生产的自动化水平和管理现代化水平，积极推动火电厂技术改造，积极研发火电厂节能技术，不断提高汽轮机发电机组的经济效益。循环水系统作为燃机电厂的重要动力系统，其供水量是汽轮机排气量的50-70倍，电能消耗量占总发电量的1%-1.5%。为此，研究循环水系统的优化设计，积极开发循环水系统的最优运行方式，对燃机电厂实现节能降耗目标，提高电厂运行经济效益有着重要意义。
2燃机电厂循环水系统的优化设计方法
在燃机电厂中，循环水系统主要是由水泵和循环水管道系统组成，可以用循环水流量、水温、压头与厂用电能耗数值的关系来进行表示。通常情况下，可以采用试验的方法获取循环水泵的扬程、电功率以及效率这三者与流量的关系，由此可以获得在各种形式的水泵群组合成并联运行方式时，确定每台水泵的输出流量及消耗的功率，在此基础上能够获得冷却水的供给总量与水泵功率的消耗水平，从而为优化运行设计提供技术资料。
2.1循环水系统的优化原理
当循环水温一定时，如果循环冷却水量增加，会使机组的排气真空有所提高，这样会增加机组负荷，同时水泵的电耗也会相应增加。若是水量增加导致水温差减小的幅度变小时，对真空的影响也会有所降低。由此可知，想要达到最有利的真空，就必须使机组获得最大净效益的排汽真空，与之相对应的水量则为最佳循环冷却水量。需要特别注意的是，当冷却水量过大时，极有可能导致净效益为负值。
2.2循环水系统耗功与水量变化的关系分析
在燃机电厂的循环水系统当中，可将其流量设定为Q，总阻力设定为H，出水口与水泵入水口水位的净高差设定为H1，采用闭式循环的运行方式时，H1代表水塔配水高度与吸水池水面高度差。阻力与水量的关系可用下式表示：
H=H1+aQ+bQ2 （1）
上式当中的H代表循环水系统的阻力（即与之相匹配的水泵扬程）；a和b均为系数；Q为水量。由此可得循环水的有效能量为：
N=gHQ （2）
上式中，N呆不爱哦循环水泵的有效功率；g为加速度。在充分考虑水泵与电机效率的前提下，电机的实际耗功为：
某电厂的H1为11，a和b分别取0.767和0.439，由此可计算出H=17.42，Q=4.796m?/s。为了便于计算，在水泵运行的高效区，可取水泵效率为0.85。将不同的流量分别带入到式（3）后，所得的计算结果如表1所示。
用表1中所得的结果与其它同类电厂的循环水系统进行对比分析后得出如下结论：闭式循环冷却水系统的阻力特性与上述关系基本相符，由此可知，水泵在理想状态下的供水量与电机耗功的关系曲线为NP=N（Q）。
2.3真空变化对机组功率的影响分析
以某电厂125MW的燃气机组为例，通过相关试验得出以下结论：机组功率增加与真空变化之间的关系为直线，当真空特高时，无法达到增大负荷的目的。同时相关运行经验也表明，处于过高真空条件下运行的燃气机组，因排气湿度过大，会使轮机叶片受到腐蚀。所以在高于绝对真空3-4kPa的条件下运行，对机组较为不利。
2.4水量变化与凝汽器真空的关系
下面通过试验方法对水量变化与凝汽器真空的关系进行论证。
2.4.1试验方法。参照机组的变真空实验特性和操作步骤，本次试验通过改变循环冷却水量的方法进行试验。
2.4.2试验参数和测量。用瓦特表测量机组负荷，用水银柱测量机组真空和大气压，用标准玻璃温度计测量循环水凝结水和机组排汽温度，其他试验参数采用运行表记，并打印出机组试验的相关参数。
燃机电厂1期工程为2台125MW机组，共配置循环水泵4台。循环水泵采取单元制的运行方式，电厂为了增加循环水泵的调节方式，将联络管和联络门安装在两个循环水泵之间。所以，本次试验虽然在1号机组上进行，但是却有4台水泵同时参与试验过程，通过调整循环水泵实现了以下5个流量变化工况：1号机组用水由1号循环水泵供给；1号机组用水由1、2号循环水泵供给；1、2、3号循环水泵同时运行，并半开联络门；1、2、3号循环水泵同时运行，并全开联络门；1、3、4号循环水泵同时运行，并半开联络门。
2.4.3试验结果。本次试验测试了机组运行的4种工况，并且在不同负荷下，保证冷却水调整在5个流量工况以上。通过试验结果表明，端差的差值均小于1℃，在综合考虑到现场表记精度的前提下，可保证试验结果的准确性。
结论：
综上所述，循环水系统是燃机电厂中不可或缺的重要组成部分之一，该系统的运行稳定与否直接关系到机组的运行效率和生产能耗。为了实现节能降耗的目标，有必要对循环水系统的运行进行优化，在提高系统运行稳定性的同时，最大限度地节约用量、降低能耗。循环水系统的优化设计是一项较为复杂且系统的工作，在具体优化中，除了要结合电厂的实际情况之外，还必须确保所选的优化设计方案科学、合理，只有这样，才能够为电厂带来一定的经济效益，这对于促进电厂持续发展具有非常重要的现实意义。
参考文献：
[1]戴月秀，唐清华，杨学龙.新型节水装置-闭式空冷循环冷却水系统的工业应用[J].电力技术，2013（2）：28-32.
[2]闫桂焕，顾昌.变频调速在电厂循环水系统优化运行中研究与节能分析[J].节能，2013（10）：110-112.
[3]罗奖合，李营根，郭怀保.我国火电厂循环冷却水处理技术的发展[J].热力发电，2013（8）：99-101.
[4]陈立军，王强，连海军.电厂循环水泵应用变频技术的节能分析[J].吉林电力，2012（6）：88-91.
[5]夏东伟，石庆生.电厂循环水系统优化控制及其遗传算法[J].山东大学学报（工业版），2012（5）：77-80.
论文作者:钟春
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/9
标签：水泵论文; 水系论文; 机组论文; 电厂论文; 水量论文; 真空论文; 机电厂论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;