開(kāi)式水系統(tǒng)的優(yōu)化與改造

薛旻

摘 要：為解決華潤(rùn)電力（常熟）有限公司3號(hào)機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、運(yùn)行能耗偏高的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)不同季節(jié)下運(yùn)行工況的分析，確定并實(shí)施了開(kāi)式水系統(tǒng)加裝旁路、供主機(jī)冷油器及真空泵冷卻水系統(tǒng)加裝管道升壓泵的優(yōu)化改造方案，取得了良好的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能優(yōu)化；循環(huán)水

1 概述

華潤(rùn)電力（常熟）有限公司3號(hào)機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力汽輪機(jī)組（型號(hào)CLN 600-24.2/538/566），是典型的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)組。

該機(jī)組配置有兩臺(tái)循環(huán)水泵，兩臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵，而開(kāi)式冷卻水系統(tǒng)采用水質(zhì)較差、流量較大的循環(huán)水（長(zhǎng)江水）作為工質(zhì)向撈渣機(jī)、閉冷水熱交換器、主機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器以及汽室真空泵冷卻器等設(shè)備提供冷卻水，冷卻各設(shè)備后再排至循環(huán)水排水管（排至長(zhǎng)江）。

2 改造前存在的問(wèn)題

該機(jī)組的開(kāi)式水源取自凝汽器循環(huán)水入口處，回水回至凝汽器循環(huán)水出口。改造前，該機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)存在能耗偏高、系統(tǒng)運(yùn)行方式不合理的問(wèn)題，具體體現(xiàn)為：

（1）冬季，長(zhǎng)江水溫較低，機(jī)組單臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行即可維持較高的凝汽器真空，且閉冷水熱交換器也不需要冷卻水。在此工況下，若不啟動(dòng)開(kāi)式冷卻水泵，由于該工況下循環(huán)水壓頭較低（凝汽器入口在0.05MPa左右），而主機(jī)冷油器位置相對(duì)較高（6m），不能滿足運(yùn)行要求；若啟動(dòng)開(kāi)式冷卻水泵運(yùn)行，實(shí)際上冬季開(kāi)式泵的用戶僅為汽室真空泵和主機(jī)冷油器，且此時(shí)實(shí)際所需冷卻水量很小，導(dǎo)致機(jī)組能耗偏高，不經(jīng)濟(jì)。

（2）夏季，長(zhǎng)江水溫較高，由于汽室真空泵冷卻器、主機(jī)冷油器相對(duì)冷卻效果較差，在高溫天氣，常常需要采用增開(kāi)一臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵的方式來(lái)保證主機(jī)油冷卻器以及汽室真空泵的冷卻效果。而由于該機(jī)組的閉式冷卻器具有較大的設(shè)計(jì)余量，增開(kāi)一臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵增加了能耗，造成不必要的能源浪費(fèi)。

3 改造方案

通過(guò)對(duì)于系統(tǒng)及機(jī)組運(yùn)行方式的研究，確定系統(tǒng)存在的核心問(wèn)題是：無(wú)論冬季還是夏季，供主機(jī)冷油器及汽室真空泵所需的冷卻水壓力要大于閉冷水熱交換器，而實(shí)際運(yùn)行中，由于受系統(tǒng)的實(shí)際布置方式及沿程阻力的影響，開(kāi)式水供主機(jī)冷油器及汽室真空泵的冷卻水壓力要小于閉冷水熱交換器。因此，系統(tǒng)優(yōu)化改造的思路是，在提高開(kāi)式水供主機(jī)冷油器及汽室真空泵冷卻水壓力的前提下，盡可能地節(jié)能降耗。

根據(jù)原有開(kāi)式水系統(tǒng)的實(shí)際布置和運(yùn)行情況，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在保證開(kāi)式水系統(tǒng)維持正?？煽窟\(yùn)行的前提下，為使開(kāi)式水系統(tǒng)更趨合理、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我司通過(guò)分析、論證，最終采用了開(kāi)式水系統(tǒng)加裝旁路、供主機(jī)冷油器及真空泵冷卻水系統(tǒng)加裝管道升壓泵的改造方式。改造前后系統(tǒng)如圖1所示。

增壓泵選型如表1所示，根據(jù)機(jī)組的設(shè)計(jì)參數(shù)，主機(jī)冷油器和汽室真空泵冷卻器設(shè)計(jì)流量共為575t/h，因此選用流量為600t/h的水泵可滿足使用要求。

在開(kāi)式水系統(tǒng)中，增加開(kāi)式水泵旁路系統(tǒng)，并且在供真空泵冷卻器及主機(jī)冷油器管路上增加一臺(tái)離心式升壓泵，直供主機(jī)冷油器和真空泵冷卻器。

改造后系統(tǒng)的運(yùn)行方式如下：

（1）冬季，在保證閉式水交換器冷卻水量的前提下，停運(yùn)開(kāi)式冷卻水泵，開(kāi)式冷卻水走旁路，開(kāi)式水直接為閉式水交換器供水，新增加的離心泵為主機(jī)冷油器和真空泵冷卻器提供冷卻水，以滿足主機(jī)冷油器的冷卻要求。由于新增升壓泵只需為少量的開(kāi)式水提供升壓作用，運(yùn)行能耗較開(kāi)式冷卻水泵低很多，這種“以大換小”的運(yùn)行方式，起到了較好的節(jié)能效果。

（2）夏季，長(zhǎng)江水溫較高時(shí)，原先需要運(yùn)行兩臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵，從而保證主機(jī)冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果。改造后，當(dāng)單臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵無(wú)法保證主機(jī)冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果時(shí)，可以通過(guò)增開(kāi)升壓泵來(lái)增強(qiáng)供主機(jī)冷油器及真空泵冷卻器的冷卻效果，避免了兩臺(tái)開(kāi)式冷卻水泵同時(shí)進(jìn)行這種既不經(jīng)濟(jì)更不安全的運(yùn)行方式。

4 改造后經(jīng)濟(jì)性分析

4.1 改造成本

考慮設(shè)備、管材及人工成本費(fèi)，該方案的改造費(fèi)用約為11萬(wàn)元。

4.2 改造后節(jié)約的用電成本

按每年停用開(kāi)式水泵120天計(jì)算，每年節(jié)約用電情況如下：

開(kāi)式冷卻水泵實(shí)際運(yùn)行電流為221A，功率為1.732×0.38×221×0.8=116.36 kW，每年節(jié)約電量為（116.36-28.6）×24×120=252 748.8 kW·h。按1 kW·h電量0.458元計(jì)算，年節(jié)約費(fèi)用為252 748.8×0.458=115 759元。

根據(jù)以上計(jì)算，實(shí)施改造后，機(jī)組每年節(jié)約用電費(fèi)用約11.58萬(wàn)元，并且投用當(dāng)年即可收回改造成本，同時(shí)，還節(jié)約了開(kāi)式水泵的日常檢修維護(hù)費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)機(jī)組開(kāi)式水系統(tǒng)的優(yōu)化與改造，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，也給機(jī)組帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。同時(shí)，經(jīng)過(guò)改造后，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期，節(jié)約了設(shè)備的檢修和維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：華潤(rùn)電力（常熟）有限公司）