某電廠600MW等級機(jī)組凝汽器與循環(huán)水泵聯(lián)合改造分析

摘要：闡述了凝汽器與循環(huán)水泵聯(lián)合改造的必要性，對某600 MW等級機(jī)組凝汽器與循環(huán)水泵的聯(lián)合改造進(jìn)行了分析。實(shí)踐數(shù)據(jù)表明：循環(huán)水泵改造可在保證電機(jī)不變的前提下，流量增加10%以上，效率提升至87%，相當(dāng)于增加了13%凝汽器余量;改造后的凝汽器背壓可降至4.7 kPa以下。

關(guān)鍵詞：凝汽器;循環(huán)水泵;聯(lián)合改造;效率;背壓

0 引言

近年來，我國電力供應(yīng)能力持續(xù)增強(qiáng)，電力需求增速逐步放緩，加上煤電企業(yè)加大環(huán)保治理投入力度，煤炭價(jià)格上漲，各地不斷推進(jìn)的電力用戶直接交易進(jìn)一步壓低了煤電上網(wǎng)電價(jià)，國內(nèi)火力發(fā)電企業(yè)的發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這對火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗工作提出了更高、更嚴(yán)的要求[1]?！睹弘姽?jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》（以下簡稱《行動(dòng)計(jì)劃》）中，已對600 MW及以上機(jī)組提出了明確要求：“到2020年，改造后平均供電煤耗低于300 g/kWh”[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，600 MW等級亞臨界機(jī)組總?cè)萘考s占全國火電裝機(jī)總?cè)萘康?1%，且其標(biāo)準(zhǔn)煤耗高于全國火電機(jī)組平均煤耗，因此，研究600 MW等級亞臨界機(jī)組的節(jié)能改造工作具有重要意義[3]。

凝汽器是火力發(fā)電廠冷端系統(tǒng)的核心設(shè)備，節(jié)能潛力巨大。對于亞臨界600 MW等級機(jī)組而言，凝汽器壓力每升高1%，汽輪機(jī)的平均汽耗量將增加1%～2%[4]。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)機(jī)組凝汽器運(yùn)行真空度普遍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，一般相差1 kPa以上，夏季工況下更加突出，一般機(jī)組與設(shè)計(jì)值相差1.5～2.5 kPa[5]。研究顯示，凝汽器的換熱效率、循環(huán)水流量等是影響凝汽器真空度的重要因素[6-7]。

1 凝汽器與循環(huán)水泵聯(lián)合改造的必要性

凝汽器本體設(shè)計(jì)上提高換熱效果的基本措施就是增加換熱面積。對于凝汽器改造項(xiàng)目，凝汽器殼體不變，管板尺寸不變，即使冷卻管長度勉強(qiáng)加長，也會(huì)因?yàn)榕c喉部不匹配而難以起到明顯作用，因此，只能靠增加冷卻管數(shù)量來增加換熱面積。在管板大小受限的情況下，要保證管束的換熱系數(shù)達(dá)到HEI標(biāo)準(zhǔn)，布管數(shù)量是有限的，過多地增加冷卻管數(shù)量只會(huì)導(dǎo)致管束布置不合理，只增加了換熱面積，實(shí)際卻沒有提高換熱效果，甚至可能起反作用。因此，在保證管束優(yōu)化的前提下，凝汽器通過本體改造來增加換熱面積是有限的，進(jìn)一步提高凝汽器性能的最有效措施就是優(yōu)化改造循環(huán)水泵。

2 循環(huán)水泵改造分析

針對某600 MW等級機(jī)組，配套3臺(tái)1600HTCX4型循環(huán)水泵，電機(jī)為2 500 kW，改造前的循環(huán)水泵技術(shù)參數(shù)：Q=27 396 m3/h，H=21.81 m，n=373 r/min，η=84%。

該機(jī)組一般采用雙泵運(yùn)行模式，極少用3泵運(yùn)行，一機(jī)雙泵運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)：壓力0.2 MPa，電流268 A，溫差10 ℃。

經(jīng)測量，現(xiàn)場泵裝置情況如下：泵吸入口中心距1 m，泵吐出口中心壓力0.2 MPa，泵吐出口中心距2.25 m。

經(jīng)計(jì)算，雙泵運(yùn)行揚(yáng)程為20 m，檢查流量、揚(yáng)程，功率取機(jī)房實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)反算效率Pa=QHg/η，得出：Q=8 m3/s，H=20 m，η=73%，Pa=2 147 kW。

根據(jù)現(xiàn)有資料得出，雙泵運(yùn)行時(shí)流量8 m3/s，效率72%，考慮測量誤差，效率估計(jì)78%，比理論效率降低了7個(gè)百分點(diǎn)，低效且耗能。

因此，需對泵進(jìn)行整體更換，不用更換電機(jī)。改造后雙泵運(yùn)行技術(shù)參數(shù)：Q=8.5 m3/s，H=20.5 m，n=373 r/min，η=87%，效率提升9%，流量上升超過10%。

3 凝汽器聯(lián)合循環(huán)水泵改造方案分析

本文對凝汽器布管方式進(jìn)行改造，針對不同管徑的冷卻管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。不同管徑冷卻管方案對比如表1所示。

OD25方案為保證設(shè)計(jì)壓力達(dá)4.9 kPa，相對改造前增加了換熱面積2 360 m2，此時(shí)冷卻水流速為1.75 m/s，對不銹鋼管來說屬于較低的流速。若繼續(xù)增加換熱面積，會(huì)導(dǎo)致流速進(jìn)一步降低，換熱效果不明顯。為防止水阻增加過多，OD22方案以保持2 m/s冷卻水流速為設(shè)計(jì)原則。由于流速下降，OD25方案的水阻相比改造前明顯減小，即實(shí)際運(yùn)行中由于阻力減小，循環(huán)水流量會(huì)有所增加;OD22方案則相反，實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)水流量會(huì)低于計(jì)算值。

兩個(gè)方案的水阻相差16 kPa，即相當(dāng)于揚(yáng)程相差1.6 m，實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程為20 m，即揚(yáng)程差距8%，在水泵電機(jī)功率相同的情況下，實(shí)際流量差距也約為8%。

循環(huán)水泵改造后的情況類似，OD22方案由于水阻相比改造前增加過多，因此實(shí)際運(yùn)行水量與計(jì)算值差距較大;OD25方案水阻與改造前差距很小，因此水量計(jì)算值與實(shí)際運(yùn)行值差距較小。

綜上所述，OD25方案能夠與循環(huán)水泵改造相匹配，循環(huán)水流量增加10%，凝汽器壓力從4.9 kPa降至4.66 kPa，相當(dāng)于增加了13%凝汽器余量。

4 結(jié)語

本文對某600 MW等級機(jī)組凝汽器與循環(huán)水泵的聯(lián)合改造進(jìn)行了分析，得出了如下結(jié)論：

（1）循環(huán)水泵改造可保證在電機(jī)不變的前提下，流量增加10%以上，效率提升至87%，相當(dāng)于增加了13%凝汽器余量。

（2）綜合布管優(yōu)化設(shè)計(jì)、水泵優(yōu)化改造、凝汽器改造，改造后的凝汽器背壓可降至4.7 kPa以下。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2020-06-15

作者簡介：蔣文（1986—），男，四川成都人，碩士，高級工程師，研究方向：火力發(fā)電廠節(jié)能環(huán)保。