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1、燃气轮机循环水系统节能问题研究 【摘 要】循环水系统是S109FA联合循环电厂的重要协助系统之一，是热力循环中的重要一环，对整个电厂的平安、经济运行都有着确定性的影响。采纳这些节能措施后，在节能运行的时间内，因为协助循环水泵没有备泵，运行人员必需加强监视。一旦协助循环水泵跳闸，要尽快复原循环水泵、开式循环水泵的运行。也可以在DCS中做一个节能运行方式的连锁。当协助循环水泵跳闸后，循环水泵、开式循环水泵自动启动，并自动关闭开式循环水旁路阀。还必需留意闭式水系统和润滑油系统的温度，并做出相应措施。 【关键词】能源与动力工程；燃气轮机；联合循环；循环水系统；经济运行 1.循环水系统的经济运行方式 循
2、环水泵并不是开得越多越经济。当循环水量足以带走乏汽的汽化潜热时，这便是经济循环水量，这时汽轮机也获得最佳真空Peco。因为汽轮机的真空度主要是依靠调整冷却水流量来限制的。而运行中的凝汽器压力主要取决于蒸汽负荷、冷却水入口温度和冷却水量。冷却水温一般取决于自然条件，在蒸汽负荷肯定状况下，只有靠增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度。为提高机组运行的经济性，真空度提高增加的汽轮机功率1应大于为增加循环水量所多消耗的功率2。明显，汽轮机的经济真空Peco应位于净增功率=1-2的最大值处，这时汽轮机工作在经济运行方式。 在冷却水量比较小的时候随冷却水量的增大而增加，到经济运行方式时该值达到最大。假如再进
3、一步增大冷却水流量，反而起先减小，直至为零。但到达极限真空点时，汽轮机的膨胀实力已达到极限，汽轮机功率不会再增加。确定汽轮机的最佳真空，并以此为依据来限制冷却水流量，使汽轮机的排气压力尽量维持最佳真空值，以保证机组在经济运行方式下工作。在高温季节，循环水温度高，汽轮机真空较低，会影响机组正常出力。为提高真空，常增开1台循环水泵来增加循环水量，以提高凝汽器真空。 另外，降低循环水温度也可以有效地提高真空。依据运行及试验得知，循环水温度每降低1，真空约提高0.3%，可以节约燃料0.3%-0.5%。但以上的“最佳真空”没有考虑环保的成本。随着可持续发展的要求，环保的成本必将引入到“最佳真空”的确定中
4、，必需增加考虑循环水的成本问题。 目前大多数电厂循环水系统的冷却都是采纳冷却塔的闭式循环。循环水量的增加，势必造成循环水的循环倍率增加，也就是循环水损失增大。因为双曲线冷却塔的循环水损失包括蒸发损失量和风吹损失量，这两个损失量约为循环水流量的1%-3%。当然与气候也有重要关系。所以，循环水的损失，一方面要求补水量增加，而补水量增加会导致水资源费增加，补水的厂用电增加，补水的化学处理成本增加等；另一方面又会造成循环水的浓缩倍数增加，化学污水处理费用增加，污水排污费用也要相应增加。 另外冷却塔的冷却面积是不变的。由于循环水量的增加，冷却塔内淋水密度也大大增加，使溅水反射线变粗，造成水与空气的热交换
5、减弱。当冷却塔水池内的水多次循环后，循环水温将比开1台循环水泵运行时要高，降低了冷却塔的冷却效率。所以，在调度循环水泵时要进行综合分析，有时并不肯定多开1台循环水泵，经济性就会好。实际运行中有以下几种组合方式可供选择:(1)夏天高温季节，在满负荷且凝汽器较脏，润滑油温度偏高(超过45)的状况下采纳循环水泵双泵加协助循环水泵运行。(2)正常夏季满负荷时采纳循环水泵双泵加开式循环冷却水泵运行。(3)低负荷运行时采纳循环水泵单泵加协助循环水泵运行。(4)正常冬季满负荷时采纳循环水泵单泵加开式循环冷却泵运行。(5)冬天寒冷季节，在满负荷且热交换器较好，润滑油温度不超温状况下采纳循环水泵单泵运行，开式循
6、环冷却泵停用。协助循环水泵运行时，均为单独的开式系统，不与循环水系统连通。因为连通后会造成开式水系统冷却水流量不确定。另外由于循环水泵通常不选用调速，故循环水量只能阶梯地改变。有条件的电厂，可将循环水泵改造成调速水泵(变频调速或液力偶合器调速)，则运行调整将更加敏捷，但改造成本较高。也可简洁地对循环水泵电机进行双速变极改造，即高速运行满意电机原设计参数，低速运行能降低循环水泵流量及电能消耗。也可考虑将循环水泵增加一个小叶轮，夏天用原装的大叶轮，其它季节换用小叶轮，这样循环水量的组合方式将更多，阶梯改变量也将更小，更有利于运行的经济性。依据阅历，小叶轮的水量在原额定流量的73%左右，厂用电量在原
7、耗电量的80%左右，节能效果明显，但增加了换叶轮的工作量。在凝汽器运行中要依据端差状况，刚好清理污垢，以提高机组运行的经济性。 2.循环水系统备用期间的节能措施 目前，S109FA联合循环机组是单轴机组。GE公司对单轴机组的轴封供汽压力和温度都有严格的要求，以保证汽轮机缸体不产生过大的热应力，因此冷态启动时，轴封应当提前4h投入；在备用期间(日开夜停)必需确保轴封在机组启动前1-2h正常运行。如停机时间较短时可考虑轴封不撤。因为频繁地投撤轴封极易造成润滑油系统带水，影响机组启动。 在轴封运行的状况下， S109FA机组规定循环水泵、开式循环水泵必需投运。但可采纳如下节能措施:(1)在停机解列1
8、h后，轴封、真空不撤，可改启动协助循环水泵，停循环水泵和开式循环水泵，手动开启开式循环水电动总阀和循环水旁路阀。机组启动前复原原运行方式。(2)在冷态、热态开机的打算阶段(即启动前投轴封的阶段)，投轴封时不开循环水泵，仅开协助循环水泵。开机前复原正常运行方式。(3)冬季采纳此节能方法，更利于低压缸的缸胀。因为在投轴封、建真空后，由于冬季水温低，真空极高，一般可达101kPa，反而使得低压缸膨胀不开。所以在冬季启动前投轴封的阶段，一方面采纳此节能措施；另一方面还需依据机组状况，合理限制真空值，确保机组缸体膨胀正常。 停机后还有汽轮机的缸体残温热量、轴封蒸汽的热量和汽轮机部分管道疏水的热量须要带走
9、，所以只要循环水不中断，缸温就没有问题。在开式循泵冷却水泵运行时也可利用开式循环水分流一部分给凝汽器降温。 3.结语 S109FA机组循环水系统的一般运行方式为:冬季1台循环水泵运行，其它季节2台循环水泵运行。低负荷时依据实际状况调整，合理地调度循环水泵运行是取得经济真空(即最佳真空)的有效措施之一。本文分析了S109FA联合循环机组循环水系统，以及机组在日开夜停运行方式下的节能措施。试验验证了节能措施的合理性，并给出了详细的节能效果，指出了存在问题。 【参考文献】 黄红艳, 陈华东, 吴国忠.S109FA燃气-蒸汽联合循环机组及其限制系统J.发电设备,2022,(05) 杨善让.汽轮机凝汽设备及运行管理M.北京:水利电力出版社,11013. 姜焕农.对9FA燃气轮机联合循环机组性能试验的思索J.燃气轮机技术,2022 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页