|
|
|
摘要：tongguoduixunhuanshuixitongdeyunxingfangshijinxingpouxi，jiehegaoyabianpintiaosujishuzaixunhuanbengbiangongkuangyunxingfangshizhongdeyingyong，conglingwaijiaodufenxishixianjizujingjixingyouhuayunxingdefangshifangfa。chanshuxunhuanshuixitongjinxingbianpinjienengyouhuadekexingxing，weixunhuanshuibianpinxitongdeyouhuayunxingtigongkejiejiandeyiju。
關鍵詞：循環水係統 變頻 優化運行
一、概況
以yi閉bi式shi循xun環huan冷leng卻que機ji組zu為wei例li，循xun環huan水shui係xi統tong的de主zhu要yao作zuo用yong是shi冷leng卻que汽qi機ji低di壓ya缸gang排pai氣qi溫wen度du，降jiang低di低di壓ya缸gang排pai氣qi壓ya力li，使shi得de主zhu蒸zheng汽qi在zai通tong過guo汽qi輪lun機ji時shi最zui大da限xian度du的de釋shi放fang能neng量liang做zuo功gong轉zhuan化hua為wei汽qi輪lun機ji旋xuan轉zhuan的de機ji械xie能neng用yong於yu驅qu動dong發fa電dian機ji發fa電dian。循xun環huan水shui泵beng的de作zuo用yong是shi將jiang冷leng卻que水shui壓ya入ru凝ning汽qi器qi中zhong與yu作zuo過guo功gong的de過guo熱re蒸zheng汽qi進jin行xing熱re交jiao換huan，降jiang低di汽qi輪lun機ji末mo端duan排pai壓ya。吸xi收shou熱re量liang的de循xun環huan水shui被bei輸shu送song至zhi冷leng卻que塔ta後hou噴pen淋lin，經jing逆ni流liu自zi然ran通tong風feng冷leng卻que後hou循xun環huan使shi用yong。具ju體ti的de係xi統tong結jie構gou原yuan理li如ru圖tu1所示。
 |
| 圖1 | 長期以來，大多數機組的循環水係統采用開停泵方式運行。根據季節不同，氣溫差異開啟一台或兩台循環水泵。由於機組凝汽器密封、機組效率、jijiexingwenchadengyuanyin，wangwangshiweilebaozhengjizuanquanyunxing，tongchangcunzaixunhuanshuixitongkaiyitailiuliangbugou，kailiangtailiuliangguodadeqingkuang，xiajiyunxingliuliangquebuzudengxianxiang。zhejiuwufabaozhengjizudechangqijingjixingwendingyunxing，erqieyizhiyilaimeiyouhelidekongzhihetiaojieshouduan，wufashixianxunhuanbengdegonghaogensuijizufuhetiaozheng，xunhuanbengnenghaojugaobuxia。
如何實現對凝汽器真空的控製，實現循環水係統的經濟、kekaoyunxing，jiangdixunhuanshuixitongzaijizudifuhexiadenenghaoshuiping，chengweiyigezhongyaodeyanjiuketi。suizhejizumifengjishuheyunxingxiaolvpingjiatixidewanshan，gaoyabianpintiaosujishudechengshuheguangfanyingyong，shidecaiyongzidongyunxingfangshikongzhiningqiqizhenkongshixianjizudejingjiyunxingchengweikeneng。
在循環水係統中采用高壓變頻調速技術，根據機組負荷大小、不同季節的環境溫度變化等因素，合理控製循環水流量維持凝汽器排汽壓力的最佳真空度，主要可以在以下幾個方麵取到良好的效果：
① 提高機組運行效率，降低煤耗水平。
② 降低循環水泵單耗，節約大量電能。
③ 降低冷卻塔循環水蒸發量損失。
④ 避免冬季冷卻塔回水溫度過低，結冰等問題。
二、係統分析
通過對循環水係統的設備及運行工藝分析，結合高壓變頻技術在循環水係統中應用可能預見和產生的影響，進行針對性的分析論證。
1．循環水泵調速
在循環水泵上應用變頻調速技術，主要是用於機組在額定負荷以下運行時，循環泵運行參數向下調整的需要。即：運行頻率在≤50Hz範圍內調整。從圖2可以看出：隻要管網工作壓力H高於管網靜壓值HST，在(zai)保(bao)證(zheng)最(zui)低(di)流(liu)量(liang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)即(ji)可(ke)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。當(dang)流(liu)量(liang)需(xu)求(qiu)降(jiang)低(di)循(xun)環(huan)泵(beng)轉(zhuan)速(su)隨(sui)之(zhi)降(jiang)低(di)，根(gen)據(ju)流(liu)體(ti)力(li)學(xue)相(xiang)似(si)定(ding)律(lv)，壓(ya)力(li)也(ye)會(hui)下(xia)降(jiang)。從(cong)而(er)，帶(dai)來(lai)冷(leng)卻(que)水(shui)管(guan)網(wang)及(ji)其(qi)輔(fu)助(zhu)工(gong)業(ye)冷(leng)卻(que)水(shui)等(deng)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)變(bian)化(hua)。
通過對循環泵、管網特性曲線和機組流量需求情況分析可知：在機組180～300MW負荷調整區間，循環泵的流量調整空間有限；且轉速下降時流量降低，壓力降低幅值不大，不會產生較大影響。係統能夠接受循環泵在一定的範圍內實現調速方式運行。
 |
| 圖2 | 2．凝汽器真空度及最有利真空的實現
真(zhen)空(kong)度(du)是(shi)指(zhi)凝(ning)汽(qi)器(qi)的(de)真(zhen)空(kong)值(zhi)與(yu)當(dang)地(di)大(da)氣(qi)壓(ya)的(de)比(bi)值(zhi)的(de)百(bai)分(fen)數(shu)，也(ye)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)控(kong)製(zhi)循(xun)環(huan)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)變(bian)量(liang)，是(shi)影(ying)響(xiang)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)。由(you)於(yu)二(er)次(ci)蒸(zheng)汽(qi)在(zai)凝(ning)汽(qi)器(qi)中(zhong)與(yu)冷(leng)卻(que)水(shui)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)凝(ning)結(jie)成(cheng)水(shui)時(shi)，由(you)氣(qi)態(tai)轉(zhuan)變(bian)為(wei)液(ye)態(tai)，體(ti)積(ji)迅(xun)速(su)變(bian)化(hua)，這(zhe)就(jiu)在(zai)凝(ning)汽(qi)器(qi)內(nei)形(xing)成(cheng)高(gao)度(du)真(zhen)空(kong)，同(tong)時(shi)在(zai)汽(qi)輪(lun)機(ji)的(de)排(pai)汽(qi)口(kou)建(jian)立(li)並(bing)保(bao)持(chi)高(gao)度(du)真(zhen)空(kong)，使(shi)進(jin)入(ru)汽(qi)輪(lun)機(ji)的(de)蒸(zheng)汽(qi)能(neng)膨(peng)脹(zhang)到(dao)盡(jin)可(ke)能(neng)低(di)的(de)壓(ya)力(li)，提(ti)高(gao)了(le)蒸(zheng)汽(qi)對(dui)汽(qi)輪(lun)機(ji)的(de)做(zuo)功(gong)能(neng)力(li)。即(ji)：增大了機組的理想比焓降，提高汽輪機的工作效率。目前，凝汽器真空主要依靠調節冷卻水流量來控製。其熱交換過程如圖3所示。
 |
| 圖3 | 由汽輪機的工作原理可知，運行中的凝汽器壓力Pz主要取決於汽機負荷Dz、冷卻水入口溫度ts2和冷卻水量Ds，冷卻水溫能夠降低的最低溫度主要取決於自然環境溫度t0。在(zai)汽(qi)機(ji)負(fu)荷(he)一(yi)定(ding)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，隻(zhi)有(you)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)冷(leng)卻(que)水(shui)的(de)流(liu)量(liang)來(lai)提(ti)高(gao)凝(ning)汽(qi)器(qi)的(de)真(zhen)空(kong)度(du)，但(dan)真(zhen)空(kong)度(du)並(bing)不(bu)是(shi)越(yue)高(gao)越(yue)好(hao)，在(zai)提(ti)高(gao)真(zhen)空(kong)度(du)使(shi)汽(qi)輪(lun)機(ji)效(xiao)率(lv)（ΔΝ1）提高的同時，循環水泵的運行電耗（ΔΝ2）也將大幅提高。所以汽輪機正常工作時存在一個與機組負荷對應的最佳運行壓力，使ΔΝ1與ΔΝ2的差值最大，即最佳真空度，如圖4所示。
 |
| 圖4 | 在實際的工程應用中，采用汽輪機效率（ΔΝ1）和循環水泵的運行電耗（ΔΝ2）dadaozuijiajingjixingyunxingdeshixianfangfashang，hennantongguohanshuyunsuanheguochengkongzhidefangshilaidadaojizuzuijiajingjixiaoguo。tongchangcaiyongqilunjizaichuchangshiquedingdezuijiabeiyafanweilaizuoweikongzhidemubiao，congergaishanjizuyunxinggongyicanshu，shixianningqiqiyalisuijizufuhebianhua，jingjixingyunxing。yinci，zaixunhuanbengzhongcaiyongbianpintiaosujishushixianzuijiakongzhi，jiuxuyaotichugengxindekongzhicelve，ercaiyongrelidongtaipinghenglilun，zeyouzhuyuxitongyouhuakongzhideshixian。
3．凝結水的過冷卻度問題
凝結水過冷會產生不可逆的汽源損失，是一項影響經濟性的小指標。正常運行時，凝汽器過冷度一般為0.5～2℃。凝汽器過冷卻度每升高1℃，熱耗增加0.014%，guogaohuidaozhimeihaoshuipingzengjia。daozhiningjieshuiguolengdeyinsuyehenduo，qizhongxunhuanshuideliuliangjirukouwenduduiningjieshuideguolengjuyoumingxianyingxiang。xuyaozaixitongdetiaojieguochengzhongkaolvciwenti，shidejizuzonghejingjizhibiaoqudezuijia。
4．冷卻塔蒸發水量損失與冬季結冰問題
火電廠是主要的用水大戶，其中冷卻塔中的冷卻水損失是電廠水資源損失的主要源頭之一。它包括蒸發損失，風吹損失和排汙損失；而占75％以(yi)上(shang)的(de)蒸(zheng)發(fa)損(sun)失(shi)主(zhu)要(yao)與(yu)循(xun)環(huan)水(shui)的(de)流(liu)量(liang)及(ji)冷(leng)卻(que)塔(ta)出(chu)入(ru)口(kou)溫(wen)度(du)端(duan)差(cha)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)。在(zai)北(bei)方(fang)由(you)於(yu)夏(xia)冬(dong)兩(liang)季(ji)的(de)溫(wen)差(cha)較(jiao)大(da)，所(suo)以(yi)夏(xia)冬(dong)季(ji)冷(leng)卻(que)塔(ta)中(zhong)蒸(zheng)發(fa)熱(re)量(liang)所(suo)占(zhan)的(de)比(bi)值(zhi)也(ye)有(you)很(hen)大(da)變(bian)化(hua)；夏季約為100%，而冬季約為50%。蒸發損失水量及風吹損失水量的計算公式如下：
由上式③可以看出：在一定的環境溫度下，冷卻塔的主要水量損失主要取決於循環水流量Ds及冷卻水出入口溫度端差ΔTL。也就是說，合理控製冷卻塔循環水流量Ds及冷卻水出入口溫度端差ΔTL能夠有效降低冷卻塔水量損失。在循環水變頻控製係統滿足凝汽器真空的前提下，實現係統節水運行。
另外，在北方冬季由於氣候寒冷，環境溫度接近0℃時(shi)，常(chang)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)冷(leng)卻(que)塔(ta)局(ju)部(bu)結(jie)冰(bing)現(xian)象(xiang)。在(zai)冷(leng)卻(que)塔(ta)的(de)進(jin)風(feng)口(kou)結(jie)成(cheng)冰(bing)簾(lian)從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)進(jin)風(feng)麵(mian)積(ji)，導(dao)致(zhi)進(jin)風(feng)量(liang)下(xia)降(jiang)，影(ying)響(xiang)冷(leng)卻(que)塔(ta)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)果(guo)。在(zai)冷(leng)卻(que)塔(ta)內(nei)部(bu)甚(shen)至(zhi)會(hui)造(zao)成(cheng)填(tian)料(liao)塌(ta)落(luo)，塔(ta)體(ti)內(nei)混(hun)凝(ning)土(tu)由(you)於(yu)多(duo)次(ci)凍(dong)融(rong)而(er)影(ying)響(xiang)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)在(zai)冬(dong)季(ji)氣(qi)溫(wen)較(jiao)低(di)時(shi)出(chu)現(xian)結(jie)冰(bing)現(xian)象(xiang)，在(zai)循(xun)環(huan)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)中(zhong)增(zeng)加(jia)防(fang)凍(dong)控(kong)製(zhi)子(zi)係(xi)統(tong)；控製凝汽器的回水溫度，可有效避免在冷卻塔蒸發降溫後出現結冰的現象。
三、係統控製方案
該控製策略采用多參量計算、單(dan)一(yi)量(liang)平(ping)衡(heng)算(suan)法(fa)，通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)循(xun)環(huan)泵(beng)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)凝(ning)汽(qi)器(qi)真(zhen)空(kong)，同(tong)時(shi)將(jiang)能(neng)量(liang)守(shou)恒(heng)定(ding)律(lv)和(he)熱(re)力(li)學(xue)傳(chuan)導(dao)理(li)論(lun)引(yin)入(ru)到(dao)循(xun)環(huan)水(shui)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)當(dang)中(zhong)。從(cong)而(er)，使(shi)得(de)循(xun)環(huan)泵(beng)的(de)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)不(bu)再(zai)以(yi)單(dan)純(chun)的(de)凝(ning)汽(qi)器(qi)真(zhen)空(kong)作(zuo)為(wei)控(kong)製(zhi)目(mu)標(biao)。將(jiang)機(ji)組(zu)負(fu)荷(he)變(bian)化(hua)對(dui)凝(ning)汽(qi)器(qi)真(zhen)空(kong)的(de)不(bu)同(tong)要(yao)求(qiu)，冷(leng)卻(que)循(xun)環(huan)水(shui)的(de)運(yun)行(xing)端(duan)差(cha)，環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)等(deng)參(can)數(shu)作(zuo)為(wei)主(zhu)調(tiao)節(jie)回(hui)路(lu)的(de)綜(zong)合(he)調(tiao)節(jie)指(zhi)標(biao)。在(zai)滿(man)足(zu)機(ji)組(zu)運(yun)行(xing)對(dui)凝(ning)汽(qi)器(qi)真(zhen)空(kong)要(yao)求(qiu)的(de)同(tong)時(shi)，降(jiang)低(di)凝(ning)結(jie)水(shui)過(guo)冷(leng)度(du)，把(ba)冷(leng)卻(que)循(xun)環(huan)水(shui)的(de)運(yun)行(xing)端(duan)差(cha)控(kong)製(zhi)在(zai)合(he)理(li)範(fan)圍(wei)內(nei)。從(cong)而(er)，起(qi)到(dao)降(jiang)低(di)機(ji)組(zu)煤(mei)耗(hao)和(he)冷(leng)卻(que)塔(ta)蒸(zheng)發(fa)水(shui)量(liang)損(sun)失(shi)的(de)係(xi)統(tong)綜(zong)合(he)經(jing)濟(ji)性(xing)。
為了保證機組在不同負荷下經濟、安an全quan運yun行xing，機ji組zu在zai設she計ji和he運yun行xing中zhong有you一yi條tiao負fu荷he與yu排pai氣qi壓ya力li的de關guan係xi曲qu線xian。在zai原yuan有you的de運yun行xing模mo式shi下xia，循xun環huan水shui係xi統tong依yi靠kao開kai停ting方fang式shi調tiao節jie，經jing濟ji性xing無wu法fa保bao證zheng，隻zhi能neng通tong過guo循xun環huan水shui維wei持chi凝ning汽qi器qi真zhen空kong盡jin可ke能neng低di值zhi運yun行xing，該gai曲qu線xian主zhu要yao用yong於yu機ji組zu保bao護hu。在zai循xun環huan水shui控kong製zhi應ying用yong中zhong，將jiang該gai曲qu線xian作zuo為wei調tiao節jie的de參can考kao量liang，進jin行xing保bao守shou值zhi控kong製zhi。
 |
| 圖5 | 通過熱力學傳導理論可知：進行熱交換過程並非是溫度差值越大越好，也不是流量越多越好，而是將溫度端差控製在4.5～6.5℃範圍內，實現5℃左zuo右you的de出chu入ru口kou端duan差cha調tiao節jie對dui於yu熱re交jiao換huan係xi統tong才cai是shi最zui經jing濟ji的de。溫wen度du差cha值zhi大da，係xi統tong熱re交jiao換huan效xiao能neng下xia降jiang，交jiao換huan介jie質zhi流liu量liang過guo高gao，運yun行xing成cheng本ben增zeng加jia，但dan是shi並bing不bu能neng帶dai來lai更geng好hao的de效xiao果guo。在zai保bao證zheng凝ning汽qi器qi真zhen空kong的de同tong時shi，根gen據ju季ji節jie差cha異yi調tiao節jie循xun環huan水shui流liu量liang，將jiang出chu入ru口kou端duan差cha控kong製zhi在zai4.5～6.5℃範圍。
考慮到夏天氣溫高，機組滿負荷時需求量大，可以通過變頻技術發揮循環泵的潛在空間充分提高係統經濟性指標；冬季氣溫低，容易導致凝結水過冷、冷卻塔結冰等因素，可以充分利用變頻的調節範圍寬、響xiang應ying速su度du快kuai等deng特te性xing滿man足zu低di負fu荷he運yun行xing需xu要yao。在zai控kong製zhi策ce略lve的de設she計ji中zhong，取qu接jie近jin算suan法fa，以yi真zhen空kong指zhi標biao為wei主zhu，兼jian顧gu輔fu助zhu控kong製zhi指zhi標biao，從cong而er使shi係xi統tong在zai調tiao節jie過guo程cheng中zhong具ju備bei了le多duo樣yang性xing和he靈ling活huo性xing，避bi免mian調tiao節jie過guo程cheng波bo動dong大da，真zhen空kong指zhi標biao不bu穩wen，影ying響xiang機ji組zu運yun行xing安an全quan和he機ji組zu效xiao率lv。
四、結束語
將jiang循xun環huan水shui泵beng改gai為wei變bian頻pin運yun行xing，與yu工gong頻pin運yun行xing狀zhuang態tai相xiang比bi工gong作zuo揚yang程cheng有you一yi定ding的de下xia降jiang，所suo以yi可ke能neng會hui有you部bu分fen膠jiao球qiu停ting留liu在zai凝ning汽qi器qi毛mao細xi管guan中zhong，使shi膠jiao球qiu回hui收shou率lv有you所suo下xia降jiang影ying響xiang運yun行xing效xiao率lv。為wei此ci，將jiang膠jiao球qiu清qing洗xi裝zhuang置zhi的de狀zhuang態tai引yin入ru循xun環huan水shui控kong製zhi係xi統tong，自zi動dong根gen據ju膠jiao球qiu回hui收shou情qing況kuang提ti升sheng循xun環huan水shui管guan網wang壓ya力li，避bi免mian流liu速su下xia降jiang帶dai來lai的de不bu利li影ying響xiang，從cong而er保bao證zheng膠jiao球qiu清qing洗xi的de回hui收shou率lv。
該(gai)係(xi)統(tong)的(de)使(shi)用(yong)解(jie)決(jue)了(le)循(xun)環(huan)泵(beng)長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)沒(mei)有(you)調(tiao)節(jie)手(shou)段(duan)和(he)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)基(ji)礎(chu)，無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)循(xun)環(huan)水(shui)係(xi)統(tong)節(jie)能(neng)高(gao)效(xiao)運(yun)行(xing)的(de)現(xian)狀(zhuang)。在(zai)目(mu)前(qian)的(de)循(xun)環(huan)水(shui)係(xi)統(tong)中(zhong)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)節(jie)能(neng)優(you)化(hua)運(yun)行(xing)係(xi)統(tong)，能(neng)夠(gou)優(you)化(hua)機(ji)組(zu)經(jing)濟(ji)運(yun)行(xing)，體(ti)現(xian)良(liang)好(hao)的(de)機(ji)組(zu)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)了(le)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)在(zai)電(dian)廠(chang)主(zhu)輔(fu)機(ji)設(she)備(bei)中(zhong)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)的(de)主(zhu)導(dao)作(zuo)用(yong)。
|
|
|
