李振宇

摘 要：本文以某电厂450 MW多轴一拖一燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象，通过优化采暖季循环水系统，达到降低厂用电量10%的节能减排目标，并为其他工况下的系统优化寻找通用的解决方案。

关键词：联合循环机组;采暖季;循环水系统;厂用电量

中图分类号：TM611.31文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0130-03

Research on the Optimal Scheme of Circulating Water System of 450 MW Gas-steam Combined Cycle Unit in Heating Season

LI Zhenyu

（Beijing Jingxi Gas-fired Thermal Power Co.， Ltd.， Powerbeijing Group，Beijing 100041）

Abstract： Taking a power plant's 450 MW multi-shaft one-to-one gas-steam combined cycle unit as the research object， this paper optimized the heating season circulating water system to achieve the energy-saving and emission-reduction goal of reducing plant power consumption by 10%， and find general solutions for system optimization under other working conditions.

Keywords： combined cycle unit;heating season;circulating water system;plant power consumption

本設计方案以某电厂450 MW多轴一拖一燃气-蒸汽联合循环机组为优化对象（简称一拖一机组）。其中，燃机采用上海电气-西门子重型单缸SGT5-4000F（+）型，汽轮机采用上海汽轮机厂生产的LZC（B）137-12.5/0.4/550/547型汽轮机。该机组为供热调峰机组，在纯凝工况下的发电出力为434.732 MW，背压工况下的发电出力为365.717 MW，对外供热能力为294.24 MW。

循环水系统共设4台循环水泵和12台机力通风冷却风机。其中，2台循环水泵为湖南湘电长沙水泵有限公司生产的76LKXB-24型，电机为湘潭电机股份有限公司生产的YKSL-2002-14/1500-1型（简称大泵）。2台循环水泵为湖南湘电长沙水泵有限公司生产的52LKXA-24型，配套采用的双速电机为湘潭电机股份有限公司生产的YKSLD-630-10/12型（简称小泵高速和小泵低速）。循环水泵铭牌参数如表1所示。

机力塔风机为12台豪顿华工程有限公司生产的LF-98型，电机采用南通威尔电机有限公司的YXKK355-4型。表2为机力塔风机铭牌参数。

目前，循环水系统的运行方式是根据机组负荷、循环水温度、凝汽器真空和端差，通过改变循环水流量和循环水温度确定最佳真空值，从而提高机组运行经济性。人们采用启停不同类型的循环水泵进行阶跃性调节，改变循环水流量，并采用启停不同数量的机力塔风机，改变循环水温度[1-2]。

1 设定优化目标

根据该电厂采暖季运行情况，每月厂用电量约为118.5 MW，循环水系统耗电量为35.5 MW，约占厂用电总量的30%。其中，一拖一机组冬季工况循环水系统运行方式为：2台循环水小泵低速同时运行，2台机力塔风机运行。工况改变时，根据循环水温度决定机力塔风机运行台数。

假设采取1台循环水小泵高速运行，启动2台机力塔风机。设计流量基本相当，均能够满足机组正常运行条件，工况可行，那么循环水系统一天耗电量理论值至少为32MW·h。系统耗电量可降低约3.5MW·h，节约电量10%。为验证运行方案优化可行性，假定以降低10%耗电量为目标，制定方案寻优验证。

2 提出优化方案

2.1 根据循环水量设计方案

根据设计资料中《循环冷却水量表》（见表3），计算得出循环水冷却量设计值，并根据设计值制定优化方案。

为减少变量对优化方案的影响，在二拖一机组停运时进行优化方案的设计，只需要考虑一拖一机组的凝汽器冷却水量[Q11]、辅机冷却水量[Q12]和二拖一机组的辅机冷却水量[Q22]。因此，循环水冷却量最大值[Qmax]应为：

[Qmax=Q11+Q12+Q22]                       （1）

[Qmax]应为10 737 m3/h（一拖一机组冬季抽凝方式下总用水量6 837 m3/h与二拖一机组辅机冷却水量3 900 m3/h之和）。根据机组运行情况，对循环水泵运行方式做出调整，并选择出合理的循环水泵运行方式，如表4所示。

2.2 根据降低10%耗电量的目标提出方案

根据流量设计，笔者发现，满足情况的方案较多。结合机力塔风机对循环水温度的调节可知，方案的选项会更多。那么，增加限制条件，引入降低10%耗电量的目标作为边界条件。

现运行方式为：启动2台循环水小泵低速，2台机力塔风机同时运行。根据表1和表2可知，循环水系统耗电量为循环水泵耗电量与机力塔风机耗电量之和，这里只计算理论值，暂忽略电压电流、功率因数、轴功率等相关参数。那么，循环水系统耗电量理论值为1 480 kW。根据设定目标，即降低系统耗电量10%，要选出耗电量为1 332 kW的运行方式。因此，根据循环水泵和机力塔风机的运行方式组合，列出筛选表，如表5所示。

由表5可以看出，有四种方案均符合设计目标的要求。方案一是启动1台循环水小泵高速运行;方案二是启动1台循环水小泵高速运行，1台机力塔风机同时运行;方案三是启动2台循环水小泵低速运行;方案四是启动2台循环水小泵低速运行，1台机力塔风机同时运行。

2.3 方案比较

从耗电量、扬程、设计流量和设备备用等四个方面将四种方案与现状放在一起进行比较，形成方案数据对比结果，如表6所示。

比较发现，方案一为最佳数据方案，但根据实际运行情况，不启动机力塔风机可能会影响循环水温度。方案二与方案三相比，流量均符合要求，降低耗电量条件基本相似，不相上下，但从实际运行经验来看，方案二的备用良好，为同类型设备备用，当设备发生故障时，启动备用设备对系统的影响最小，因此方案二的可行性更高。方案四符合条件，但是设备备用情况欠佳，对机组安全性有一定影响，暂不考虑。

根据理论数据和实际运行经验判断，筛选出方案一（启动1台循环水小泵高速运行）和方案二（启动1台循环水小泵高速运行，1台机力塔风机同时运行）进行下一步的试验验证。

3 方案验证

为避免不确定因素对试验的影响，选择在同一天气条件、同一机组负荷下对方案一和方案二分别进行试验，具体试验数据如表7所示。

根据具体实施结果，人们可以得出以下结论。一是前提条件比较，方案一和方案二在同一工况、同一环境下均能达到目标要求，有较好的盈利能力。二是實施数据相比而言，在循环水系统耗电量、厂用电率和盈利能力等方面，方案一更加优化。三是存在一定的问题，方案一由于运行工况的要求仅持续了3 h，真实性值得商榷，方案二运行时间为14 h，数据真实性有保障。为此，为了验证方案一的可行性，择机做了第二次试验。试验数据对照结果如表8所示。

由此可见，在一拖一机组采暖季运行时，循环水系统采用方案一，启动1台循环水小泵高速运行，就可以满足机组运行条件，降低厂用电量33%，增加单位盈利近万元。

4 结语

此次优化方案能够较好地满足机组节能优化的需求，达到预期效果。但是，实际分析过程中仍有一定不足。本研究只是针对一拖一机组采暖季工况而言，具有一定局限性。但此方法具有可复制性，可尝试对该厂一拖一机组非采暖季、二拖一机组采暖季以及二拖一和一拖一机组同时运行的采暖季等多种工况进行分析，用以指导运行人员的操作调整。此外，在方案优化过程中，还需要上塔门的配合以及对凝汽器进汽量的分析，这些方面仍有进一步讨论和分析的空间。

参考文献：

[1]杨秋辉，黄功文.400 MW燃气蒸汽联合循环机组循环水泵运行优化[J].发电设备，2019（2）：142-145.

[2]孙伟，杨占山.汽轮机冷端的影响因素分析及优化运行[J].吉林电力，2013（3）：33-34.