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摘要：循环水系统是火力发电厂的厂用电消耗大户，其耗电量约占机组发电总量的1%～1.5%[1]。本文对600MW超临界燃煤发电机组循环水系统进行扩大单元制改造的方法进行了研究，并对改造后的运行优化调整措施和运行经济效益进行了分析。
关键词：超临界；燃煤机组；循环水系统；扩大单元制改造
0引言
J电厂3、4号2×600MW超临界机组的锅炉为上海锅炉厂引进技术生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、Π型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。汽轮机组是由上海汽轮机有限责任公司制造的N600-24.2/566/566超临界B191机型，为具有一次中间再热、三缸四排汽、单轴的凝汽式汽轮机。发电机为上海汽轮发电机有限公司生产的三相交流隐极式同步发电机，型号为QFSN-600-2，冷却方式为水氢氢，励磁方式采用自并励静止可控硅励磁。原设计的冷端系统各配置两台长沙水泵厂生产的88LKXA-17型定速循环水泵，采用单元制直流供水。其中，岸边式循环水泵房外至汽机房前压力供水管采用内径D3450mm的钢筋砼管（外方内圆），一机一管，循环水系统之间无联络管。原设计的循环水系统存在的主要问题有：
（1）3、4号机组循环水系统之间没有联络门，循环水泵运行方式单一。通常情况下只能采用一机两泵的运行方式，循环水泵耗电率偏高。（2）冬季期间，为确保机组运行安全，仍采用一机两泵的运行方式，两台机组均在较高真空状态下运行，循环水流量大，循环水泵耗电率高。
为达到节能降耗的目的，需进行循环水系统节能改造工作。
1循环水系统扩大单元制改造的研究
国内火电厂循环水系统的改造方式，一般有扩大单元制、变频改造和高低速改造三种[2]。经过可行性研究和技术经济比对，决定采用循环水系统扩大单元制改造的技术路线。改造的目标为：在实施循环水系统扩大单元制改造后，可通过冷端优化来确定循环水泵的最佳运行方式。即在某一确定的机组负荷、循环水入口温度以及冷却管清洁度的前提下，通过改变循环水泵的运行方式使汽轮机功率的增加值与循环水泵消耗功率的增加值之间的差值达到最大来确定最佳凝汽器压力以及冷却水量，从而选择循环水泵的最佳运行方式。
通过对机组微增出力与凝汽器压力关系、凝汽器变工况性能、不同循环水泵运行方式耗功变化等进行分析，同时对3号、4号机组冷端优化进行详细核算，其结果见图1所示。以机组负荷率90%为例，循环水温度在16℃以下采用两机两泵的运行方式，在16～25℃之间采用两机三泵的运行方式，在25℃以上时采用两机四泵的运行方式。在机组负荷率为80%时，则循环水温度在29℃以上时才需要采用两机四泵的运行方式。
图1循环水泵运行方式选择图
2循环水系统扩大单元制改造的实施
2013~2015年，J电厂利用机组年度检修的机会，分别对3、4号机组的循环水系统进行了扩大单元制改造。改造方案是先破除原钢筋砼箱涵上半部混凝土结构，切除单台机组循泵出口母管中一段3米长的水泥管，将之替换成钢管加三通连接至联络阀，在钢制循环水主管之间，设置D2220×14mm联络管和DN2200mm联络阀。
在新增钢管与原循泵出口母管的连接处，常规方法是采用水泥浇灌连接，在较短的时间内容易出现因钢管与水泥管热胀冷缩系数不同导致泄漏。经科学分析与论证，在钢管与原循泵出口母管连接处改为采用环氧树脂和骨料浇灌连接，消除了因钢管与水泥管热胀冷缩系数不同造成循环水泄漏的风险。根据经验，此种方式可保障运行30年不出现泄漏。
实施改造后，两台机组的循环水实现了连通。经过一系列的调试试验和摸索总结，对循环水系统的运行方式作出了以下优化调整：（1）在机组停运以及机组启动过程中负荷未达到120MW前，循环水由邻机供；（2）机组备用期间循环水系统的加药，由邻机循环水通过联络阀进入本机循泵前池及凝汽器涵道，进行加药除海生物；（3）两台机组正常运行时，按图1的曲线，根据循环水进口温度和机组负荷来选择循环水系统运行方式；（4）同台机组增加联锁备用功能，即在运循泵跳闸时自动联锁打开启动备用循泵的出口蝶阀，在出口蝶阀全关信号复位时联锁启动备用循环水泵；（5）优化循环水泵的保护逻辑，增加备用循泵联锁启动不成功或启动后跳闸时，联锁强制关闭备用循泵的出口蝶阀；（6）取消机组“两台循泵均跳闸，汽轮机自动跳闸”的联锁保护，运行专业定期做低真空联锁保护试验。
3循环水系统扩大单元制运行的效益分析
在单台机组停运后本机循泵全停，循环水系统加药保养由邻机循环水通过连通管进入本机的循泵前池、涵道及凝汽器，实现与邻机的循环水系统加药同步进行，即节省了药量，又节省了厂用电，环保和经济性得到充分的体现。
经济效益方面，在2016年11月至2017年4月，J电厂两台机组同时运行时保持两机三泵的运行方式，两台机组真空均达到了-96.49kpa的优秀值。按单台循泵运行电流280A计算，每年1个月可以满足两机两泵的运行条件，6个月满足两机三泵运行条件，假如2台机组各启停1次，厂用电成本按0.26元/kWh计算，可以实现的经济效益如下：
（1）两机两泵运行方式：每天节约280A*6.3KV*0.26元/KWH*2台循泵*24小时=22014元；（2）两机三泵运行方式：每天节约280A*6.3KV*0.26元/KWH=11007元；（3）机组每启动一次期间节省：280A*6.3KV*0.26元/KWH*8小时=3669元；（4）机组每停运一次期间节省：280A*6.3KV*0.26元/KWH*10天=110073元；（5）机组备用期间加药一次（10小时）节省：280A*6.3KV*0.26元/KWH*10小时*2台=9172。全年节省的效益为：22014*30+11007*180+（3669+110073+9172）*2=288.75（万元）。
4结语
实施循环水扩大单元制改造后，可根据循环水进口温度和机组负荷来选择循环水系统运行方式，适应性强。可实现冬季期间两机两泵运行，春秋季节两机三泵运行，其他月份两机四泵运行，达到降低循环水泵耗电率的目的。按单台循泵运行电流280A、每年1个月可以满足两机两泵的运行条件，6个月满足两机三泵运行条件、两台机组各启停1次、厂用电成本按0.26元/kWh等条件测算，全年节省的效益达到288万元。而且机组停运后本机循环水系统加药保养实现与邻机的循环水系统加药同步进行，即节省了药量，又节省了厂用电，环保和经济性得到充分的体现。值得火电机组实施循环水系统节能改造时借鉴。
参考文献：
[1]张善达等.带尾水电站母管制循环水系统优化运行的研究[J].汽轮机技术,2004,46(3):220~225.
[2]柯昭.循环水系统单元制与母管制切换运行的技术改造[J].华电技术,2014,36(5):28-29.
作者简介：薛智，男，1974年10月生，籍贯广西梧州。工程师，从事火电厂生产技术管理工作，现任广东珠海金湾发电有限公司生技分部主任。
侯剑雄，男，1975年5月生，籍贯广东韶关。高级工程师，从事火电厂运行技术管理工作，现任广东珠海金湾发电有限公司运行部集控分部主任。