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1、盘山电厂汽机优化运行及节能改造分析摘要：国华盘山发电厂是两台500MW超临界机组，是引进的前苏联70年代设 计技术，采用的是定压运行方式，原设计带基本符合长期运行。随着中国经济的 快速发展，电力峰谷差原来越大，大型电力机组不得不参与调峰调频运行，本文 根据盘电机组的特点，参考对比国内外技术，积极探讨优化运行方式及节能改造 的可能性，提出机组优化运行方式和节能改造的可行性，并通过分析计算说明节 能效果，在保障机组安全运行条件下提高机组的运行经济性。关键词：优化运行；节能；改造1. 设备概叙1.1 设备简介 盘山电厂汽轮机为列宁格勒金属制造厂生产的 K-500-240-4 型超临界压力汽轮机，一次
2、中间再热、单轴、四缸、四排汽、凝汽式汽轮机。汽轮机本体由一个高 压缸、一个中压缸和两个低压缸组成，所有缸体均为双层结构。锅炉由俄罗斯波 道尔斯克奥尔忠尼启泽机器制造厂制造的nn-1650-25-545KT （口-76）型直流超临 界参数锅炉。汽水流程由省煤器、下辐射区I受热面、下辐射区口受热面、上辐 射区I受热面、上辐射区口受热面、汽一汽交换器、顶棚和包墙受热面、内置阀 门、I、口、皿级屏式过热器和高温过热器组成。锅炉锅炉启动旁路系统由内置 阀、启动分离器和启动扩容器组成，在启动初期锅炉带分离器运行，当负荷高于 40%额定负荷时炉转为直流运行将启动扩容器切除，分离器作为旁路运行。1.2 机组运
3、行特点 由于系统设置和原始设计的要求，为了保证锅炉受热面安全，锅炉系统最大特点是锅炉启动流量控制在750T/H左右，锅炉启动后只能采用定压运行方式（无滑压运行方式），机组启动后（DEH）运行方式为阀位控制、压力控制、远 操控制，只有在远操控制后才能转入协调方式，协调方式分为机跟炉方式、炉跟 机方式、机炉协调方式、AGC方式。汽机侧系统与主流600MW机组相比有以下 特点： 主凝结水系统布置复杂， #1、 2 低加是立式混合加热器，凝结水系统采 用的是三级六台凝结水泵，低负荷#1低加溢流运行，浪费热量。 厂用汽系统 复杂，分为高压高温和低压低温两个等级，疏水点过多，厂用汽存在浪费。 循 环冷却水
4、真空系统根据气候分为夏季和冬季运行方式，调节手段分为入口导叶调 节、上塔内外圈方式、冷却塔旁通、双机三泵与四泵方式等。但是系统设置复杂 抽真空采用射水抽气器能耗大。主机轴封系统采用一级减温，温度难以控制， 存在进冷汽冷水风险。2. 主凝结水系统分析2.1 系统特点： 凝结水系统设置比较复杂，主要是由于#1、 2低加是立式混合加热器，凝结 水系统采用的是三级六台凝结水泵。系统流程如下：图1凝结水系统流程图 低负荷期间由于精处理压力限制和一级凝结泵振动大原因，要求控制一级凝 结泵出口母管压力0.95MPa，另外一级凝结泵没有设置再循环管路，导致机组 负荷低于350MW，#1低加处于溢流状态，导致一
5、部分热量回到凝汽器被循环冷 却水带走，导致冷端热量损失增加，另外是夏季温度高时，对凝汽器背压有一定 的影响，导致机组汽耗量有一定的影响。2.2 计算分析：根据一年统计，基本上有50%时间机组运行在低于350MW。在350MW负荷 下，溢流运行与不溢流运行参数对比， RM037 开度为52%与48%，一级凝结泵功 率分别为367KW和356KW，功耗差10KW/h，溢流量相差150-200吨/小时，#1 低加出口温度变化51C （焓值213.51kj/kg）变化到50C （焓值kj/kg 209.33kj/kg），凝汽器温度42C （焓值kj/kg 175.87kj/kg），每小时热量损耗（20
6、9.33-175.87）*150*1000=5019000kj,机组 350MW 下热耗以 8800kj/kg 计算, 另外热量转换效率以 30%计算，每小时可以节约标准煤： 5019000*30%/8800/1000=0.1711 吨，每年 2500h 计算可以节约标煤：0.1711*2500=427.75吨，折算节约购煤资金427.75*500=213877元，节约厂 用电10*2500=25000度，节约25000*0.42=10500元，一共可以节约 213877+10500=224377 元。2.3 改造建议：由于机组 2013 年供热改造后，一级凝结泵未进行变频改造，供热疏水回收至
7、 #1低加前精处理装置前，导致#1低加疏水量150t/h时，机组450MW#1低加也 处在溢流状态，导致机组的经济性变差。一级凝结泵变频改造，既可以降低煤耗也能减少凝结泵电耗。以500KW电机 改为变频费用 80 万元计算，相对低负荷节能 20%-40%凝结泵电耗计算，低负荷 节能100-150KW/h, 天低负荷300MW运行以6小时，400MW运行以3小时， 等效运行320天计算，可以节约厂用电：（150*6+100*3） *320 = 38.4万kwh， 以厂用电0.44元计算可以节约38400KWH*0.44=168960元，节约煤耗427.75吨 计算（500 元/吨计算），综合节能
8、 427.75*500+168920=382795 元，改造回收年 限： 80/38.28=2.09 年。3. 厂用汽系统分析3.1 系统特点：厂用汽系统设置比较复杂，分为高压高温和低压低温两个等级，高压高温母 管压力随负荷变化，由四段抽汽通过RQ507门后（有逆止门）正常供汽，主蒸汽 RC044作为四段热备用汽源，热段抽汽RC534接在厂用汽联络管（RQ517前）作 为启机备用汽源。高压高温厂用汽母管低负荷期间温度在280-330C，压力 0.56MPa，高负荷温度在350-380C，压力1.2MPa。低压低温母管通过两台机的 冷段减压站后（有逆止门）供汽，压力由调节门控制维持在0.5MPa
9、，温度根据流 量基本不变，母管温度在200-240C。系统流程如下：厂用汽系统流程图 现在厂用汽系统疏水大部分改为自动疏水器直接至低压疏水扩容器，热段疏 水至高排联箱。运行中疏水点比较多，另外主蒸汽RC044作为四段热备用汽源 RC603 门前疏水直接至低疏扩，另外厂用汽至小机高温汽源热备用管道疏水也有 直接排低疏扩，还有除氧器管道疏水直接排低疏扩，这些都属于高温高压汽源损 失，浪费较大。3.2 改造建议： 根据厂用蒸汽系统疏水设置存在一些浪费点，考虑疏水压力逐级利用和合理回收降低机组汽耗率，有针对性的进行系统改造，提高蒸汽利用率。改造方案一：利用现有管道阀门，将# 1、2机组RC603门前疏
10、水管道和厂用 汽至小机高温汽源热备用管道疏水增加疏水器及旁路系统直接排低疏扩，此改造 需增加四个疏水器，改造费用较高，疏水未逐级利用。改造方案二：利用现有管道特点，将#1、2 机组 RC603 门前疏水管道门前通 过节流门接至各机组低压低温母管，运行保持疏水至低疏扩门关闭。增加节流门 两个接至各机组低压低温母管，一个用于隔绝，一个用于控制流量，疏水逐级利 用。将#1、2 厂用汽至小机高温汽源热备用管道疏水增加疏水器及旁路系统，此 改造需增加 2 个疏水器，改造费用一般，疏水未逐级利用。改造方案三：利用现有管道特点，将#1、2 机组 RC603 门前疏水管道门前通 过疏水门接至各机组低压低温母管
11、，运行保持疏水至低疏扩门关闭。增加节流门 两个接至各机组低压低温母管，一个用于隔绝，一个用于控制流量。#1、2 厂用 汽至小机高温汽源热备用管道疏水增加疏水至低压汽源管路，增加节流门两个接 至各机组低压低温母管，一个用于隔绝，一个用于控制流量，同时增加厂用汽至 小机高温汽源热备用管道热工温度测点，通过观测温度测点温度调整流量保证温 度在合理范围内，达到高温高压蒸汽逐级利用，减少浪费作用。通过温度测点调 整节流阀门保证最小流量下蒸汽的有效利用。3.3 计算分析：#1机组RC603门前疏水管道为038mm, #2机为025mm，蒸汽流速以60m/s 计算，盘电机组年平均检修45天计算，每小时浪费3
12、80C蒸汽量(p=2.3948kg/m3)：Qm1=60m/s*2.3948kg/m3*3600s*0.038m*0.038m/1.128/1.128/1000=0.5870t/hQm2=60m/s*2.3948kg/m3*3600s*0.025m*0.025m/1.128/1.128/1000=0. 2541t/h每小时浪费蒸汽0.8411吨，以每年平均运行280天计算，可以节约0. 8411t/h*280 天*24 小时=5652.4 吨，此部分高温高压蒸汽进入低压低温母管，减少再热冷段供给低压低温母管蒸 汽量，提高机组中压缸做功能力，中压缸额定功率230MW，中压缸进汽流量 1296.8
13、t/h 计算，可多发电:230MW*5652.4t/1296.8t/h=1002.508MW，折合标煤 1002508Kwhx331g/Kwh/1000000g/吨= 331.83 吨。4. 循环冷却水真空系统分析4.1 系统特点：循环冷却水系统采用自然通风双曲线冷却塔，循环水正常补水由于桥水库来 通过水处理车间处理后补水；大负荷期间机组蒸发量大于2000t/h，水处理出力 不够时采用于桥水库来水直补。机组循环冷却水系统由水塔通过拦污栅后至循环 泵入口大前池、单台循环泵小前池、循环泵提压后至循环水供水母管，供水母管 管路分为两个分管进入主机凝汽器两个流道，然后回水至回水母管，回水母管分 为四路
14、至冷却塔内圈、外圈、水塔外围化冰管、水塔旁路。在供水母管设置有 #1 #2机组联络门VC1001、VC1000,两个分管进入主机凝汽器前接有工业冷却水管 路和用于两台小机凝汽器冷却的管路，工业冷却水管路用于除了凝汽器以为的辅 机设备的冷却。由于俄制机组设计落后，采用射水抽气器系统需要提压射水泵； 发电机氢冷器和励磁机空冷器冷却水也采用工业水需要提压泵，所以工业冷却水 系统设置比较庞大，设置有射水泵、氢冷泵、凝结水泵冷却水回收泵。参考现在主流设计优化工业冷却水系统，正常运行中，考虑到射水泵出口压 力在0.5MPa以上，循环水回水压力在0.12MPa，通过凝结水泵轴承冷却后完全 有富余压头回水至循
15、环水回水母管，考虑有O.IMPa压力变化，可以适当加粗凝 结水泵冷却水供水母管，提高供水能力，保证冷却效果。另外，电泵冷却水系统正常处于冷备用状态，冷却水系统一直通水至前池，相当于部分循环水再循环至前池方式，降低机组的经济性；小机抽气器VC735正 常运行时抽空气侧关闭，大量工业水也是再循环至前池方式运行，存在较大浪费， 提高了射水泵功率。系统流程如下：循环冷却水真空系统流程图4.2 改造建议： 改造建议一：根据运行情况，优化工业水系统运行方式，电泵冷备用时关闭 电泵冷却水回水电动门VC676，减少循环水再循环至前池，增加热工逻辑启动电 泵或电泵前置泵或电泵油泵需要开启电泵电泵冷却水回水电动门
16、VC676，防止出 现误操作损坏设备，平时设备热备用时开启电泵冷却水回水电动门VC676，保证 系统通畅，冷备用可以通过电泵冷却水回水电动门VC676前放水门定期排污，保 证系统良好备用。改造建议二：两台机组凝结泵冷却水通过回收泵排至工业水小前池，启停中 存在调整困难，存在外排水过程，分析凝结泵冷却水由射水泵母管取水压力等级 为0.5MPa，可以通过直接回收至循环水回水母管管道，减少运行和维护费用。利 用现有管道特点，将#1、2机组射水泵至凝结水泵冷却水供水管道由*57适当加 粗至*76，增加通流量，将凝结水泵冷却水回水管道并联后加粗分别引至循环水 回水母管A/B狈0。减少两台凝结水泵冷却水回收泵运行，节约厂用电。改造建议三：利用现有管道特点，运行中将# 1、2机组小机抽气器VC735关 闭，降低射水泵流量，降低射水泵功率，每小时可以减少厂用电50KW，同时节约循 环水量，提高机组真空
