在熱力發(fā)電廠中，較大的能量損失在冷端系統(tǒng)，其性能好壞對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響非常大，而很多電廠的冷端系統(tǒng)與設(shè)計工況點(diǎn)相差甚遠(yuǎn)，存在很大的節(jié)能空間。本文通過對某電廠的冷端系統(tǒng)的各個設(shè)備性能技術(shù)分析以及水泵功能操作，進(jìn)行系統(tǒng)性優(yōu)化與改進(jìn)，充分利用冷端系統(tǒng)各個設(shè)備的性能，使機(jī)組達(dá)到更佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)能效果顯著。

1  汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)各設(shè)備的主要技術(shù)規(guī)范

a、凝汽器

凝汽器型號為N-38000-1，主要性能參數(shù)如下：

b、循環(huán)水泵

循環(huán)水泵采用長沙水泵的立式斜流泵，循環(huán)水系統(tǒng)采用帶冷卻塔的二次循環(huán)水系統(tǒng)，擴(kuò)大單元制(雙機(jī)供水系統(tǒng)之間采用聯(lián)絡(luò)管系統(tǒng)，聯(lián)絡(luò)管管徑為φ2000mm)。

循環(huán)水泵型號； 88LKXA-26；型式：濕井式、固定葉片、轉(zhuǎn)子可抽式、立式斜流泵；立式并列布置；單基礎(chǔ)支撐循環(huán)水泵性能參數(shù)：

c、冷水塔

冷水塔面積為9000m2，自然通風(fēng)，循環(huán)水干管管徑為3000mm，設(shè)計循環(huán)水流量為64800t/h；帶十字擋風(fēng)墻。

淋水填料采用聚氯乙烯改性塑料片制成，波型為雙S波；淋水板外形規(guī)格為1000×500×500mm、1000×400mm，片距30mm，片材厚度為0.40(±0.03)mm，每立方米組裝體質(zhì)量約為20kg/m3；淋水填料的組裝高度為0.8m、1.0m、1.2m，由塔中心向外分別布置。

噴濺裝置采用西安院技術(shù)的TP-Ⅱ型噴嘴組，與配水管聯(lián)接采用耳邊接頭，材質(zhì)為ABS工程塑料。

塔芯頂端加一PVC除水器，采用160—45型改性聚氯乙烯塑料，弧片形狀為等厚兩邊卷邊，長度1000mm，片厚0.8±0.1mm。

d、水環(huán)真空泵

抽真空系統(tǒng)采用串聯(lián)式，每臺機(jī)組配備三臺真空泵，設(shè)計是兩用一備。

水環(huán)真空泵采用廣東佛山水泵廠的產(chǎn)品，型號是改進(jìn)型2BW4353-OEK4，不配備大氣噴射器；其性能參數(shù)如下：

2  冷端設(shè)備性能分析及改進(jìn)思路

冷端設(shè)備性能重要的指標(biāo)有兩個：

一是凝汽器的真空，另一個指標(biāo)是循環(huán)水泵電耗。另外從熱力系統(tǒng)角度考慮凝結(jié)水過冷度也是一個重要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。凝汽器本身是個換熱器，評價其性能優(yōu)劣重要指標(biāo)是凝汽器端差。要想獲得更佳真空，主要措施是降低循環(huán)水溫度和降低凝汽器端差。對于循環(huán)水泵電耗，主要是考慮循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行。

在設(shè)計階段，結(jié)合東汽廠600MW級汽輪機(jī)末級葉片特點(diǎn)及本地的水文條件，凝汽器背壓選為5.2 kPa（a）[LP/HP  4.6/5.8 kPa（a）]。凝汽器循環(huán)倍率按60計算，凝汽器理論計算面積為30000m2，加10%裕量后設(shè)計面積為33000m2；在后來的優(yōu)化設(shè)計中，經(jīng)過技術(shù)研討及經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析，結(jié)果選定凝汽器面積為38000m2，這一點(diǎn)在日后運(yùn)行中經(jīng)濟(jì)效益得到明顯體現(xiàn)，凝汽器面積增加端差明顯減小，實(shí)際運(yùn)行中比部分其它600MW級機(jī)組的36000m2凝汽器真空要好0.2～0.3KPa。

為了**凝汽器端差達(dá)到優(yōu)值，我們采取了一系列措施，主要有定期采用高壓大流量清洗方式清洗凝汽器換熱管；盡可能提高凝汽器真空嚴(yán)密性；嚴(yán)格按制循環(huán)水水質(zhì)，**凝汽器換熱管不結(jié)垢污；膠球系統(tǒng)24小時不間斷地投入運(yùn)行；**主機(jī)水環(huán)真空泵的出力等。

降低循環(huán)水溫度主要**冷水塔性能達(dá)到更佳，為此我們也采取了一系列的措施，主要有在填料與水泥支撐梁之間增加一個玻璃鋼托架；控制水塔進(jìn)水水質(zhì)；定期清理水塔沉積物；定期檢查填料噴嘴等有無損壞；水塔流量是否分配均勻等。

為了經(jīng)濟(jì)調(diào)度循環(huán)水泵，降低循環(huán)水泵電耗，我們請西安熱工研究院對冷端系統(tǒng)進(jìn)行性能診斷及優(yōu)化試驗(yàn)。西安院根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提供了機(jī)組不同負(fù)荷和不同循環(huán)冷卻水溫度下循環(huán)水泵的運(yùn)行方式和機(jī)組運(yùn)行背壓。根據(jù)西安院的循環(huán)水泵性能試驗(yàn)和循環(huán)水系統(tǒng)阻力特性試驗(yàn)，我們對循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行雙速改造。

3  冷端系統(tǒng)優(yōu)化方案與改進(jìn)措施

a、凝汽器

為了**凝汽器端差，每年停機(jī)檢修期間請專業(yè)的清洗隊(duì)伍對凝汽器進(jìn)行高壓大流量沖洗。至高清洗壓力可達(dá)40 MPa，清洗后凝汽器換熱管內(nèi)壁可見金屬本色。這大大降低換熱管的水側(cè)傳熱熱阻，降低了凝汽器端差。

為了降低汽側(cè)傳熱熱阻，我們盡可能的提高凝汽器的真空嚴(yán)密性。為了**真空嚴(yán)密性，在日常運(yùn)行中，我們采用氦質(zhì)譜檢漏儀，對容易漏空的地方進(jìn)憲定期檢查，容易漏空的主要地方有：小機(jī)排汽管的人孔門、防爆門；小機(jī)缸體下部的軸封回汽管法蘭；小機(jī)排汽管法蘭；七八號低加水位計法蘭；凝汽器水位計；高低壓疏水?dāng)U容器人孔門法蘭；四級低加的事故疏水閥后管道法蘭；主機(jī)軸封回汽管；給水泵密封水回水水封系統(tǒng)；與凝汽器汽側(cè)直接相連的放水放汽門；低壓缸防爆膜等等。對于軸封回汽管是否內(nèi)漏也可通過對比軸加風(fēng)機(jī)電流進(jìn)行輔助判斷，并在停機(jī)檢修時進(jìn)入低壓缸內(nèi)部檢查進(jìn)一步確認(rèn)漏空與否。在每次停機(jī)檢修期間，對凝汽器進(jìn)行灌水查漏，查找到的漏點(diǎn)進(jìn)行及時處理，確保灌水查漏后無漏水的地方。經(jīng)過近兩年的努力，兩臺機(jī)組的真空嚴(yán)密性達(dá)到非常好的水平，下表是值長日志的記錄：

化學(xué)人員對循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，循環(huán)水濃縮倍率控制低一些，并合理使用阻垢劑，**了凝汽器換熱管不結(jié)垢，并合理殺菌，減少換熱管內(nèi)壁的泥垢，這都對凝汽器端差產(chǎn)生非常重要的正面效果。

另外，膠球系統(tǒng)24小時不間斷運(yùn)行。膠球采用上海達(dá)極的中硬度球，每月定期補(bǔ)換新球，這能很好的清除凝汽器換換熱管內(nèi)壁的泥垢。大大降低凝汽器水側(cè)傳熱熱阻。

為了**凝汽器凝結(jié)水過冷度盡可能的小，凡是進(jìn)入凝汽器的各種疏水嚴(yán)格按系統(tǒng)設(shè)計走管路，進(jìn)入凝汽器的接口全部位于熱井水位以下，以充分利用疏水的熱量，以此來降低凝結(jié)水過冷度。

b、水環(huán)真空泵

水環(huán)真空泵的主要功能是抽走凝汽器汽側(cè)的不凝結(jié)氣體，以此來達(dá)到降低汽側(cè)傳熱熱阻目的。所以水環(huán)真空泵的抽氣能力要求較高。為了增加真空泵的抽氣能力，我們對水環(huán)真空泵進(jìn)行了改造。真空泵換熱器增加了一路中央空調(diào)的冷凍水，因其水溫低，大大增加了真空泵的抽吸能力。另外，不配備大氣噴射器，因?yàn)樵黾哟髿鈬娚淦骱螅婵毡媒M的抽氣能力只大氣噴射器的抽氣能力，而大氣噴射器的抽氣能力遠(yuǎn)低于水環(huán)真空泵。

另外，因兩臺機(jī)組的真空嚴(yán)密性非常好，我們對真空泵進(jìn)行節(jié)能雙速改造，轉(zhuǎn)速由590rpm降至490rpm，日常運(yùn)行中，每臺機(jī)組只需要轉(zhuǎn)一臺低速真空泵即可。因真空泵轉(zhuǎn)速低，這對泵的汽蝕情況有了很大的改善。

c、冷水塔

2009年8月份我們請西安熱工院做冷卻塔性能試驗(yàn)，經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)冷卻塔冷卻幅高與設(shè)計值相比大2℃左右，冷卻塔水溫降與設(shè)計值相比小3℃左右。結(jié)果分析冷卻塔性能差的主要原因是當(dāng)時的循環(huán)水水質(zhì)差造成的。另外，冷水塔原設(shè)計有一點(diǎn)不足，填料直接放在小水泥支撐梁上，而水泥梁較寬，達(dá)80mm，其截面積達(dá)1200m2，而整個冷水塔冷卻通風(fēng)面積才9000m2，在水質(zhì)差時小水泥支撐梁上積滿了污泥雜物等，完全不通風(fēng)，整個塔的通風(fēng)受阻現(xiàn)象較為嚴(yán)重。在幾次小修中，我們發(fā)現(xiàn)冷卻塔填料上結(jié)垢較多，由于填料片間隙遠(yuǎn)小于水泥支撐梁梁寬，當(dāng)結(jié)垢達(dá)到一定程度時，支撐梁上兩三片填料間隙沉積非常多的污泥垢，此兩三片填料間隙因污泥垢堵塞無法通風(fēng)，影響了通風(fēng)冷卻效果。為此在水泥支撐梁上安放玻璃鋼托架，托架之上再放填料，這樣增加冷卻塔的通風(fēng)冷卻面積。

化學(xué)運(yùn)行人員嚴(yán)格控制水塔進(jìn)水水質(zhì)，在夏季時水源地渾水時采取臨時預(yù)案，加強(qiáng)反應(yīng)沉淀池的加藥與排污，**水塔進(jìn)水濁度，另外增加反滲透補(bǔ)水量，以**循環(huán)水水質(zhì)要求。

每年大小修時，安排人員清理水塔沉積物，徹底清理水塔水池所有的雜物，并清理前池流道。并安排填料廠家人家全面檢查填料、噴嘴等有無損壞，并及時更換。日常運(yùn)行中定期檢查冷水塔流量是否分配均勻，并在停機(jī)時調(diào)整配水管。

d、循環(huán)水泵

為了降低循環(huán)水泵電耗，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度循環(huán)水泵，我們請西安熱工研究院對冷端系統(tǒng)進(jìn)行性能診斷及優(yōu)化試驗(yàn)。提出了機(jī)組不同負(fù)荷和不同循環(huán)冷卻水溫度下循環(huán)水泵的運(yùn)行方式、機(jī)組運(yùn)行背壓。同時進(jìn)行循環(huán)水泵性能試驗(yàn)和循環(huán)水系統(tǒng)阻力特性試驗(yàn)，并且繪制循環(huán)水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率和效率等性能曲線及循環(huán)水系統(tǒng)阻力特性曲線，根據(jù)循環(huán)水泵性能及循環(huán)水系統(tǒng)阻力特性，提出循環(huán)水泵電機(jī)雙速改造方案。

改造方案的主要內(nèi)容是：循環(huán)水泵電機(jī)是籠型異步電動機(jī)，通過用一套定子繞組在改變其接線方式后且不添置和改變?nèi)魏卧O(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)兩種速度，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵能雙速運(yùn)轉(zhuǎn)。我們請專業(yè)電機(jī)廠家把電動機(jī)在16極和18極的繞組引線全部引出，在電機(jī)中性點(diǎn)接線盒旁邊重新設(shè)置一個雙速切換的出線箱，通過改變接線端子上連接片的連接位置，即可改變電動機(jī)的極數(shù)，從而達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的，整個電氣系統(tǒng)不需變動。改造后循環(huán)水泵可實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速：370r/min和330r/min。

改造后循環(huán)水泵的運(yùn)行方式如下：

循環(huán)水泵運(yùn)行方式

循環(huán)水泵經(jīng)過雙速改造和優(yōu)化運(yùn)行方式改進(jìn)后，凝汽器真空并沒有降低的情況下，循環(huán)水泵平均每年節(jié)約電量約800萬度電。循環(huán)水泵雙速改造后，通過加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督循環(huán)水水質(zhì)，及時調(diào)整加藥方式，并24小時不間斷投入膠球系統(tǒng)，凝汽器換熱管內(nèi)部并沒有發(fā)生結(jié)垢等現(xiàn)象。說明循環(huán)水泵雙速改造非常成功。