老電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造方法

老電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造方法摘要：隨著電力市場容量的擴(kuò)大開展，一批老電廠由于發(fā)電機(jī)機(jī)組容量小運(yùn)行本錢的高，投產(chǎn)時(shí)間長且對環(huán)境污染嚴(yán)重，已漸入超齡退役狀態(tài)。國家制定的淘汰小型凝汽式機(jī)組、限制小型供熱機(jī)組運(yùn)行的政策，促使老電廠不得不擴(kuò)大電廠消費(fèi)建立規(guī)模，擴(kuò)建容量大技術(shù)先進(jìn)的機(jī)組，最終使老電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造迫在眉睫，市場前景可期。關(guān)鍵詞：水泵高效范圍1.概述20世紀(jì)70年代末80年代初國家花費(fèi)巨資投資建立了一批50以下火力發(fā)電廠，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下這些電廠發(fā)揮了骨干電源點(diǎn)的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與開展，大量200、300、600、900機(jī)組燃煤、燃油、燃?xì)怆娬鞠嗬^投產(chǎn)，更大規(guī)模的水利工程與核電站份份上馬，那些昔日建成的火力發(fā)電廠無任在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與市場份額方面失去了竟?fàn)幍膬?yōu)勢，為了企業(yè)的生存和開展，這些小火力發(fā)電廠不得不擴(kuò)大電廠消費(fèi)建立規(guī)模，紛紛撤除小機(jī)組改建大容量機(jī)組，迫使電廠原有循環(huán)水系統(tǒng)不斷進(jìn)展更新改造。湖北長源江津熱電廠就是一家運(yùn)行30多年的老廠，經(jīng)過屢次擴(kuò)建改造后,擁有3X12+1XB25+2x50機(jī)組，汽輪發(fā)電機(jī)多容量孝循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)雜。夏季所需循環(huán)冷卻水量越來越大,然而江邊取水才能卻未得到改善，供水量嚴(yán)重影響凝汽器冷卻效果與汽輪機(jī)發(fā)電量。迫切需要對老電廠循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)展改造，包括取水構(gòu)筑物、取水設(shè)備、供水系統(tǒng)等一系列設(shè)施進(jìn)展合理的更新、重建。研究經(jīng)濟(jì)、合理的改造方法是本文即將討論的重點(diǎn)。2.電廠水源長源江津熱電廠位于湖北省沙市市長江邊的外灘上臨長江而建，間隔城市中心約5公里，80年代曾經(jīng)因?yàn)殡姀S管理好、廠區(qū)綠化率高被電力系統(tǒng)命名為花園式電廠。長江河道在廠址附近形成了較大的水流微彎段，電廠在微彎段的凹岸，而且取水口位置處河岸岸坡大于30度靠近主水流，長江主流水量豐沛水源變幅較大，長江高、低水位相差15米左右。長江最高洪水位〔頻率P=1%〕42.972米(黃海高程)設(shè)計(jì)枯水位〔頻率P=97%〕為28.652米(黃海高程)電廠采用浮船取水方式取長江水源，取水泵布置在躉船的甲板上，在河岸邊建有井字形混凝土支架，水泵出水管與岸上固定循環(huán)水管采用鋼桁架搖臂聯(lián)絡(luò)管膠管式活動連接。為了保證供水系統(tǒng)的可靠性和平安性，在取水河岸的岸坡的一定范圍內(nèi)進(jìn)展拋石護(hù)岸處理。電廠目前運(yùn)行1#、2#兩條鋼制躉船，其中1#躉船上裝有4臺24SH-18A循環(huán)水泵，2#躉船上裝有2臺24SH-18A和兩臺32SH-19A總計(jì)8臺循環(huán)水泵。3.囤船取水現(xiàn)狀湖北長源江津熱電廠如今擁有三類小型凝汽式機(jī)組、背壓機(jī)組、抽凝式機(jī)組，因?yàn)槠啺l(fā)電機(jī)容量孝機(jī)組多、機(jī)組運(yùn)行方式不同導(dǎo)致電廠供水系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。電廠投產(chǎn)運(yùn)行至今一直采用直流供水系統(tǒng)，隨著機(jī)組容量與數(shù)量增加電廠夏季所需循環(huán)冷卻水量越來越大，然而江邊取水才能卻未得到改善，供水量嚴(yán)重缺乏。電廠運(yùn)行機(jī)組的循環(huán)冷卻水量計(jì)算見下表循環(huán)用水量表水量單位為T/H序號汽機(jī)型號凝汽量凝汽器用水量空氣冷卻器油冷卻器工業(yè)用水總計(jì)用水量夏季冬季夏季冬季#331-12-24627602070200/75225/4031852185#531-12-24627602070200/75225/4031852185#7B25-90/10370238120718151815#850-90/131509000675012030620096267376#950-90/131509000675012030620096267376合計(jì)3462076015570810/6851075/89016072743720937按照2×12+1×B25+2×50五臺機(jī)組夏季純凝工況運(yùn)行，供水系統(tǒng)計(jì)算的循環(huán)水量為274373/h；按照1×B25+2×50三臺機(jī)組夏季純凝工況運(yùn)行，供水系統(tǒng)計(jì)算的循環(huán)水量為210673/h〔2×12機(jī)組報(bào)廢、停頓運(yùn)行〕。目前電廠運(yùn)行1#、2#兩條鋼制躉船，1#躉船安裝4臺24SH-18AQ=30003/hH=23水泵，2#躉船分別安裝2臺24SH-18A與2臺32SH-19〔Q=50003/hH=26〕水泵。24SH-18A水泵出水管管徑為DN600，32SH-19水泵出水管管徑為DN900。其中6根DN600聯(lián)絡(luò)管與岸上2根DN1000循環(huán)水供水母管連接，2根DN900聯(lián)絡(luò)管與岸上DN1400的循環(huán)水供水管連接，DN1000與DN1400的供水母管之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)管連通。目前根據(jù)電廠運(yùn)行人員反映，囤船取水量嚴(yán)重缺乏，發(fā)電機(jī)不能滿發(fā)的。供水缺乏與發(fā)電量之間的矛盾夏季顯得尤為突出。那么是什么原因造成供水量缺乏呢？我們還是從系統(tǒng)上分析。原因一:水泵出水管與岸上母管之間的聯(lián)絡(luò)管直徑偏小，出水管道流速太大，超出了水泵運(yùn)行合理的流速范圍，管道水頭損失較大，能源浪費(fèi)較多。水泵出水管管徑為DN600：管道流量Q=30003/h時(shí)水泵出水管流速為2.95/s，管道流量Q=50003/h時(shí)水泵出水管流速高達(dá)4.91/s。水泵出水管管徑為DN900：管道流量Q=30003/h時(shí)水泵出水管流速為1.31/s；管道流量Q=50003/h時(shí)水泵出水管流速為2.20/s。按照水工技術(shù)規(guī)定，管道流速在1.2/s-2.5/s屬于平均經(jīng)濟(jì)流速的正常范圍，超出這個(gè)流速范圍勢必引起水頭損失增加、水泵揚(yáng)程增大，電動機(jī)功率增大，直接浪費(fèi)電力能源。原因二:取水泵并聯(lián)數(shù)量多、水泵供水量達(dá)不到設(shè)計(jì)流量。對于一定的長江水位，由于主廠房內(nèi)汽輪機(jī)的標(biāo)高不變，所有并聯(lián)水泵揚(yáng)程是一樣的，此時(shí)凝汽器水頭損失與循環(huán)水管道損失對各水泵是一樣。但是同型號水泵并聯(lián)運(yùn)行，水泵總出水量不會按照單臺水泵出水量百分之百的數(shù)量疊加。例如：二臺同型號水泵并聯(lián)運(yùn)行,水泵實(shí)際出水總流量為190%單臺水泵流量，三臺同型號水泵并聯(lián)運(yùn)行，水泵實(shí)際出水總流量為251%單臺水泵流量，泵實(shí)際出水總流量存在一定的折減系數(shù)。由于電廠水泵并聯(lián)臺數(shù)太多，水泵實(shí)際出水量的折減數(shù)很大，以致水泵實(shí)際出水才能缺乏，造成供水量達(dá)不到供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量。原因三:取水泵型號不一，水泵流量、揚(yáng)程變化步調(diào)不一致，存在明顯地阻滯作用。按照水泵性能曲線圖，在水泵高效運(yùn)行范圍內(nèi)，長江水位越低，水泵揚(yáng)程越高水泵出水流量越?。婚L江水位越高，水泵揚(yáng)程越小水泵出水流量越大。隨著長江水位漲落改變〔夏季洪水位高、冬季枯水位低〕，水泵揚(yáng)程、流量改變，符合凝汽器冷卻水季節(jié)變化要求。但是二種異型并聯(lián)水泵在一樣的揚(yáng)程下，水泵運(yùn)行會移出各自的“水泵高效范圍〞,其工況變化步調(diào)是不一致的。大流量、高流速水泵對小流量、低流速水泵出水會造成明顯地阻滯作用，運(yùn)行工況會發(fā)生改變,水泵實(shí)際出水量達(dá)不到水泵額定出水量,水泵的有用功功率降低，水泵運(yùn)行效率降低，從而影響總循環(huán)水量及發(fā)電機(jī)出力；因此，在滿足凝汽器機(jī)組冷卻用水量前提下，循環(huán)水取水系統(tǒng)改造重點(diǎn)側(cè)重于統(tǒng)一水泵型號、減少水泵運(yùn)行臺數(shù)；擴(kuò)大水泵出口與岸上供水母管之間聯(lián)絡(luò)管，降低管道流速，減少管道水頭損失，降低水泵運(yùn)行揚(yáng)程，增加水泵供水才能，減少水泵的無用功率，節(jié)約能量。4電廠循環(huán)水系統(tǒng)改造方法基于對電廠現(xiàn)行的供水系統(tǒng)的缺陷分析，2002年我們提出了電廠循環(huán)水系統(tǒng)的幾種改造方案，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度來進(jìn)步系統(tǒng)的供水量，降低電廠的能耗。4.1方法一：統(tǒng)一水泵的型號、增加出水管的管道直徑新建一艘3#囤船，在船上安裝三臺水泵32SH-19A，躉船與岸邊固定管道支架通過三根DN900的聯(lián)絡(luò)管連接，1#囤船4臺24SH-18A循環(huán)水泵停頓運(yùn)行。取水系統(tǒng)改造后，電廠取水以2#、3#躉船為主，按照6臺水泵運(yùn)行設(shè)計(jì)(5臺32SH-19A與1臺24SH-18A)，夏、冬季水泵運(yùn)行均以32SH-19A為主，只有在運(yùn)行水泵事故或檢修時(shí)24SH-18A作為備用泵投入。5取水泵臺32SH-19A分成二路同型號水泵并聯(lián)運(yùn)行。一路管道為二臺水泵與岸上DN1000循環(huán)水母管相連,水泵實(shí)際出流量為190%單臺水泵流量,另一路管道為三臺水泵與DN1400循環(huán)水母管相連,三臺水泵并聯(lián)實(shí)際總流量為251%單臺水泵流量,二路循環(huán)水管道實(shí)際出流量為441%單臺水泵流量。按照32SH-19A水泵性能曲線圖，當(dāng)水泵揚(yáng)程為H=26.0時(shí)Q=50003/h；當(dāng)水泵揚(yáng)程為H=23.7時(shí)Q=54003/h,當(dāng)揚(yáng)程H=20.0時(shí)Q=60003/h,在夏季凝汽器循環(huán)用水最大時(shí)，水泵的揚(yáng)程根本運(yùn)行在20米左右，循環(huán)水泵出流量根本穩(wěn)定在55003/h-60003/h范圍,按照一樣揚(yáng)程水泵流量疊加原理，循環(huán)水泵理論上供水才能將到達(dá)270003/h，水泵供水才能可以滿足電廠供水要求。32SH-19A水泵配用電動機(jī)功率為450K，24SH-18A水泵配用功率為250K，工程改造后5臺32SH-19A工作泵和1臺24SH-18A備用水泵配用電動機(jī)總用電負(fù)荷2250K；目前2臺32SH-19A和6臺24SH-18A水泵運(yùn)行電動機(jī)的總負(fù)荷為2400K，工程改造后不需要增加6000Kv低壓廠變。本方案極大地改善了水泵供水才能和水泵之間互相備用條件，減少了水泵運(yùn)行臺數(shù)以及水泵、閥門之間切換次數(shù)，降低了循環(huán)水泵的廠用電負(fù)荷，防止了對現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡(luò)管改造尤其是岸邊管道支架加固改造，對電廠運(yùn)行不會造成很大影響。2#躉船由運(yùn)行2臺32SH-19A、2臺24SH-18A工作泵，改變?yōu)?臺32SH-19A工作泵與1臺24SH-18A備用水泵，減少了1臺24SH-18A水泵運(yùn)行，降低了船體自重與船體振動，改善了船體平安運(yùn)行條件。但是電廠必須新購置一條囤船，安裝三條出水聯(lián)絡(luò)管、三組鋼桁架與三個(gè)江邊管道支架。而且江邊管道支架必須作樁基處理，承臺樁必須深化河床底持力層，囤船取水范圍需做拋石護(hù)岸處理。4.1方法二：供水系統(tǒng)按照水泵型號分開設(shè)置2#取水躉船安裝4臺32SH-19A水泵，躉船與岸邊固定管道支架通過四根DN900聯(lián)絡(luò)管連接，1#囤船4臺24SH-18A循環(huán)水泵不變。1#、2#躉船8臺水泵分成二路同型號并聯(lián)運(yùn)行。一路管道為四臺24SH-18A水泵與岸上DN1000循環(huán)水母管相連，另一路管道系統(tǒng)為四臺32SH-19A水泵與DN1400循環(huán)水母管相連。按照水泵性能曲線當(dāng)水泵H=26.0時(shí)32SH-19AQ=50003/h、24SH-18AQ=25003/h；當(dāng)H=23.7時(shí)32SH-19AQ=54703/h、24SH-18AQ=29503/h；當(dāng)H=20.0時(shí)32SH-19AQ=60003/h、24SH-18AQ=31003/h。由于水泵型號不一，按照水泵并聯(lián)運(yùn)行一樣揚(yáng)程下水泵流量疊加原理，水泵實(shí)際出流量為284%單臺水泵流量，在夏季循環(huán)用水量最大時(shí)，水泵揚(yáng)程根本運(yùn)行在20米左右，總循環(huán)水流量穩(wěn)定在239123/h-258443/h范圍內(nèi)，可以滿足電廠250+B25+12四臺機(jī)組運(yùn)行要求。1#、2#躉船由2臺32SH-19A、6臺24SH-18A工作泵改變?yōu)?臺32SH-19A、4臺24SH-18A工作泵，改善了水泵供水才能和水泵互相備用條件。32SH-19A、24SH-18A水泵配用電動機(jī)功率分別為450K、250K，循環(huán)水泵改造后4臺32SH-19A和4臺24SH-18A運(yùn)行電動機(jī)的總用電負(fù)荷2800K；比目前2臺32SH-19A和6臺24SH-18A水泵運(yùn)行電動機(jī)總負(fù)荷2400K需要增加6000Kv低壓廠變400K。由于2#躉船船體上已承載了二臺32SH-19A與二臺24SH-18A水泵，要在船體上布置四臺32sh-19A水泵，船體自重由32.62噸變?yōu)?0.92噸,所以船體尺寸由原來29.4X8.0X1.8擴(kuò)大為31.2x8.5x1.8，改善船體平安運(yùn)行條件。需要購置一條新船。只是2#原有水泵DN600出水管聯(lián)絡(luò)管必須全部改造為DN900聯(lián)絡(luò)管，四條出水聯(lián)絡(luò)管布置二組鋼桁架上，保持原有鋼桁架與江邊管道支架，現(xiàn)有2米鋼桁架因?yàn)殇摴茏灾睾退卦黾有枰庸?，江邊鋼筋混凝土支架也需要加固處理。改造?lián)絡(luò)管與江邊管道支架對電廠消費(fèi)運(yùn)行會造成影響。5技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬：方案一：電廠取水以2#、3#躉船為主〔新建3#躉船，1#囤船停頓運(yùn)行〕，將極大地改善了水泵供水才能和水泵備用條件，減少水泵運(yùn)行臺數(shù)、水泵、閥門切換次數(shù)以及廠用電負(fù)荷，同時(shí)防止了現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡(luò)管、岸邊管道支架改造，對電廠運(yùn)行不會造成太大的影響。3#囤船船體、水泵、閥門、出水聯(lián)絡(luò)管、岸邊管道支架安裝完畢后在岸上與DN1400循環(huán)水管對接,從技術(shù)方面看可行,經(jīng)濟(jì)方面：設(shè)備與安裝費(fèi)用為273萬(見預(yù)算表)。方案二：將2#躉船更換成新囤船，以1#、2#躉船取水