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大開展，一批老電廠由于發(fā)電機機組容量小運行本錢的高，投產(chǎn)時間長且對環(huán)境污染嚴重，已漸入超齡退役狀態(tài)。國家制定的淘汰小型凝汽式機組、限制小型供熱機組運行的政策，促使老電廠不得不擴大電廠消費建立規(guī)模，擴建容量大技術先進的機組，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。關鍵詞：水泵高效范圍1.概述20世紀70年代末80年代初國家花費巨資投資建立了一批50以下火力發(fā)電廠，在當時的技術經(jīng)濟條件下這些電廠發(fā)揮了骨干電源點的作用。隨著科學技術的進步與開展，大量200、300、600、900機組燃煤、燃油、燃氣電站相繼投產(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、經(jīng)濟與市場份額方面失去了竟爭的優(yōu)勢，為了企業(yè)的生存和開展，這些小火力發(fā)電廠不得不擴大電廠消費建立規(guī)模，紛紛撤除小機組改建大容量機組，迫使電廠原有循環(huán)水系統(tǒng)不斷進展更新改造。湖北長源江津熱電廠就是一家運行30多年的老廠，經(jīng)過屢次擴建改造后,擁有3X12+1XB25+2x50機組，汽輪發(fā)電機多容量孝循環(huán)水系統(tǒng)復雜。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，供水量嚴重影響凝汽器冷卻效果與汽輪機發(fā)電量。迫切需要對老電廠循環(huán)水系統(tǒng)進展改造，包括取水構(gòu)筑物、取水設備、供水系統(tǒng)等一系列設施進展合理的更新、重建。研究經(jīng)濟、合理的改造方法是本文即將討論的重點。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)因為電廠管理好、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)設計枯水位〔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)進展拋石護岸處理。電廠目前運行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組、背壓機組、抽凝式機組，因為汽輪發(fā)電機容量孝機組多、機組運行方式不同導致電廠供水系統(tǒng)相當復雜。電廠投產(chǎn)運行至今一直采用直流供水系統(tǒng)，隨著機組容量與數(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，供水量嚴重缺乏。電廠運行機組的循環(huán)冷卻水量計算見下表循環(huán)用水量表水量單位為T/H序號汽機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3462076015570810/6851075/89016072743720937按照2×12+1×B25+2×50五臺機組夏季純凝工況運行，供水系統(tǒng)計算的循環(huán)水量為274373/h；按照1×B25+2×50三臺機組夏季純凝工況運行，供水系統(tǒng)計算的循環(huán)水量為210673/h〔2×12機組報廢、停頓運行〕。目前電廠運行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)絡管與岸上2根DN1000循環(huán)水供水母管連接，2根DN900聯(lián)絡管與岸上DN1400的循環(huán)水供水管連接，DN1000與DN1400的供水母管之間設置聯(lián)絡管連通。目前根據(jù)電廠運行人員反映，囤船取水量嚴重缺乏，發(fā)電機不能滿發(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)絡管直徑偏小，出水管道流速太大，超出了水泵運行合理的流速范圍，管道水頭損失較大，能源浪費較多。水泵出水管管徑為DN600：管道流量Q=30003/h時水泵出水管流速為2.95/s，管道流量Q=50003/h時水泵出水管流速高達4.91/s。水泵出水管管徑為DN900：管道流量Q=30003/h時水泵出水管流速為1.31/s；管道流量Q=50003/h時水泵出水管流速為2.20/s。按照水工技術規(guī)定，管道流速在1.2/s-2.5/s屬于平均經(jīng)濟流速的正常范圍，超出這個流速范圍勢必引起水頭損失增加、水泵揚程增大，電動機功率增大，直接浪費電力能源。原因二:取水泵并聯(lián)數(shù)量多、水泵供水量達不到設計流量。對于一定的長江水位，由于主廠房內(nèi)汽輪機的標高不變，所有并聯(lián)水泵揚程是一樣的，此時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)運行,水泵實際出水總流量為190%單臺水泵流量，三臺同型號水泵并聯(lián)運行，水泵實際出水總流量為251%單臺水泵流量，泵實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，水泵實際出水量的折減數(shù)很大，以致水泵實際出水才能缺乏，造成供水量達不到供水系統(tǒng)的設計流量。原因三:取水泵型號不一，水泵流量、揚程變化步調(diào)不一致，存在明顯地阻滯作用。按照水泵性能曲線圖，在水泵高效運行范圍內(nèi)，長江水位越低，水泵揚程越高水泵出水流量越?。婚L江水位越高，水泵揚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)水泵在一樣的揚程下，水泵運行會移出各自的“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，運行工況會發(fā)生改變,水泵實際出水量達不到水泵額定出水量,水泵的有用功功率降低，水泵運行效率降低，從而影響總循環(huán)水量及發(fā)電機出力；因此，在滿足凝汽器機組冷卻用水量前提下，循環(huán)水取水系統(tǒng)改造重點側(cè)重于統(tǒng)一水泵型號、減少水泵運行臺數(shù)；擴大水泵出口與岸上供水母管之間聯(lián)絡管，降低管道流速，減少管道水頭損失，降低水泵運行揚程，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，從技術經(jīng)濟的角度來進步系統(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)絡管連接，1#囤船4臺24SH-18A循環(huán)水泵停頓運行。取水系統(tǒng)改造后，電廠取水以2#、3#躉船為主，按照6臺水泵運行設計(5臺32SH-19A與1臺24SH-18A)，夏、冬季水泵運行均以32SH-19A為主，只有在運行水泵事故或檢修時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)實際總流量為251%單臺水泵流量,二路循環(huán)水管道實際出流量為441%單臺水泵流量。按照32SH-19A水泵性能曲線圖，當水泵揚程為H=26.0時Q=50003/h；當水泵揚程為H=23.7時Q=54003/h,當揚程H=20.0時Q=60003/h,在夏季凝汽器循環(huán)用水最大時，水泵的揚程根本運行在20米左右，循環(huán)水泵出流量根本穩(wěn)定在55003/h-60003/h范圍,按照一樣揚程水泵流量疊加原理，循環(huán)水泵理論上供水才能將到達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總用電負荷2250K；目前2臺32SH-19A和6臺24SH-18A水泵運行電動機的總負荷為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)水泵的廠用電負荷，防止了對現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡管改造尤其是岸邊管道支架加固改造，對電廠運行不會造成很大影響。2#躉船由運行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水泵運行，降低了船體自重與船體振動，改善了船體平安運行條件。但是電廠必須新購置一條囤船，安裝三條出水聯(lián)絡管、三組鋼桁架與三個江邊管道支架。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岸處理。4.1方法二：供水系統(tǒng)按照水泵型號分開設置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水泵H=26.0時32SH-19AQ=50003/h、24SH-18AQ=25003/h；當H=23.7時32SH-19AQ=54703/h、24SH-18AQ=29503/h；當H=20.0時32SH-19AQ=60003/h、24SH-18AQ=31003/h。由于水泵型號不一，按照水泵并聯(lián)運行一樣揚程下水泵流量疊加原理，水泵實際出流量為284%單臺水泵流量，在夏季循環(huán)用水量最大時，水泵揚程根本運行在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+12四臺機組運行要求。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運行電動機的總用電負荷2800K；比目前2臺32SH-19A和6臺24SH-18A水泵運行電動機總負荷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擴大為31.2x8.5x1.8，改善船體平安運行條件。需要購置一條新船。只是2#原有水泵DN600出水管聯(lián)絡管必須全部改造為DN900聯(lián)絡管，四條出水聯(lián)絡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米鋼桁架因為鋼管自重和水重增加需要加固，江邊鋼筋混凝土支架也需要加固處理。改造聯(lián)絡管與江邊管道支架對電廠消費運行會造成影響。5技術經(jīng)濟比擬：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，減少水泵運行臺數(shù)、水泵、閥門切換次數(shù)以及廠用電負荷，同時防止了現(xiàn)有1#、2#躉船船體、出水聯(lián)絡管、岸邊管道支架改造，對電廠運行不會造成太大的影響。3#囤船船體、水泵、閥門、出水聯(lián)絡管、岸邊管道支架安裝完畢后在岸上與DN1400循環(huán)水管對接,從技術方面看可行,經(jīng)濟方面：設備與安裝費用為273萬(見預算表)。方案二：將2#躉船更換成新囤船，以1#、2#躉船取水