冷端优化项目检测报告.doc

吉林省电力科学研究院 检测报告 1 吉林省电力科学研究院吉林省电力科学研究院 检测报告检测报告 超超临界超超临界 600MW600MW 机组机组 冷端优化项目检测报告冷端优化项目检测报告 吉林省电力科学研究院 长春市人民大街 133 号 2014 年 2 月 吉林省电力科学研究院 检测报告 2 报告提交日期：报告提交日期： 2014 年 2 月 15 日 工工 作作 者：者： 吉林省电力科学研究院 * * 编编 写写 者：者：* 审审 核：核：* 部门经理 吉林省电力科学研究院 批批 准：准：* 副总经理 吉林省电力科学研究院 吉林省电力科学研究院 检测报告 3 目目 录录 1. 前言前言4 2. 超超临界超超临界 600MW 机组冷端系统组成及设备规范机组冷端系统组成及设备规范5 3. 冷端优化系统的组成冷端优化系统的组成6 4. 冷端优化系统的主要功能冷端优化系统的主要功能7 5. 现场检测的主要内容及结果现场检测的主要内容及结果8 6. 结论结论12 吉林省电力科学研究院 检测报告 4 1. 前言 为了进一步提高机组的运行经济性，降低机组的供电煤耗，研究机组 冷端设备的运行特性，提高冷端设备运行的经济性，2012 年下半年，江苏 阚山发电有限公司与上海明华电力技术工程有限公司合作申请2600MW 超超临界机组闭式循环冷端优化系统研究与开发科技项目，经上海电力 股份有限公司及中国电力投资集团公司批准立项。 机组冷端设备主要包括汽轮机低压缸的末级组、凝汽器、冷却塔、循 环水泵、循环供水系统及空气抽出系统（真空泵）等。在研究这些冷端设 备性能、计算模型和运行方式的基础上，开发了 600MW 超临界机组闭式循 环冷端优化系统软件（以下简称冷端优化系统） ，该软件在电厂 EDNA 实时 数据库的基础上，完成冷端设备数据采集、存储、计算、诊断、寻优、发 布等功能，进而实现对设备的监视、管理和优化运行指导。该系统通过在 线性能计算实现对电厂 1#、2#机组冷端设备运行状态的实时监测、并将相 关指标进行统计分析、再根据优化计算结果指导冷端设备的运行。冷端优 化系统的开发，将有助于运行和专业人员分析冷端设备各项运行参数的实 际值和基准值之间的差距、原因及对策，有助于为运行和检修人员提供切 实的指导，为经济分析和决策人员提供行动的依据，从而实现冷端设备的 优化运行，并最终提高机组运行的经济性。 本项目从 2013 年初启动，到 2013 年 10 月系统上线试运行，到目前 为止系统运行稳定，很好地指导了冷端设备的运行和维护。为了客观评价 项目的应用效果，阚山发电有限责任公司委托第三方检测机构吉林省电力 科学研究院于 2014 年 2 月对本项目的实际使用情况进行了现场检测。 吉林省电力科学研究院 检测报告 5 2. 超超临界 600MW 机组冷端系统组成及设备规范 江苏阚山发电有限公司二台 600MW 超超临界机组汽轮机为引进日本三 菱技术制造超超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽凝汽式汽轮机， 型号：CCLN600-25/600/600（TC2F-48） 。汽轮机组高中压部分采用合缸结 构，低压部分采用双分流低压缸。凝汽器为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 制造的 N-33000-5，单壳体、单背压、双分流、表面式，横向布置结构, 采用从东芝公司引进的 AT 型管束排列，冷却面积：33000m2，冷却水量： 66300t/h，冷却水入口温度：21.35，凝汽器背压：0.0051MPa(a)，冷 却管总根数：21368 根，冷却管材质：TP316L，冷却管规格： 31.750.7（顶部三排及通道外侧、空冷区） ，31.750.5（主凝结区） 。 循环水系统为闭式循环，循环水泵出口至凝汽器，凝汽器排水至冷却 塔，经冷却后进入循环水泵前池再至循环水泵。每台机配置两台循泵，一 个冷却水塔，其中一台循泵可以高低速切换运行，补充水来自化学补给水， 为防凝汽器冷却水管滋生微生物和结垢，分别在循环水泵前池加入杀菌剂、 阻垢剂。循环水泵型号：88LKXB-24，型式：湿井式、固定叶片、转子可 抽式、立式斜流泵，夏季单机二台循泵运行，冬季单机单泵运行，春秋季 两机三泵运行 凝结水系统采用中压凝结水精处理系统。系统中设凝结水泵，凝汽器 热井中的凝结水由凝结水泵升压后，经凝结水精处理装置、汽封冷却器和 四级低压加热器后进入除氧器。系统采用 2100%容量的凝结水泵，一台 运行，一台备用。凝结水泵采用美国罗宾康公司新一代高压变频器，变频 吉林省电力科学研究院 检测报告 6 器为一拖二型式，利用变频器出口刀闸冷切换。当任何一台泵发生故障时， 备用泵自动启动投入运行。 每台机组共配置三台水环式真空泵，正常运行时两台运行或一台运行， 启动时三台真空泵可一起投入运行。凝汽器还设置 1 只带有水封的真空破 坏阀。真空泵为双级水环式真空泵型式：AWAMURA 200EVMA，在冷却水温 度 22条件下，最低吸入真空可以达到 4.4kPa(a)。 机组的循环水采用闭式循环，循环水经冷却塔使用冷空气进行冷却。 冷却塔塔高 150.6m，水塔面积： 9000m2，进风口高度：9.8m，集水池内 壁半径：57.8m ，喉部半径：32.8m(119.8m 标高)，塔顶出口半径： 36m(150.6m 标高)，集水池水深：2.00m。 3. 冷端优化系统的组成 冷端系统的工作原理图如下所示： 冷端优化系统主要目的是对机组冷端设备性能进行监测、优化和运行 指导，其包括漏空气量等底层测量设备、优化系统数据库（SIS 数据库和 吉林省电力科学研究院 检测报告 7 SQL SERVER 2005 数据库） 、冷端设备数据模型、服务器端应用程序、WEB 前台展示及知识库等内容。 4. 冷端优化系统的主要功能 4.1 凝汽器漏空气量的测量：通过安装于真空抽气管道上的混合气体测量 装置来测量与计算凝汽器单位时间内的漏空气量，为定量计算与分析漏入 空气对凝汽器及机组的性能影响提供了基础。 4.2 冷端设备运行性能监测及优化：通过建立凝汽器、冷却塔、真空泵、 混合气体、循环水系统的数学模型来实时计算与监测这些冷端设备的运行 性能参数，为设备的优化运行和故障诊断提供了基础。 4.3 空气浓度对凝汽器传热系数、真空及真空泵性能影响监测：分析漏入 空气量及不同真空泵运行方式时凝汽器空气浓度的变化及其对凝汽器传热 系数、真空等的影响，为凝汽器、真空泵等的变工况计算提供依据。 4.4 凝汽器真空严密性在线计算：实现了通过热力学方法在线计算凝汽器 的真空严密性，为运行人员及时监测凝汽器运行情况提供了有效的手段。 4.5 凝汽器、冷却塔变工况计算及参数预测：对凝汽器、冷却塔、真空泵 等冷端设备进行变工况计算及参数预测，为运行人员及时做出运行调节提 供依据。 4.6 循环水泵运行指导及参数预测：分析计算不同循环水泵组合运行方式 下对机组背压、机组煤耗、利润率等的影响，指导运行人员选用最经济的 循泵运行方式。 4.7 真空泵运行指导及参数预测：分析计算不同真空泵组合运行方式下对 机组背压、机组煤耗、利润率等的影响，指导运行人员选用最经济的真空 吉林省电力科学研究院 检测报告 8 泵运行方式。 4.8 凝汽器背压损失原因分析及优化：分析计算造成凝汽器背压损失的原 因，并综合分析冷端设备性能对凝汽器背压的影响，为提高凝汽器运行背 压提供了建议和方向。 4.9 冷端设备故障诊断：综合分析机组冷端设备的运行情况，诊断冷端设 备运行中存在的问题，及时发现故障并通知维护人员进行处理。 5. 现场检测的主要内容及结果 本次检测从 2013 年 12 月 23 日开始到 2013 年 12 月 26 日结束，共持 续 4 天，测试功能点 3 个。下边为主要的检测内容和结果： 5.1 循泵运行方式指导验证： 系统提供了不同循环水泵运行方式下的背压、循环水量、冷却水入口 温度及机组煤耗、利润等数据，运行人员可根据系统提示选择最经济的循 泵运行方式。下图为 2013 年 12 月 26 日的循环水泵运行方式给出的运行 指导建议截图： 试验当天气温较高，达 6.9 度，一般电厂冬季采用的循环水泵运行方式 吉林省电力科学研究院 检测报告 9 都是两台低速泵的母管方式运行，而冷端优化系统给出的建议是二低一高 的循泵运行方式。试验采取了在两台低速循环水泵的基础上再加开一台高 速泵，用两低一高的方式运行，试验前后数据如下： 工况循泵运行方式背压 kPa循环水流量 t/h循泵功率 kW循环水温度 检测前母管制二台高速 6.9437505294420.77 最优工况预测值母管制二高一低 6.2948238412821.73 最优工况检测结果母管制二高一低 6.3449501406821.65 从试验结果可看出，在采用两低一高的循环水泵运行方式后，循泵功 率上升了 3380-1997=1383kW,而凝汽器背压下降了 6.05-5.57=0.48kPa,比 冷端优化系统预测的稍小，但在扣除机组功率的影响因素后，还是比较接 近的。说明在冬季采用两台低速泵不一定就是最经济的运行方式，而与环 境温度关系比较大。通过试验，证明了冷端优化系统的循环水泵运行方式 参数预测和运行指导是可行的。试验过程中冷端各主要参数的变化示意图 如下： 5.2 真空泵运行方式指导验证： 系统提供了不同真空泵运行方式下的背压、漏空气量、空气浓度及机组 煤耗、利润等数据，运行人员可根据系统提示选择最经济的真空泵运行方 吉林省电力科学研究院 检测报告 10 式。 由于 2 号机组漏空气量比较大，故在做实验前 2 号机组为 2 台真空泵 运行。为了验证，于 12 月 23 日凌晨和 12 月 24 日凌晨分别进行了两次试 验，试验内容分别为真空泵切换为 1 台和 3 台泵运行，与当前 2 台破空泵 的运行方式进行比较，试验情况如下： 1、真空泵运行方式试验一： （1）试验内容：真空泵运行方式由 2 台切换为 3 台运行。 （2）试验时间：2013 年 12 月 23 日 0：0007：00 （3）试验前优化系统对真空泵的运行建议： 下图为 2013 年 12 月 23 日现场试验前真空泵运行方式给出的运行指 导建议截图，目前为 2 台真空泵运行，系统给出的优化建议是开 1 台真空 泵煤耗会增加 1.25g，背压下降 0.48kPa,而开 3 台真空泵凝汽器背压能提 高 0.16kPa,煤耗会下降 0.20g。 （4）试验过程： 在保持机组出力基本稳定的前提下，把 2 号机三台真空泵全开，与两 吉林省电力科学研究院 检测报告 11 台真空泵运行时情况进行比较，试验结果如下： 试验时间试验内容试验前背压试验稳定工况后背压 12 月 23 日 00：0007：002 台真空泵运行 方式切换为 3 台 运行 4.47kPa4.26kPa 从试验结果可看出，在 2 号机组从 2 台真空泵运行方式切换到 3 台泵 运行方式后，真空提高了： 4.47-4.26=0.21(kPa) 扣除机组负荷变化的影响，说明在当前运行情况（漏空气量较大）下， 开三台真空泵可以提高凝汽器背压，运行经济性更高。 （5）试验结果数据优化系统截图： 说明：2013.12.23 日实验，真空泵由 2 台变为 3 台运行，功率由 216kW 到 325kW,期间机组功率基本保持稳定，凝汽器背压由 4.47kPa 提高 到 4.26kPa,提高了 0.21kPa 2、真空泵运行方式试验二： （4）试验内容：真空泵运行方式由 2 台切换为 1 台运行。 吉林省电力科学研究院 检测报告 12 （5）试验时间：2013 年 12 月 24 日 0：0007：00 （6）试验前优化系统对真空泵的运行建议： 下图为 2013 年 12 月 24 日现场试验前真空泵运行方式给出的运行指 导建议截图，目前为 2 台真空泵运行，系统给出的优化建议是开 1 台真空 泵煤耗会增加 0.61g，背压下降 0.37kPa,而开 3 台真空泵凝汽器背压能提 高 0.08kPa,煤耗会下降 0.05g。 （4）试验过程： 在保持机组出力基本稳定的前提下，把 2 号机只开 1 台真空泵，与两 台真空泵运行时情况进行比较，试验结果如下： 试验时间试验内容试验前背压试验稳定工况后背 压 12 月 24 日 00：0007：00 2 台真空泵运 行方式切换为 1 台运行 5.08kPa5.51kPa 从试验结果可看出，在 2 号机组从 2 台真空泵运行方式切换到 1 台泵 吉林省电力科学研究院 检测报告 13 运行方式后，真空下降了： 5.51-5.08=0.43(kPa) 扣除机组负荷变化的影响，说明在当前运行情况（漏空气量较大）下， 开一台真空泵会使凝汽器背压大幅下降，机组运行经济性降低。 （5）试验结果数据优化系统截图： 说明：2013.12.24 日实验，真空泵由 2 台变为 1 台运行，功率由 215kW 到 112kW,期间机组功率基本保持稳定，凝汽器背压由 5.08kPa 下降 到 5.51kPa,下降了 0.43kPa。 从上述两次试验可看出，优化系统给出的真空泵运行方式的参数预测 和运行指导建议是与试验结果相符的，可以用于平时的真空泵运行方式指 导。 5.3 凝汽器真空严密性在线计算验证： 系统提供了真空严密性的历史及实时运行计算数据，2013 年 12 月 25 日，冷端优化系统真空严密性的计算结果为 2 号机真空严密性为 吉林省电力科学研究院 检测报告 14 269Pa/min,停真空泵，进行真空严密性试验验证，试验数据如下： 工况负荷(MW)真空试验时间 1482.31-95.74 14：20：34 2483.27-95.55 14：21：34 3482.19-95.28 14：22：34 44