优化循环水系统供水方式节能分析

优化循环水系统供水方式节能分析
摘要：循环水系统是工艺生产的生命线，在各行各业的工业生产中得到普遍应用，但是目前我国循环水泵系统普遍存在能耗大，效率低的现象。

有数据显示，
我国循环水系统与国外相比，平均产品效率低于国外2% ～ 4%，平均系统运行效
率低于国外20%左右。

主要因为我国很多企业的节能意识较差，且对循环水系统
的能耗评估方法相对缺乏，对循环水系统的改造后节能效果依然很低，因为对循
环水系统的改造没有从整个系统去考虑，而只局限于单体节能方面去考虑，导致
循环水系统整体的系统运行效率得不到提高，能耗大、效率低的情况得不到有效
改善。

本文主要在分析机组循环水系统运行方式存在的不足的基础上，对循环水
用户进行了供水方式改造，对其运行方式进行了优化试验，对改造和优化后的经
济效益进行对比分析，以探索最佳的循环水系统供水方式节能的优化方法。

关键词：循环水系统；工业水；凝汽器；循环水泵；节能
降低厂用电率，减少发电成本，已成为电厂生产经营的基本策略之一。

“节能
降耗”成为各个电厂采取的对策。

在发电厂中，挖潜降耗主要方向在辅机上，锅炉辅机的引送风机、球磨机、汽轮机辅机的给水泵、循环水泵都是发电厂中的用电
大户，也是考核厂用电率的重要指标。

设备概况
大唐桂冠合山发电有限公司3号机组为超临界机组，汽轮机机组为上海汽轮
机厂有限公司生产的N670-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、三缸、四排汽、冲动式、单轴、双背压、凝汽式。

凝汽器为N-38000型形式：双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布置。

循环水系统采用开式循环单元制直流供水系统，向凝汽器、开式水系统提供冷却水，同时向净化站、生活消防系统及脱硫、输灰
系统等用户提供生产用水。

净化站系统由#1、2、3网格絮凝斜管沉淀池、#1、2
工业、消防水池、净化站综合水泵房、净化站加药间组成。

#1、2、3网格絮凝斜
管沉淀池从循环水进水管上取原水，单座沉淀池处理能力为320 m3/h，三座处理
能力共960 m3/h。

1、原系统存在问题：
循环水系统:指组成循环水流动的管路和设备,循环水泵耗功、循环水泵的工作性能、循环水管路的阻力特性都能影响循环水流量,进而影响冷端系统经济性。

在机组负荷和参数一定的条件下,凝汽器运行压力与机组功率、微增功率有着
密切的关系,而机组运行背压是由机组负荷、冷却水温度和循环水流量决定的。

在
机组负荷和冷却水温一定的条件下,机组凝汽器压力随循环水流量的改变而改变,
而循环水流量的变化直接影响到循环水泵的耗功。

3号机组循环水采用压力供水，循环水泵在2014年7月改为变频泵，需调整
凝汽器循环水的进水门开度保证净化站供水压力。

当循环水泵出口母管压力
≥0.077MPa时才能同时满足凝汽器循环冷却水量及净化站消防工业水池工作水位。

但凝汽器入口循环水压仅需0.05-0.06MPa，就能满足机组运行，造成不能合理利
用凝汽器高度形成循环水落差所产生的虹吸现象，降低循环水系统的阻力损失，
反而制约了循环泵变频运行高效节能的作用，降低循环泵能耗。

原管路系统图见
图1：
图1
1.1现场通过凝汽器循环水出口门调节造成阀门处在大阻尼工作点，使得管网能量损失过大。

1.2无法根据现场工况变化进行调整，对循环水泵开机台数、运行效率和供水量进行节能优化控制，导致能耗增加。

2、改造方案
机组循环水系统优化运行，即是为了确定在不同负荷、循环水温条件下采用
何种循环水泵运行组合方式，降低厂用电率，不但是节能降耗的重要工作，同时
也为机组的经济、稳定运行提供了保证。

为提高机组运行的经济性，对机组的循
环水系统和真空系统进行综合优化运行，根据不同循环水温和机组不同负荷，对
循环水泵运行的影响因素进行研究。

2.1现场实地调研、试验：
降循环泵电机频率试验。

缓慢将凝汽器A侧循环水出口电动门开度由26%开
至76%时，循环泵电机频率由45.45HZ降至43.5HZ，凝汽器进水压力由0.08MPa
降至0.06MPa；消防、工业水池水位持续下跌至3.5米时停止试验，恢复凝汽器
进水压力至0.080MPa后消防、工业水池水位逐渐恢复正常。

2.2改造方案
对净化站#1、2、3网格斜管沉淀池进水管道加装升压泵。

升压泵采用管道式泵，在每个网格斜管沉淀池进水管安装1台泵，共3台。

每台泵流量Q=320m3/h，扬程H=5m，功率N=11KW。

水泵可就地及在辅网DCS控制。

水泵的启停与净水
站内工业、消防水池水位连锁。

具体连锁控制要求如下：
a）净化站内1000m3清水池共2个，当2个清水池水位均达到设计高水位
3.60m时，升压泵连锁关闭
b）当清水池内任一格水池水位下降并低于2.95m水位时，水泵连锁开启向水池供水。

c）升压泵、电动阀门信号全部传至远程站。

d）升压泵的启停联锁由净水站两个水池液位共同控制。

改造后系统图见图2：
图2
3、效益
通过循环水系统优化，显著改善循环水泵与管网特性的良好匹配，提高设备
能效与系统能效，特别是厂用电方面下降显著。

改造前后参数对比
3号机组工业水池供水系技术改造后，各负荷段循环泵运行电流平均降低40A左右，按
机组年运行4000小时计算，可节省电费55.12万元。

泵能耗降低尤为显著。

从设备实际运行
的情况来看，采取优化后的系统运行方式，不但提高了机组的经济性，而且机组的安全性也
提高了。

4、结束语
电厂循环水系统采用科学运行方式及如何降低水泵电耗是关系到电厂生产安全经济运行
的关键。

在保证机组安全经济运行的前提下，制定相应的经济运行方式，寻求最佳的运行方案，才能不断提高电厂的经济效益。

通过工业水池供水系统加装升压泵改造，并改变循环水
系统的运行方式后，可以降低循环泵电流，凝汽器通过循环水出水门调节，降低节流损失。

对提高机组运行的安全性和节能降耗有借鉴作用。

参考文献
[1]汤跃,马正军,戴盛,张新鹏,黄志攀. 冷却循环水系统节能及应用[J]. 排灌机械工程学
报,2012,30(06):705-709.
[2]汪飞,刘晓鸿,万忠海,晏涛,吴扬辉,鲁锦. 超超临界汽轮机循环水系统改造及运行优化[J]. 中国电力,2015,48(03):1-5.
[3]汪家铭. 工业冷却循环水系统节能优化技术及应用[J]. 石油化工技术与经
济,2014,30(01):50-52.
[4]闫桂焕,顾昌. 变频调速技术在电厂循环水系统优化运行中的研究与节能分析[J]. 节能,2003(10):12-14+2.。