S109E燃气-蒸汽联合循环机组冷却塔风机运行时间优化刘光涛

S109E燃气-蒸汽联合循环机组冷却塔风机运行时间优化刘光涛
发布时间：2021-10-30T01:52:42.588Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：刘光涛[导读] 针对深圳钰湖S109E燃气-蒸汽联合循环日启停调峰机组的实际情况，分析冷却塔风机运行时间
深圳钰湖电力有限公司深圳 518111摘要：，并通过对冷却塔风机运行时间的改进来节省冷却塔风机的电耗，降低厂用电率。

关键词：冷却塔风机、燃气-蒸汽联合循环、耗电量、优化
1．引言
深圳钰湖安装有两套PG9171E燃气-蒸汽联合循环机组，汽轮机型号为N60-5.6/0.56/527/255，为纯凝式汽轮机，采用闭式循环冷却，冷却风机为七台型号为LF92111B螺旋桨风机。

如图1-1所示。

图1-1 循环水工艺流程
冷却塔风机电机是我厂高压电机设备，每台单机的功率额定值为200kW，共1400 kW，是我厂耗能第二大设备，它的使用情况直接影响到我厂的厂电用电量、厂用电率和耗水量，对冷却塔风机运用得恰到好处，将能取得到很好的降能效果。

2．冷却塔风机操作时间优化可行性分析根据测算，我厂单台冷却塔风机运行中每小时实际耗电量约为169度，耗水量约为44吨。

而我厂汽机设计真空为95KPa，深圳的天气是从每年的3月至11月份环境温度均比较高，机组运行时达不到设定的真空度，在这些月份一套机运时要保持四台冷却塔风机运行，两套机运行时需七台冷却塔风机全部运行。

经调查我厂各值基本操作是启机时投入汽机旁路后才根据实际情况依次投入各台冷却塔风机，而停机过程中则是汽机打闸后根据机组运行套数停运相应台数的冷却塔风机。

也就是说，机组运行时间决定了冷却塔风机运行时间，机组运行套数决定了冷却塔风机运行台数。

另外，在深圳每年12月至次年2月份天气较凉的这段时间中，由循环水温度较低，机组运行时真空大部分时间会超过设计值，而这一阶段冷却塔风机的运行情况基本上是汽轮机凝汽器真空高于汽机设计真空时仍保留3台冷却塔风机运行，由于汽机真空高过设计真空度时运行的机组仍继续提高真空来运行，此时损耗的功率可能会超过机组增加的功率，造成汽机效率降低，结果反而并不经济。

通过我厂冷却塔风机运行的实际情况可以得出，环境温度的变化和冷却塔风机的运行时间是影响冷却塔风机耗能高低的首要原因，依据环境温度的改变来减少冷却塔风机的运行时间和使用台数，这种降低冷却塔风机能耗的优化方法是具有可行性的。

3．优化冷却塔风机运行时间的方法及试验结果（1）在每年的3月至11月环境温度高时，以不影响到汽机真空为前提，缩短风机运行时间，从而减少风机耗能。

机组停机过程中，利用循环水池容积大和机组负荷下降的特点，在值长发停机令前5分钟停止相应台数的冷却塔风机运行，不会影响到凝汽器真空变化，可节省冷却塔风机运行时间，如表3-1所示。

表3-1 提前停冷却塔风机后真空变化情况
时间
08.12
23：
15
08.12
23：
20
08.12
23：30
08.13
23：15
08.13
23：20
08.13
23：30
08.14
23：15
08.14
23：20
08.14
23：30
操作内容
停
#1、#2、
#5、#7风
机
机组
点停
汽机
解列
停
#1、#2、
#5、#7风
机
机组
点停
汽机
解列
停
#1、#2、
#5、#7风
机
机组
点停
汽机
解列
真
空
（kpa）
93.6693.5893.5693.7693.6493.5693.8693.6493.96
减
少时间
（分
钟）
151515
提前5分钟停运冷却塔风机后至机组打闸前真空并未下降，未影响到机组真空，减少了冷却塔风机运行时间，降低了冷却塔风机耗电量。

（2）单套机组运行，减少冷却塔风机运行台数，从而降低风机耗能。

环境温度（即燃机进气温度）14℃时三台冷却塔风机运行，燃机负荷116.6MW，汽机负荷64.78MW，凝汽器循环水进口温度20.38℃，出口温度28.68℃，真空96.62kpa。

此时停运其中一台冷却塔风机，保持另两台运行，一个小时后抄实验数据如下：燃机负荷116.4MW，汽机负荷64.65MW，凝汽器循环水进口温度23.55℃，出口温度30.82℃，真空96.53kpa。

重新启动第三台冷却风机，一个小时后抄实验数据如下：燃机负荷116.4MW，汽机负荷64.76MW，凝汽器循环水进口温度20.78℃，出口温度28.36℃，真空96.63kpa。

由此可以得出停一台风机后损失的负荷为0.13MW，而一台冷却塔风机运行时消耗的电量为0.169MW，损失的负荷为0.13-0.169=－0.039MW，即节省了0.039MW的电量。

如表3-2所示。

表3-2停运一台冷却塔风机后参数对比（环境温度14℃）
时间
风
机台数
燃机
负荷MW
汽机
负荷 MW
凝汽
器真空度
循环
水进口温
度℃
循环
水出口温
度℃
11：
00
3116.664.7896.6220.3828.68
12：
00
2116.464.6596.5323.5530.82
13：
00
3116.464.7696.6320.7828.36
由表3-2可以看出，单套机组运行，环境温度在14℃时保持两台冷却塔风机运行较三台冷却塔风机运行时机组降低的功率小于单台风机的损耗功率。

可见，此时保持两台风机运行是经济的，且对于厂用电率来说是，降低是可观的。

减少的厂用电率=单台风机功率÷发电功率：
0.169÷（116.78＋64.76）=0.00093≈0.1％，
可以降低厂用电率0.1个百分点。

毋容置疑，当环境温度低于14℃时，保持两台冷却塔风机运行，汽机负荷的损失将会更少，厂用电率的降低将更加明显。

单套机组运行时保持两台冷却塔风机运行是经济且可行的。

4.优化后产生的经济效益
（1）从表3-1中可以得出，在值长发停机令前5分钟停止相应台数的冷却塔风机运行可以节约的厂用电量和水量如表4-1所示。

表4-1 停机前5分钟停运冷却塔风机节约的电量和水量
风机每小时耗电量（度）
停
风机台
数
停
风机时
间（分
钟）
节
省厂电
量
（度）
169415169
风机每小时耗水量（方）
停
风机台
数
停
风机时
间（分
钟）
节
省水量
（方）
4441544
每次停机可以节省169度电、44
方水
去年3月至11月我厂机组运行天数一套机为133天，两套机为76天，可计算出节约厂用电量和水量如表4-2所示。

表4-2 去年3月至11月总共节约的电量和水量
机组运行套数
风
机运行
台数
每次
停机每台
风机可节
省电量
（度）
机
组停
机次数
每
次停机
每台风
机可节
省水量
（方）
总节
省电量
（度）
总节
省水量
（方）
一
套机组
运行
442.2513311224475852
两
套机组
运行
742.257611224475852
总计4489411704
去年3月至11月共节省厂用电44894度、水11704方
前年12月至去年2月我厂机组运行天数一套机为47天，两套机为5天，可计算出节约厂用电量和水量如表4-3所示。

表4-3 前年12月至去年2月总共节约的电量和水量
机组运行套数
风
机运行
台数
每次
停机每台
风机可节
省电量
（度）
机
组停
机次数
每
次停机
每台风
机可节
省水量
（方）
总节省
电量（度）
总节
省水量
（方）
一套机组运行
342.2547115957.251551
两套机组运行
642.255111267.5330总计7224.751881前年12月至去年2月共节省厂用电7224.75度、水1881方
由以上数据可以得出，去年整个年度提前停运冷却塔风机共计节省厂用电量52118.75度，水量13585吨，折合人民币约为6万元。

（2）由表3-2及上述所做分析试验可以看出，环境温度低于14℃时，保持两台冷却塔风机运行是经济、可行的。

上年度我厂机组单套机全天环境温度低于14℃运行天数为18天，共计284.96小时。

根据现有试验数据估算采取折中的办法，三台风机改两台风机运行后减少的负荷为单台风机所消耗的功率的一半，经计算，上年度机组在环境温度低于14℃运行时所节省的厂用电量为每小时少消耗的功率×小时数=169÷2×284.96=24079度，所节省的水量为每小时节约用量×小时数=44.5×284.96=12680吨由以上数据可以得出，去年机组在环境温度低于14℃运行时，共计节省厂用电量24079度，水量12680吨，折合人民币约为4万元。

综上所述，按照上述方法对冷却塔风机运行时间和台数进行优化，全年可为公司节约厂用电量76827.75度，水量26265吨，折合经济效益约为10万元。

5.结论
实行启停冷却塔风机优化后，减少了冷却塔风机运行时间，降低了厂用电率和耗水率，提高了经济性，而且减少了设备维护的工作量，延长了设备的使用寿命，更是减少了运行人员的操作量，降低了误操作的可能性。

参考文献：
[1]朱存行，《薄板烘丝机散热器蒸汽压力自动控制研究及应用》。