汽轮机冷端系统节能诊断及优化技术

汽轮机冷端系统节能诊断及优化技术
马汀山 西安热工研究院有限公司
2020/1/30
主要内容
一、冷端系统概述
二、常见问题
三、冷端系统节能诊断与运行优化
四、实例分享
五、TPRI冷端系统在线诊断和运行优化装置
六、冷端系统综合治理
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一、冷端系统概述
主要任务是把从汽轮机排汽口排出的蒸汽 凝结成水，并建立与维持一定的真空度。
（6）空气在凝汽器内的聚积程度（取决于真空泵的抽吸能力）
? 真空泵工作水温度 ? 双背压凝汽器抽真空系统的布置方式
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
2.冷端系统性能影响因素
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
影响类型
tw1 Δtw
δt
一级影响因素 冷却水进口温度 冷却水流量 凝汽器热负荷 凝汽器脏污 凝汽器面积
判别指标：真空下降率 表征漏入空气流量大小， 切除抽空气设备后的真空下降率 是反映真空系统严密程度的指标。
G：漏入空气流量 空下降率
V ：真
仅能判别漏入量， 不能判别是否影响 真空及影响程度。
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3.真空泵组性能差
二、常见问题
?
真空泵工作液温度高；
?
真空泵抽吸能力低。
（1）影响空气聚 积的关键因素。
抽真空系统布置 方式是否合理？
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M M
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
1.理论依据
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
2.冷端系统性能影响因素
（1）冷却水进口温度（取决于自然条件和冷却塔冷却能力）
（2）冷却水流量
（3）凝汽器热负荷
（4）凝汽器冷却管脏污
（5）凝汽器设计特性（管束布置、冷却面积等等）
?
同比循环水泵单耗高；
?
循环水系统阻力特性。
循环水泵与循环水 系统匹配性分析
B 循环水泵保证流量、扬程和效率的评价
30
100
)
程(m 28
97
扬
26
设计流量 -扬程曲线
94
24
91
22
HG
20
A
18
88
85 额定效率
82
16 设计流量 -效率曲线
14
效率容许最小值
79
76
12
73
10
流量 -扬程曲线
空气聚积
二级影响因素 冷却塔性能 自然环境 循环水泵出力不足 循泵性能与阻力不匹配 凝汽器或循环水系统堵塞 汽轮机热耗高 凝汽器附加热负荷大 胶球清洗系统不正常 水质差、杂质多 设计面积偏小 机组真空严密性差
真空泵抽吸能力差
双背压凝汽器抽空气系统 阻力不匹配
三级影响因素
四级影响因素
漏入空气 工作水温度高
工作水冷却系统性能差 工作水的冷却水温度高
工作水流量低
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
（1）冷却水进口温度的影响
冷却水进口温度与端差的关系
?取水口位置不合理（直流供水冷却）；
℃) 10 差( 8
端
?冷却塔冷却能力不足；
6
4
2
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
冷却水进口温度(℃)
70
8 B
6
4
67
64
) (%
率
61 效
2
58
0
55
-2
52
流量 -效率曲线
-4
49
-6
46
-8
-10 14000
16000
QG 18000
43
40 20000
流量 (m3/h)
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二、常见问题
6.循环水泵耗电率不合理
0.9
0.85
） 0.8 %
（ 率
0.75
电 耗 0.7
泵
水 0.65
600
W
M
，
荷 负
540
组
机
480
420
双速循环水泵运行优化结果
两泵高速
一高一低
两机三高
360
300 5
单泵低速
10
15
运行方式切换1 运行方式切换2 运行方式切换3
20
25
30
35
凝汽器循环(冷却)水进口温度，℃
10
9
）8
m
（ 化
7
变
位6
潮
水5
海
4
3
海水潮位变化Βιβλιοθήκη Baidu
10
二、常见问题
8.凝结水泵耗电率高
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冷却水温度变化1℃ 对发电煤耗影响
力(kPa)
14 12
压 器 10
汽8 凝
6
4
2
0
0
冷却水进口温度和凝汽器压力关系曲线
5
10
15
20
25
30
35
40
冷却水进口温度(℃)
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
（2）冷却水流量的影响 凝汽器冷却水温升设计值一般为8-10℃左右，冷却水流量减
?
泵组效率；
?
泵组低频振动；
?
给水泵迷宫密封用水压力；
?
杂用凝结水流量；
?
其它连锁压力。
必要的改造，降 低耗电率。
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二、常见问题
9.双背压凝汽器问题
（1）高、低压凝汽器压力差值不 明显，甚至低压凝汽器压力与高 压凝汽器压力相等； （2）低压凝汽器压力和高压凝汽 器压力不能同时达到设计值。
器
汽 凝
0.40
0.20
凝汽器热负荷增加对凝汽器压力的影响量 热负荷增加15% 热负荷增加7.5%
0.00 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 凝汽器压力(kPa)
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
（4）冷却管脏污的影响
冷却管清洁系数下降0.1 对机组发电煤耗影响
少10%，冷却水温升增加约1℃，真空降低0.24kPa-0.58kPa。
冷却水流量变化10% 对发电煤耗影响
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三、冷端系统节能诊断与运行优化
（3）凝汽器热负荷的影响
?汽轮机热耗高； ?低旁泄漏； ?小汽轮机缸效率低； ?阀门内漏严重等。
量(kPa) 1.00
加 增
0.80
力
压 0.60
环
循 0.6
0.55
0.5
耗电率过高或过 低均不经济，需 考虑最佳背压。
造成全年循环水泵在设计方式下的运行时间很短。
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二、常见问题
7.循环水泵运行方式怎么确定
?
负荷变化；
?
气温变化；
?
潮位变化（海水冷却）；
?
冷却塔性能变化；
?
煤价、电价变化。
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双速改造、增设 变频器的必要性
主要设备包括： ? 凝汽器（3） ? 循环水泵及循环水系统（4） ? 凝结水泵及凝结水系统（5） ? 真空泵及抽真空系统（6） ? 冷却塔（7） ? 管道、阀门等附件
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二、常见问题
1.凝汽器冷却管脏污
? 汽侧脏污 ? 水侧脏污
通常是指 水侧脏污
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二、常见问题
2.真空严密性差
（2）判断依据呢？
①空调机组冷却工作液
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②罗茨真空泵组
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二、常见问题
4.冷却塔冷却能力差
?
除水器：变形、失效等；
?
喷溅装置：堵塞、下盘脱落、喷水不
均等；
?
填料：结垢、堵塞、破损等；
?
配水槽（管）：开裂等。
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二、常见问题
5.循环水泵效率低
?
循环水泵运行效率低；
?
循环水泵的运行工况偏离设计工况；