冷端優(yōu)化項目檢測報告.doc

吉林省電力科學研究院吉林省電力科學研究院 檢測報告檢測報告 超超臨界超超臨界 600MW600MW 機組機組 冷端優(yōu)化項目檢測報告冷端優(yōu)化項目檢測報告 吉林省電力科學研究院 長春市人民大街 133 號 2014 年 2 月 報告提交日期 報告提交日期 2014 年 2 月 15 日 工工 作作 者 者 吉林省電力科學研究院 編編 寫寫 者 者 審審 核 核 部門經(jīng)理 吉林省電力科學研究院 批批 準 準 副總經(jīng)理 吉林省電力科學研究院 目目 錄錄 1 前言前言 4 2 超超臨界超超臨界 600MW 機組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范機組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范 5 3 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成 6 4 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能 7 5 現(xiàn)場檢測的主要內(nèi)容及結(jié)果現(xiàn)場檢測的主要內(nèi)容及結(jié)果 8 6 結(jié)論結(jié)論 12 1 前言 為了進一步提高機組的運行經(jīng)濟性 降低機組的供電煤耗 研究機組 冷端設(shè)備的運行特性 提高冷端設(shè)備運行的經(jīng)濟性 2012 年下半年 江蘇 闞山發(fā)電有限公司與上海明華電力技術(shù)工程有限公司合作申請 2 600MW 超超臨界機組閉式循環(huán)冷端優(yōu)化系統(tǒng)研究與開發(fā) 科技項目 經(jīng)上海電力 股份有限公司及中國電力投資集團公司批準立項 機組冷端設(shè)備主要包括汽輪機低壓缸的末級組 凝汽器 冷卻塔 循 環(huán)水泵 循環(huán)供水系統(tǒng)及空氣抽出系統(tǒng) 真空泵 等 在研究這些冷端設(shè) 備性能 計算模型和運行方式的基礎(chǔ)上 開發(fā)了 600MW 超臨界機組閉式循 環(huán)冷端優(yōu)化系統(tǒng)軟件 以下簡稱冷端優(yōu)化系統(tǒng) 該軟件在電廠 EDNA 實時 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上 完成冷端設(shè)備數(shù)據(jù)采集 存儲 計算 診斷 尋優(yōu) 發(fā) 布等功能 進而實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)視 管理和優(yōu)化運行指導 該系統(tǒng)通過在 線性能計算實現(xiàn)對電廠 1 2 機組冷端設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測 并將相 關(guān)指標進行統(tǒng)計分析 再根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果指導冷端設(shè)備的運行 冷端優(yōu) 化系統(tǒng)的開發(fā) 將有助于運行和專業(yè)人員分析冷端設(shè)備各項運行參數(shù)的實 際值和基準值之間的差距 原因及對策 有助于為運行和檢修人員提供切 實的指導 為經(jīng)濟分析和決策人員提供行動的依據(jù) 從而實現(xiàn)冷端設(shè)備的 優(yōu)化運行 并最終提高機組運行的經(jīng)濟性 本項目從 2013 年初啟動 到 2013 年 10 月系統(tǒng)上線試運行 到目前 為止系統(tǒng)運行穩(wěn)定 很好地指導了冷端設(shè)備的運行和維護 為了客觀評價 項目的應用效果 闞山發(fā)電有限責任公司委托第三方檢測機構(gòu)吉林省電力 科學研究院于 2014 年 2 月對本項目的實際使用情況進行了現(xiàn)場檢測 2 超超臨界 600MW 機組冷端系統(tǒng)組成及設(shè)備規(guī)范 江蘇闞山發(fā)電有限公司二臺 600MW 超超臨界機組汽輪機為引進日本三 菱技術(shù)制造超超臨界 一次中間再熱 單軸 兩缸兩排汽凝汽式汽輪機 型號 CCLN600 25 600 600 TC2F 48 汽輪機組高中壓部分采用合缸結(jié) 構(gòu) 低壓部分采用雙分流低壓缸 凝汽器為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 制造的 N 33000 5 單殼體 單背壓 雙分流 表面式 橫向布置結(jié)構(gòu) 采用從東芝公司引進的 AT 型管束排列 冷卻面積 33000m2 冷卻水量 66300t h 冷卻水入口溫度 21 35 凝汽器背壓 0 0051MPa a 冷 卻管總根數(shù) 21368 根 冷卻管材質(zhì) TP316L 冷卻管規(guī)格 31 75 0 7 頂部三排及通道外側(cè) 空冷區(qū) 31 75 0 5 主凝結(jié)區(qū) 循環(huán)水系統(tǒng)為閉式循環(huán) 循環(huán)水泵出口至凝汽器 凝汽器排水至冷卻 塔 經(jīng)冷卻后進入循環(huán)水泵前池再至循環(huán)水泵 每臺機配置兩臺循泵 一 個冷卻水塔 其中一臺循泵可以高低速切換運行 補充水來自化學補給水 為防凝汽器冷卻水管滋生微生物和結(jié)垢 分別在循環(huán)水泵前池加入殺菌劑 阻垢劑 循環(huán)水泵型號 88LKXB 24 型式 濕井式 固定葉片 轉(zhuǎn)子可 抽式 立式斜流泵 夏季單機二臺循泵運行 冬季單機單泵運行 春秋季 兩機三泵運行 凝結(jié)水系統(tǒng)采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng) 系統(tǒng)中設(shè)凝結(jié)水泵 凝汽器 熱井中的凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓后 經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置 汽封冷卻器和 四級低壓加熱器后進入除氧器 系統(tǒng)采用 2 100 容量的凝結(jié)水泵 一臺 運行 一臺備用 凝結(jié)水泵采用美國羅賓康公司新一代高壓變頻器 變頻 器為一拖二型式 利用變頻器出口刀閘冷切換 當任何一臺泵發(fā)生故障時 備用泵自動啟動投入運行 每臺機組共配置三臺水環(huán)式真空泵 正常運行時兩臺運行或一臺運行 啟動時三臺真空泵可一起投入運行 凝汽器還設(shè)置 1 只帶有水封的真空破 壞閥 真空泵為雙級水環(huán)式真空泵型式 AWAMURA 200EVMA 在冷卻水溫 度 22 條件下 最低吸入真空可以達到 4 4kPa a 機組的循環(huán)水采用閉式循環(huán) 循環(huán)水經(jīng)冷卻塔使用冷空氣進行冷卻 冷卻塔塔高 150 6m 水塔面積 9000m2 進風口高度 9 8m 集水池內(nèi) 壁半徑 57 8m 喉部半徑 32 8m 119 8m 標高 塔頂出口半徑 36m 150 6m 標高 集水池水深 2 00m 3 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的組成 冷端系統(tǒng)的工作原理圖如下所示 冷端優(yōu)化系統(tǒng)主要目的是對機組冷端設(shè)備性能進行監(jiān)測 優(yōu)化和運行 指導 其包括漏空氣量等底層測量設(shè)備 優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 SIS 數(shù)據(jù)庫和 SQL SERVER 2005 數(shù)據(jù)庫 冷端設(shè)備數(shù)據(jù)模型 服務(wù)器端應用程序 WEB 前臺展示及知識庫等內(nèi)容 4 冷端優(yōu)化系統(tǒng)的主要功能 4 1 凝汽器漏空氣量的測量 通過安裝于真空抽氣管道上的混合氣體測量 裝置來測量與計算凝汽器單位時間內(nèi)的漏空氣量 為定量計算與分析漏入 空氣對凝汽器及機組的性能影響提供了基礎(chǔ) 4 2 冷端設(shè)備運行性能監(jiān)測及優(yōu)化 通過建立凝汽器 冷卻塔 真空泵 混合氣體 循環(huán)水系統(tǒng)的數(shù)學模型來實時計算與監(jiān)測這些冷端設(shè)備的運行 性能參數(shù) 為設(shè)備的優(yōu)化運行和故障診斷提供了基礎(chǔ) 4 3 空氣濃度對凝汽器傳熱系數(shù) 真空及真空泵性能影響監(jiān)測 分析漏入 空氣量及不同真空泵運行方式時凝汽器空氣濃度的變化及其對凝汽器傳熱 系數(shù) 真空等的影響 為凝汽器 真空泵等的變工況計算提供依據(jù) 4 4 凝汽器真空嚴密性在線計算 實現(xiàn)了通過熱力學方法在線計算凝汽器 的真空嚴密性 為運行人員及時監(jiān)測凝汽器運行情況提供了有效的手段 4 5 凝汽器 冷卻塔變工況計算及參數(shù)預測 對凝汽器 冷卻塔 真空泵 等冷端設(shè)備進行變工況計算及參數(shù)預測 為運行人員及時做出運行調(diào)節(jié)提 供依據(jù) 4 6 循環(huán)水泵運行指導及參數(shù)預測 分析計算不同循環(huán)水泵組合運行方式 下對機組背壓 機組煤耗 利潤率等的影響 指導運行人員選用最經(jīng)濟的 循泵運行方式 4 7 真空泵運行指導及參數(shù)預測 分析計算不同真空泵組合運行方式下對 機組背壓 機組煤耗 利潤率等的影響 指導運行人員選用最經(jīng)濟的真空 泵運行方式 4 8 凝汽器背壓損失原因分析及優(yōu)化 分析計算造成凝汽器背壓損失的原 因 并綜合分析冷端設(shè)備性能對凝汽器背壓的影響 為提高凝汽器運行背 壓提供了建議和方向 4 9 冷端設(shè)備故障診斷 綜合分析機組冷端設(shè)備的運行情況 診斷冷端設(shè) 備運行中存在的問題 及時發(fā)現(xiàn)故障并通知維護人員進行處理 5 現(xiàn)場檢測的主要內(nèi)容及結(jié)果 本次檢測從 2013 年 12 月 23 日開始到 2013 年 12 月 26 日結(jié)束 共持 續(xù) 4 天 測試功能點 3 個 下邊為主要的檢測內(nèi)容和結(jié)果 5 1 循泵運行方式指導驗證 系統(tǒng)提供了不同循環(huán)水泵運行方式下的背壓 循環(huán)水量 冷卻水入口 溫度及機組煤耗 利潤等數(shù)據(jù) 運行人員可根據(jù)系統(tǒng)提示選擇最經(jīng)濟的循 泵運行方式 下圖為 2013 年 12 月 26 日的循環(huán)水泵運行方式給出的運行 指導建議截圖 試驗當天氣溫較高 達 6 9 度 一般電廠冬季采用的循環(huán)水泵運行方式 都是兩臺低速泵的母管方式運行 而冷端優(yōu)化系統(tǒng)給出的建議是二低一高 的循泵運行方式 試驗采取了在兩臺低速循環(huán)水泵的基礎(chǔ)上再加開一臺高 速泵 用兩低一高的方式運行 試驗前后數(shù)據(jù)如下 工況循泵運行方式背壓 kPa循環(huán)水流量 t h循泵功率 kW循環(huán)水溫度 檢測前母管制二臺高速 6 9437505294420 77 最優(yōu)工況預測值母管制二高一低 6 2948238412821 73 最優(yōu)工況檢測結(jié)果母管制二高一低 6 3449501406821 65 從試驗結(jié)果可看出 在采用兩低一高的循環(huán)水泵運行方式后 循泵功 率上升了 3380 1997 1383kW 而凝汽器背壓下降了 6 05 5 57 0 48kPa 比 冷端優(yōu)化系統(tǒng)預測的稍小 但在扣除機組功率的影響因素后 還是比較接 近的 說明在冬季采用兩臺低速泵不一定就是最經(jīng)濟的運行方式 而與環(huán) 境溫度關(guān)系比較大 通過試驗 證明了冷端優(yōu)化系統(tǒng)的循環(huán)水泵運行方式 參數(shù)預測和運行指導是可行的 試驗過程中冷端各主要參數(shù)的變化示意圖 如下 5 2 真空泵運行方式指導驗證 系統(tǒng)提供了不同真空泵運行方式下的背壓 漏空氣量 空氣濃度及機組 煤耗 利潤等數(shù)據(jù) 運行人員可根據(jù)系統(tǒng)提示選擇最經(jīng)濟的真空泵運行方 式 由于 2 號機組漏空氣量比較大 故在做實驗前 2 號機組為 2 臺真空泵 運行 為了驗證 于 12 月 23 日凌晨和 12 月 24 日凌晨分別進行了兩次試 驗 試驗內(nèi)容分別為真空泵切換為 1 臺和 3 臺泵運行 與當前 2 臺破空泵 的運行方式進行比較 試驗情況如下 1 真空泵運行方式試驗一 1 試驗內(nèi)容 真空泵運行方式由 2 臺切換為 3 臺運行 2 試驗時間 2013 年 12 月 23 日 0 00 07 00 3 試驗前優(yōu)化系統(tǒng)對真空泵的運行建議 下圖為 2013 年 12 月 23 日現(xiàn)場試驗前真空泵運行方式給出的運行指 導建議截圖 目前為 2 臺真空泵運行 系統(tǒng)給出的優(yōu)化建議是開 1 臺真空 泵煤耗會增加 1 25g 背壓下降 0 48kPa 而開 3 臺真空泵凝汽器背壓能提 高 0 16kPa 煤耗會下降 0 20g 4 試驗過程 在保持機組出力基本穩(wěn)定的前提下 把 2 號機三臺真空泵全開 與兩 臺真空泵運行時情況進行比較 試驗結(jié)果如下 試驗時間試驗內(nèi)容試驗前背壓試驗穩(wěn)定工況后背壓 12 月 23 日 00 00 07 002 臺真空泵運行 方式切換為 3 臺 運行 4 47kPa4 26kPa 從試驗結(jié)果可看出 在 2 號機組從 2 臺真空泵運行方式切換到 3 臺泵 運行方式后 真空提高了 4 47 4 26 0 21 kPa 扣除機組負荷變化的影響 說明在當前運行情況 漏空氣量較大 下 開三臺真空泵可以提高凝汽器背壓 運行經(jīng)濟性更高 5 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)截圖 說明 2013 12 23 日實驗 真空泵由 2 臺變?yōu)?3 臺運行 功率由 216kW 到 325kW 期間機組功率基本保持穩(wěn)定 凝汽器背壓由 4 47kPa 提高 到 4 26kPa 提高了 0 21kPa 2 真空泵運行方式試驗二 4 試驗內(nèi)容 真空泵運行方式由 2 臺切換為 1 臺運行 5 試驗時間 2013 年 12 月 24 日 0 00 07 00 6 試驗前優(yōu)化系統(tǒng)對真空泵的運行建議 下圖為 2013 年 12 月 24 日現(xiàn)場試驗前真空泵運行方式給出的運行指 導建議截圖 目前為 2 臺真空泵運行 系統(tǒng)給出的優(yōu)化建議是開 1 臺真空 泵煤耗會增加 0 61g 背壓下降 0 37kPa 而開 3 臺真空泵凝汽器背壓能提 高 0 08kPa 煤耗會下降 0 05g 4 試驗過程 在保持機組出力基本穩(wěn)定的前提下 把 2 號機只開 1 臺真空泵 與兩 臺真空泵運行時情況進行比較 試驗結(jié)果如下 試驗時間試驗內(nèi)容試驗前背壓試驗穩(wěn)定工況后背 壓 12 月 24 日 00 00 07 00 2 臺真空泵運 行方式切換為 1 臺運行 5 08kPa5 51kPa 從試驗結(jié)果可看出 在 2 號機組從 2 臺真空泵運行方式切換到 1 臺泵 運行方式后 真空下降了 5 51 5 08 0 43 kPa 扣除機組負荷變化的影響 說明在當前運行情況 漏空氣量較大 下 開一臺真空泵會使凝汽器背壓大幅下降 機組運行經(jīng)濟性降低 5 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)優(yōu)化系統(tǒng)截圖 說明 2013 12 24 日實驗 真空泵由 2 臺變?yōu)?1 臺運行 功率由 215kW 到 112kW 期間機組功率基本保持穩(wěn)定 凝汽器背壓由 5 08kPa 下降 到 5 51kPa 下降了 0 43kPa 從上述兩次試驗可看出 優(yōu)化系統(tǒng)給出的真空泵運行方式的參數(shù)預測 和運行指導建議是與試驗結(jié)果相符的 可以用于平時的真空泵運行方式指 導 5 3 凝汽器真空嚴密性在線計算驗證 系統(tǒng)提供了真空嚴密性的歷史及實時運行計算數(shù)據(jù) 2013 年 12 月 25 日 冷端優(yōu)化系統(tǒng)真空嚴密性的計算結(jié)果為 2 號機真空嚴密性為 269Pa min 停真空泵 進行真空嚴密性試驗驗證 試驗數(shù)據(jù)如下 工況負荷 MW 真空試驗時間 1482 31 95 74 14 20 34 2483 27 95 55 14 21 34 3482 19 95 28 14 22 34 4481 36 94 95 14 23 34 5480 83 94 69 14 24 34 6480 52 94 38 14 25 34 2 號機組的真空嚴密性為 94 38 95 74 5 1 36 5 0 272 0 272 1000 272 Pa min 與冷端優(yōu)化系統(tǒng)計算結(jié)果 269 接近 說明冷端優(yōu)化系統(tǒng)的真空嚴密性 計算結(jié)果可反映凝汽器真空嚴密性的實際變化情況 12 月 25 日冷端優(yōu)化系統(tǒng)真空嚴密性的趨勢圖如下 6 結(jié)論 6 1 功能性 系統(tǒng)正確實現(xiàn)了冷端設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理 設(shè)備模型建立 設(shè)備性能監(jiān)測及循環(huán)水泵運行指導 真空泵運行指導及設(shè)備故障診斷等系 統(tǒng)主要功能 并提供了對歷史數(shù)據(jù)的分析