作者：任吉平， 高慧芳 （内蒙古京隆发电有限责任公司， 内蒙古 乌兰察布 012199）

摘 要：循环水系统在火电厂的安全、稳定和经济运行过程中占有重大意义。基于此，首先分析火电厂 600MW 机组循环水系统的概况；其次，通过循环水系统优化原理、汽轮机功率增量、凝汽器背压变量三个方面确定循环 水系统优化方案；最后，通过三种运行模式在不同机组运行负荷与循环水温度的条件下进行计算各运行模式的 最佳状态，有利于火电厂节能降耗。

关键词：循环水泵 循环水系统 运行优化

引言 在煤价上涨、电力需求增速放缓、新能源装机容 量增加、污染物排放趋严的背景下，火电厂面临前所 未有的挑战。作为火电厂的主要的辅机系统之一，循 环水系统消耗的电量约占电厂总发电量的 1%～ 1.5%，循环水系统运行优化是火电厂节能降耗的重 要举措。如何保证循环水泵科学高效的运行在火电 厂中显得尤为重要。目前我国大部分火发厂循环水 系统的运行管理模式过于粗犷，针对循环水流量的 操作仅仅只能通过运用不同的循环水泵来实现，要 么使用定速泵，要么使用双速泵，无法实现循环水系 统流量的线性调节。循环水系统运行管理过程中主 要取决于操作人员的经验与水平，其局限性较大，相 关依据并不完善，无法最大程度地发挥出循环水系 统的经济性。基于此，通过对循环水系统运行优化进 行研究，有利于火电厂节能降耗和提升经济效益[1]。

1 循环水系统概况 现阶段，火电厂配备两台 600 MW 超临界机组， 采用上海公司制造的超临界、三缸四排汽、单轴、双 背压、凝汽式汽轮机。其循环水系统主要利用冷却塔 对火电厂机组进行冷却，而冷却塔的工作原理是将 冷水引入冷却塔并不断循环对设备进行冷却，冷却 塔内的水被加热产生水蒸气通过塔顶排出。每台机 组的循环水系统由冷却塔、循环水压力管、回水管、 两台循环水泵组成；A 为低速泵、B 为高速泵，分别 对应一台低速电机和一台高速电机。因此，可以将火 电厂循环水系统的运行模式分为低速单泵模式 （A）、高速单泵模式（B）、高低速双泵模式（C）三种。 针对三种运用模式分别求出其功率与流量，但是由 于循环水系统在设计过程中没有安装流量计，所以 主要通过超声波流量计进行检测[2-3]。

2 循环水系统优化方案

2.1 优化原理 在火电厂机组一定负荷和外部环境约束下，改 变循环水泵运行方式会改变循环冷却水流量，进而 影响机组背压。增加循环水量可以降低机组背压，增 加机组出力，但循环水泵的耗电量也会随之增加；减 少循环水量会增加机组背压，降低循环水泵的电耗， 同时也降低机组出力。循环水系统的优化运行是寻 找最优的循环水泵运行方式，使整个系统处于最佳 运行状态，从而提高火电厂的经济效益。因此，针对 循环水系统运行的优化研究，本质上是寻找机组的 最佳真空。一般情况下，机组增加的输出功率与循环 水泵增加的电耗之间的差值视为净增加功率[4-5]。当 它们之间的差异达到最大值时，便达到了最佳真空， 如式（1）所示。但现阶段火电厂并未采用变频控制方 式，一般情况下很难通过改变循环泵的运行条件来 控制循环水流量，连续控制循环水流量达到最佳循 环水流量。净增功率即 ΔN 如下所述。 ΔN=ΔNT- ΔNp （1） 式中：ΔN 为净增功率，kW；ΔNT 为凝汽器背压变化 引起的功率增量，kW；ΔNp 为凝汽器背压变化循环 水泵增多的消耗功率，kW。

2.2 汽轮机功率增量 降低凝汽器背压，提高汽轮机效率，可以使发电 机产生更多的电力，汽轮机功率的增加与凝汽器背 压和额定值的变化成正比，如下式所示: ΔNT=1.2×103 ΔPKN10 （2）

式中：ΔNT 为凝汽器背压变化引起的功率增量，kW； ΔP 为凝汽器背压变化量，MPa；N10 为汽轮机额定功 率，kW；K 为凝汽器背压变动时汽轮机功率变化率。

2.3 凝汽器背压变量 通过循环水温度 T 的变化趋势，在保证相同条 件的情况下，针对循环水系统三种不同的运行模式 的水量，求得点（T，NT）中三种循环水运行模式下凝 汽器背压的变化量 ΔP。如下式所示： ΔP=P2- P1 （3） 式中：P 为三种循环水运行模式下凝汽器背压增量， MPa；P1 循环水泵倒换前的凝汽器背压，MPa；P2 为循 环水泵倒换后的凝汽器背压，MPa。

3 循环水系统优化结果 凝汽器背压的变化往往与很多因素有关，唯一 可以用来调节凝汽器背压的就是循环水流量。为此， 最佳循环水流量是循环水系统科学高效运行的前 提。首先，确定火电厂机组的不同运行工况，根据火 电厂机组不同工况下的运行数据，用公式（2）计算汽 轮机的功率增量，其次，用公式（1）计算净功率增量， 最后，重新计算选定的不同循环水温度下的工况点， 直到所有计算完成，最终找到不同工况下的循环水 系统的最佳运行模式[6]。 如表 1 所示，通过三种运行模式在不同机组运 行负荷与循环水温度的条件下进行计算各运行模式 的最佳状态，可以看出随着机组负荷的不断增大，A 运行模式包含的循环水温越来越低；同理，B 运行模 式与 C 运行模式也出现了此类的情况，由此可以总 结出不同模式下循环水系统一定运行规律，为循环 水系统的最佳运行方式有效提供参考。 4 结语 简而言之，通过火电厂循环水系统运行模式进 行详细的分析，科学配置三种循环水运行模式下在 不同负荷、循环水温度的最佳模式，使循环水系统能 够长期在最佳条件下工作，既满足证机组安全稳定 运行的需要，还有效节约循环水系统的能耗，降低火 电厂运行电耗，提高火电厂经济效益。 参考文献 [1] 王春财，杨志刚，王红福，等.某核电循环水泵优