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摘 要：为解决华润电力（常熟）有限公司3号机组开式水系统设计不合理、运行能耗偏高的问题，通过对不同季节下运行工况的分析，确定并实施了开式水系统加装旁路、供主机冷油器及真空泵冷却水系统加装管道升压泵的优化改造方案，取得了良好的节能效果。
关键词：开式冷却水系统；节能优化；循环水
1 概述
华润电力（常熟）有限公司3号机组为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力汽轮机组（型号CLN 600-24.2/538/566），是典型的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机组。
该机组配置有两台循环水泵，两台开式冷却水泵，而开式冷却水系统采用水质较差、流量较大的循环水（长江水）作为工质向捞渣机、闭冷水热交换器、主机润滑油冷却器以及汽室真空泵冷却器等设备提供冷却水，冷却各设备后再排至循环水排水管（排至长江）。
2 改造前存在的问题
该机组的开式水源取自凝汽器循环水入口处，回水回至凝汽器循环水出口。改造前，该机组开式水系统存在能耗偏高、系统运行方式不合理的问题，具体体现为：
（1）冬季，长江水温较低，机组单台循环水泵运行即可维持较高的凝汽器真空，且闭冷水热交换器也不需要冷却水。在此工况下，若不启动开式冷却水泵，由于该工况下循环水压头较低（凝汽器入口在0.05MPa左右），而主机冷油器位置相对较高（6m），不能满足运行要求；若启动开式冷却水泵运行，实际上冬季开式泵的用户仅为汽室真空泵和主机冷油器，且此时实际所需冷却水量很小，导致机组能耗偏高，不经济。
（2）夏季，长江水温较高，由于汽室真空泵冷却器、主机冷油器相对冷却效果较差，在高温天气，常常需要采用增开一台开式冷却水泵的方式来保证主机油冷却器以及汽室真空泵的冷却效果。而由于该机组的闭式冷却器具有较大的设计余量，增开一台开式冷却水泵增加了能耗，造成不必要的能源浪费。
3 改造方案
通过对于系统及机组运行方式的研究，确定系统存在的核心问题是：无论冬季还是夏季，供主机冷油器及汽室真空泵所需的冷却水压力要大于闭冷水热交换器，而实际运行中，由于受系统的实际布置方式及沿程阻力的影响，开式水供主机冷油器及汽室真空泵的冷却水压力要小于闭冷水热交换器。因此，系统优化改造的思路是，在提高开式水供主机冷油器及汽室真空泵冷却水压力的前提下，尽可能地节能降耗。
根据原有开式水系统的实际布置和运行情况，结合目前科学技术的发展，在保证开式水系统维持正常可靠运行的前提下，为使开式水系统更趋合理、可靠和经济运行，我司通过分析、论证，最终采用了开式水系统加装旁路、供主机冷油器及真空泵冷却水系统加装管道升压泵的改造方式。改造前后系统如图1所示。
增压泵选型如表1所示，根据机组的设计参数，主机冷油器和汽室真空泵冷却器设计流量共为575t/h，因此选用流量为600t/h的水泵可满足使用要求。
在开式水系统中，增加开式水泵旁路系统，并且在供真空泵冷却器及主机冷油器管路上增加一台离心式升压泵，直供主机冷油器和真空泵冷却器。
改造后系统的运行方式如下：
（1）冬季，在保证闭式水交换器冷却水量的前提下，停运开式冷却水泵，开式冷却水走旁路，开式水直接为闭式水交换器供水，新增加的离心泵为主机冷油器和真空泵冷却器提供冷却水，以满足主机冷油器的冷却要求。由于新增升压泵只需为少量的开式水提供升压作用，运行能耗较开式冷却水泵低很多，这种“以大换小”的运行方式，起到了较好的节能效果。
（2）夏季，长江水温较高时，原先需要运行两台开式冷却水泵，从而保证主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果。改造后，当单台开式冷却水泵无法保证主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果时，可以通过增开升压泵来增强供主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果，避免了两台开式冷却水泵同时进行这种既不经济更不安全的运行方式。
4 改造后经济性分析
4.1 改造成本
考虑设备、管材及人工成本费，该方案的改造费用约为11万元。
4.2 改造后节约的用电成本
按每年停用开式水泵120天计算，每年节约用电情况如下：
开式冷却水泵实际运行电流为221A，功率为1.732×0.38×221×0.8=116.36 kW，每年节约电量为（116.36-28.6）×24×120=252 748.8 kW·h。按1 kW·h电量0.458元计算，年节约费用为252 748.8×0.458=115 759元。
根据以上计算，实施改造后，机组每年节约用电费用约11.58万元，并且投用当年即可收回改造成本，同时，还节约了开式水泵的日常检修维护费用，具有较高的经济价值。
5 结论
通过对机组开式水系统的优化与改造，在保证系统安全运行的前提下，也给机组带来了显著的经济效益，达到了节能降耗的目的。同时，经过改造后，延长了设备的使用周期，节约了设备的检修和维护成本。
参考文献
[1]高志勇，黄家运，安雪松.火力发电厂开式水系统优化[J].神华科技，2012，（2）：60-62.
[2]李海军，樊树森.浅谈火电厂中开式冷却水系统的优化改造[J].内蒙古石油化工，2012，（23）：45.
（作者单位：华润电力（常熟）有限公司）
关键词：开式冷却水系统；节能优化；循环水
1 概述
华润电力（常熟）有限公司3号机组为东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界压力汽轮机组（型号CLN 600-24.2/538/566），是典型的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机组。
该机组配置有两台循环水泵，两台开式冷却水泵，而开式冷却水系统采用水质较差、流量较大的循环水（长江水）作为工质向捞渣机、闭冷水热交换器、主机润滑油冷却器以及汽室真空泵冷却器等设备提供冷却水，冷却各设备后再排至循环水排水管（排至长江）。
2 改造前存在的问题
该机组的开式水源取自凝汽器循环水入口处，回水回至凝汽器循环水出口。改造前，该机组开式水系统存在能耗偏高、系统运行方式不合理的问题，具体体现为：
（1）冬季，长江水温较低，机组单台循环水泵运行即可维持较高的凝汽器真空，且闭冷水热交换器也不需要冷却水。在此工况下，若不启动开式冷却水泵，由于该工况下循环水压头较低（凝汽器入口在0.05MPa左右），而主机冷油器位置相对较高（6m），不能满足运行要求；若启动开式冷却水泵运行，实际上冬季开式泵的用户仅为汽室真空泵和主机冷油器，且此时实际所需冷却水量很小，导致机组能耗偏高，不经济。
（2）夏季，长江水温较高，由于汽室真空泵冷却器、主机冷油器相对冷却效果较差，在高温天气，常常需要采用增开一台开式冷却水泵的方式来保证主机油冷却器以及汽室真空泵的冷却效果。而由于该机组的闭式冷却器具有较大的设计余量，增开一台开式冷却水泵增加了能耗，造成不必要的能源浪费。
3 改造方案
通过对于系统及机组运行方式的研究，确定系统存在的核心问题是：无论冬季还是夏季，供主机冷油器及汽室真空泵所需的冷却水压力要大于闭冷水热交换器，而实际运行中，由于受系统的实际布置方式及沿程阻力的影响，开式水供主机冷油器及汽室真空泵的冷却水压力要小于闭冷水热交换器。因此，系统优化改造的思路是，在提高开式水供主机冷油器及汽室真空泵冷却水压力的前提下，尽可能地节能降耗。
根据原有开式水系统的实际布置和运行情况，结合目前科学技术的发展，在保证开式水系统维持正常可靠运行的前提下，为使开式水系统更趋合理、可靠和经济运行，我司通过分析、论证，最终采用了开式水系统加装旁路、供主机冷油器及真空泵冷却水系统加装管道升压泵的改造方式。改造前后系统如图1所示。
增压泵选型如表1所示，根据机组的设计参数，主机冷油器和汽室真空泵冷却器设计流量共为575t/h，因此选用流量为600t/h的水泵可满足使用要求。
在开式水系统中，增加开式水泵旁路系统，并且在供真空泵冷却器及主机冷油器管路上增加一台离心式升压泵，直供主机冷油器和真空泵冷却器。
改造后系统的运行方式如下：
（1）冬季，在保证闭式水交换器冷却水量的前提下，停运开式冷却水泵，开式冷却水走旁路，开式水直接为闭式水交换器供水，新增加的离心泵为主机冷油器和真空泵冷却器提供冷却水，以满足主机冷油器的冷却要求。由于新增升压泵只需为少量的开式水提供升压作用，运行能耗较开式冷却水泵低很多，这种“以大换小”的运行方式，起到了较好的节能效果。
（2）夏季，长江水温较高时，原先需要运行两台开式冷却水泵，从而保证主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果。改造后，当单台开式冷却水泵无法保证主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果时，可以通过增开升压泵来增强供主机冷油器及真空泵冷却器的冷却效果，避免了两台开式冷却水泵同时进行这种既不经济更不安全的运行方式。
4 改造后经济性分析
4.1 改造成本
考虑设备、管材及人工成本费，该方案的改造费用约为11万元。
4.2 改造后节约的用电成本
按每年停用开式水泵120天计算，每年节约用电情况如下：
开式冷却水泵实际运行电流为221A，功率为1.732×0.38×221×0.8=116.36 kW，每年节约电量为（116.36-28.6）×24×120=252 748.8 kW·h。按1 kW·h电量0.458元计算，年节约费用为252 748.8×0.458=115 759元。
根据以上计算，实施改造后，机组每年节约用电费用约11.58万元，并且投用当年即可收回改造成本，同时，还节约了开式水泵的日常检修维护费用，具有较高的经济价值。
5 结论
通过对机组开式水系统的优化与改造，在保证系统安全运行的前提下，也给机组带来了显著的经济效益，达到了节能降耗的目的。同时，经过改造后，延长了设备的使用周期，节约了设备的检修和维护成本。
参考文献
[1]高志勇，黄家运，安雪松.火力发电厂开式水系统优化[J].神华科技，2012，（2）：60-62.
[2]李海军，樊树森.浅谈火电厂中开式冷却水系统的优化改造[J].内蒙古石油化工，2012，（23）：45.
（作者单位：华润电力（常熟）有限公司）