摘要：本文针对电厂原循环水系统运行过程中暴露出的不足和隐患，通过对火力发电厂循环冷却水系统进行的理论和试验研究，综合得出了不同冷却水温和不同机组负荷下保持机组处于最经济运行真空的理论依据，实现了将循环水系统的优化调节设想转化为可行的工程指导，解决了长期以来困扰电厂实现循环水系统优化运行的难题，有效地解决了凝汽器铜管腐蚀泄漏问题，延长了设备的使用寿命，满足了电厂长周期安全运行的需要。
关键词：热电厂、循环水系统优化、循环水泵、凝汽器、回收处理
1、火力发电厂循环冷却水的处理方式
随着系统水的不断浓缩，硬度离子和侵蚀性离子的浓度不断升高，超过一定的容忍度后极易引起设备管道的腐蚀与结垢。另外，在这些缺水地区，为了节水节能的需要，循环水的浓缩倍数一般控制较高，这就进火力发电厂循环水系统存在的问题和解决措施一步加重了系统腐蚀和结垢的危险性。对于有些以地表水作补充水的电厂循环水系统，虽然硬度离子和侵蚀性离子浓度较低，但如果浓缩倍数过高，再加上处理方式不合适，同样也会引起机组的腐蚀和结垢。为了解决循环冷却水系统的腐蚀结垢问题，国内的火力发电厂常规的处理方法有以下几种∶利用软化水降低补水的硬度、无机酸+水质稳定剂的处理、弱酸阳离子树脂+水质稳定剂联合处理
2、火力发电厂循环水系统存在的问题及解决措施
2.1结垢问题
虽然加酸处理、阳离子交换树脂弱酸处理等方法能在一定程度上起到降低补水的碳酸盐硬度以减少结垢的作用，但由于加酸量的控制问题、软水和补水的比例问题、离子交换树脂的失效与再生等问题的存在，增加了管理上的难度，使得水质不稳定，经典的水处理剂也不能正常发挥其应有的作用，最终常发生间隙式结垢现象。随着时间的延长，垢也越积越厚，最终影响正常生产。
2.2铜腐蚀问题
凝汽器铜管腐蚀是火力发电厂普遍存在的问题。铜管使用最多的材质为黄铜。铜管的腐蚀包括黄铜脱锌腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和冲击腐蚀等多种形态。但其中最常见的是黄铜脱锌腐蚀和电偶腐蚀。
2.3碳钢的腐蚀问题
循环水管道、凝汽器管板一般都使用碳钢材质，据我们了解，很少有电厂考虑碳钢的腐蚀问题。事实上，碳钢的腐蚀虽然不像铜管结垢腐蚀那样在短时间内影响发电生产，但由于循环水管道埋在地下，腐蚀情况相比较而言不易观察和发现，随着腐蚀程度的加深，容易引起穿孔、泄漏。由于建厂时就将碳钢管道深埋地下，地上常安装设备、兴建厂房、铺设道路，因此维修起来远没有铜管维修来得简单，维修费用也昂贵得多。因此，碳钢的腐蚀问题虽不能在短期内影响生产，但也应是火电厂循环水系统应注意的问题，也应当受到足够的重视。
2.4解决措施主要有：保持稳定的浓缩倍数和稳定的水质、选择综合性能优良的复合水稳剂、科学合理添加碳钢缓蚀剂
3、发电厂循环水系统优化的研究
3.1电厂循环水优化控制系统的研制
电厂循环水优化控制系统最终是实现对机组循环水量的自动调节，即在机组负荷、循环水温等不断变化的条件下做到循环水量的最优化控制。本控制系统通过应用125MW机组循环水系统试验研究的成果，实现了机组最佳真空对应循环水量的目标函数Q-f~p，t)的优化控制。
（1）循环水量下限的确定
按照对最佳水量(P，f)的试验研究，循环水量的控制要求实现过程优化控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在现有条件下，由于变频器的使用，单台水泵在最大水量的范围内可实现水量的连续可调，但还存在循环水量下限如何确定的问题。循环水量下限确定主要由以下几个因素决定：最佳水量曲线在最小负荷及冬季最低水温情况下所对应的水量Q；系统其它用水对水泵扬程的要求，极低潮位下及保证管路真空不破坏的情况下系统对循环水泵扬程的要求。
（2）优化控制系统原理
电厂机组循环水优化控制系统是由工业控制计算机、前端数据采集箱、变频器控制箱组成。循环水优化控制系统原理控制系统自动采集循环水进、出口温度和机组负荷等信号，计算出循环水系统的理想流量，根据此值控制变频器的转速，使水泵的实际流量逐步逼近理想流量，保证循环水系统在经济状态下运行。同时，本系统自动采集变频器的状态参数，便于运行人员对整个控制系统实时监控，提高系统的运行安全性。
3.2抽气管路系统改造
经检查发现，电厂机组凝汽器水侧充不满水，存在气腔，严重影响了机组的安全运行。分析认为积气是循环水在回流段负压情况下从水中析出的空气积聚所致，具有气量不大但持续析出的特点。采取在凝汽器回水水侧顶部加装抽气装置的方法解决该问题，具体措施为：根据管路抽气的实际参数设计射水抽气器，以满足气量小、参数高的特点。新设计的射水抽气器可用原射水泵出口水作为水源，按新型加长混合式水力抽气器设计，可提高抽气效率。
3.3变频器选型及相关技术要求
经过对变频器的考察、论证，选用美国罗宾康(ROBICON)公司的完美无谐波系列高压变频器。循环水泵所配电机为湘潭电机厂生产的YL600-16／1730-3型立式异步电动JOE，额定功率600kV、转速370r／min，要求变频器应满足功率600kW、输入电压6kV、变频范围2％～100％、功率因数大于等于95％(20％～100％负载下)。变频器具备控制及自诊断报告功能，提供完善的微处理器标准功能，具有常速／全压旁路及必要的对安全有影响的保护、旁路、隔离开关。提供的控制元件、控制备用电源、模拟量和数字量I／0模块，能完成独立的集控室远操功能，并留有控制接口。
4、电厂循环水优化控制系统项目实施和运行效果
4.1项目实施
(1)经过不断的摸索和大量的试验，进行了循环水优化控制系统的研制，包括软件开发、硬件配置及各个测点的选取和测量装置的安装；(2)高效循环水泵容量的调整、现场安装及运行试验；(3)新型小射水抽气器的设计、加工、安装及运行试验；(4)高压变频器的选型、安装及试验；(5)试验确定海水潮位对循环水变频调节的影响，确定变频控制范围；(6)循环水优化控制系统安装前的一系列准备试验及投运后的运行、验收试验。
4.2运行效果
电厂机组循环水系统优化改造项目的所有工作已如期完成并取得了良好的运行效果：(1)循环水优化控制系统达到了设计要求：运行系统显示正确，操作按钮反应灵敏，实现了远方软手操功能；自动实时跟踪正常，在泵容量范围内可根据机组负荷和循环水温自动跟踪优化流量运行，节能效益显著。(2)循环水泵容量调整后，约增加2900t／h水量．电机仍有足够的裕量保证设备安全运行。(3)增加的冷凝器水侧抽气装置运行良好，保证了冷凝器水侧顶部充满水，试验表明虹吸的建立使系统阻力降低近lm，提高了循环水系统运行的经济性。(4)变频器一拖二系统切换正常，运行良好，可满足带泵变速运行的基本要求。
5、结论
运行结果表明，本优化控制系统运行稳定、调节灵活，实现了循环水量随机组负荷及循环水温等参数的变化而实时地自动跟踪，跟踪情况良好，能保证机组在接近最佳排汽真空下经济运行。
参考文献：
[1]夏东伟,张承慧,石庆升.电厂循环水系统优化控制及其遗传算法求解[J].山东大学学报(工学版),2005(02):50-55+76.
[2]毛晓宇.电厂循环水系统的建模与优化[D].浙江大学,2008.
论文作者:石颖
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
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