1、前言

D600B亚临界机组闭式水系统配备两台单级双吸水平中分离心泵（以下简称闭式泵），水泵额定流量：1010m3/h、扬程：55m、转速：1450r/min、效率：85%，电机功率：220kW、电压：6KV、电流26.8A、转速：1483r/min、绝缘等级：F。闭式循环冷却水系统（以下简称闭式水系统）是火力发电机组的重要辅助系统，为对水质要求较高的设备提供优质的冷却水源，确保用户设备的安全可靠运行。主要用户设备包括磨煤机、引风机、送风机、一次风机、空气预热器、化学蒸汽取样、冷凝泵、耐燃油冷却器、电动给水泵、汽泵前泵、汽动给水泵等重要大型辅助机。

2、存在问题

在设计闭式水系统时，预留了用户设备运行所需的冷却水需求和系统整体设计剩余量，导致闭式泵选择不合理，闭式泵的实际输出远远超过了系统运行的实际需要。为满足闭式水系统的运行工艺要求，需要使用闭式水系统手动再循环调节阀在工艺要求范围内手动调节系统压力，导致闭式泵工作的部分流量通过系统再循环调节阀直流到回水母管，造成严重的电能浪费。

3、节能改造技术研究

3.1长期详细跟踪闭式水系统的实际运行情况：闭式水泵电机的运行电流为23～25A，功率为240～270kW；当闭式水系统不打开系统再循环调节阀时，系统压力在0.85MPa以上，输出远远大于系统用户的实际需求，系统压力需要使用再循环调节阀降至0.60MPa～0.69MPa；闭式冷却水水温控制22～在28℃范围内，可满足用户设备的正常使用需求。即使在夏季极端情况下，当闭式水温高于28℃时，闭式水热交换器的冷却水流量也能适当增加，闭式水温可降低到28℃以内；电动给水泵组是闭式水系统的大用户。由于电动给水泵组换热器设计较大，电动给水泵组闭式冷却水温升高最大仅为5℃。而且电动给水泵长期处于备用状态，但为了保证电泵联锁启动时的安全，电动给水泵组换热器仍需长期无负荷运行。

3.2试验：经实际测量，空气压缩机换热器冷却水温升最高，试验空气压缩机冷却水消耗对整个闭式水系统的影响，关闭仪器、杂用空气压缩机冷却水，闭式水热交换器闭式冷却水进出温差为0.6℃～0.8℃；开启器和杂用空气压缩机冷却器用水时，闭式水热交换器的闭式水进出口温差为1.0℃～1.2℃。

3.3统计近8年来，未发现闭式循环水系统局部热负荷导致整个闭式水系统需要冷却才能满足需求的问题。

3.4闭式水系统实际冷却水流量的确定:通过对闭式水系统设计和实际运行情况的仔细分析和比较，逐一调整、测量、分析、系统改造和验证闭式水系统各用户设备的冷却水量，得出闭式水系统各用户设备冷却水量实际需求低于465m3/h的结论。（调整765m3/h闭式水系统流量时，测量主换热器的具体温升低于3℃，用户设备的轴承温度、油温、振动无明显变化，可保证系统各用户设备的长期安全稳定运行；根据闭式水系统各用户设备冷却水量的实际需求和运行流量，进一步优化系统。根据闭式水系统热负荷统计分析，电泵组冷却器设计总流量约为310m3/h，它是系统中高流量、低压降、低温升的用户。即使在电泵运行时，最高出水温升也只有5℃，出水温度低于系统其他换热器设计的39℃，可作为其他冷却器的冷却水源。计算出电泵组冷却器的总流量大于汽泵组冷却器、凝泵变频冷却器、抗燃油冷却器和真空泵的总流量(约300m3/h），上述冷却器的供水完全可以满足系统运行的要求。将电泵组冷却器的冷却水与汽泵组冷却器、凝泵变频冷却器、耐燃油冷却器、真空泵并联改为串联，可减少冷却水流量约300m3/h。）

3.5系统节能改造技术研究与论证

扩大单元系统运行，采用两机一泵运行方式：扩大单元系统运行即将到来～4号机闭式水系统的出水母管与回水母管相连。采用一台机组的闭式泵，为机组和其他机组的闭式水系统用户提供冷却水，达到节约闭式水系统功耗的目的。这种方法节能效果也更好。当两台机器和一台泵运行时，闭式水系统的功耗将降低到原来的45%左右。缺点:一是系统比较复杂，运行调整难度增加；二是当运行机组单独或两台机组运行时，由于系统管道距离过长，阻力会增加，两台机器和一台泵可以满足系统用户的需求；三是机房设备管道多，需要增加管道安装，位置和空间有限，安装难度大；四是采购材料和安装成本高，预算在300万左右。

增加变频器改造：在原闭式水泵的基础上增加变频器，将原闭式水泵的运行模式改为变频稳压运行模式，达到节能的目的。该方法可靠性高，但存在以下问题：一是原闭式水泵电机电压为6KV，增加6KV的变频器成本相当高；二是增加变频器，需要配套相应的冷却装置，增加闭式水系统的用水量；三是6KV变频装置对现场安装位置和条件要求较高，难以实施；四是原电机额定功率大，空载功率高（约为额定功率的20%），运行时空载负荷比例高，节能效果相对较差。经核算，系统压力保持不变，流量从1100m3/h下降到465m3/hh，电机功率只能从210kW降到110kW左右。

新增高效变频低流量离心泵：原闭式泵旁并联高效变频低流量离心泵，采用380V电机。该方案具有许多优点：一是原系统闭式泵不动，仍可作为备用泵，系统可靠性更高；二是节能效果最好，计算后电机功率可从210kW降至88kW以下；三是易于实施，改造投资成本低（50万以内）。

4、节能改造技术的应用

2020年，利用4号机等级维修机会，对4号机闭式水系统进行节能改造，项目实施后节能效果非常明显。改造前，原闭式泵的运行功率为220kW，改造后新增变频闭式泵的运行功率为79.8～87.5kW之间，比原闭泵运行每小时节省132.6kW～140.2kW的电量。每台机器每年按6000小时，电价按0.35元/Kw.每年可创建288h计算～直接经济效益30万（节约闭式泵电费）；项目实施投资约45万元，回收成本不到两年；经过一年的运行，4号机组没有因闭水系统节能改造而出现冷却水温度、流量等负面问题。该技术将于2021年推广应用于其他3台机组，项目实施后达到预期效果。

5、系统节能改造技术的应用效益

闭式水系统节能优化改造后，闭式水泵运行功率由224.5KW(4台机器的平均值)降至86.7KW(4台机器的平均值)，每小时节约厂用电量为137.8KW（4台机器的平均值）按2022年4台机器运行总时间25969小时计算，年节约工厂用电量为357.85万KW。年直接经济收入超过125万元。4号机组全部改造投资约180万元，改造成本一年半即可收回，年投资回报率高达66.67%。

6、结束语

公司对4台600MW机组闭式水系统进行了节能改造。系统用户从未因冷却水温度和流量造成负面问题，节能效果显著，达到了预期的节能降耗目标。经过近三年的运行验证，该技术已经成熟可靠。值得同类型机组参考，可广泛应用于实际生产中，不仅提高了机组运行的经济性，而且提高了闭式水系统的可靠性。