1设备概况江苏省某热电有限公司的设备概况如下：配备两套美国通用电气公司生产的9FB型燃气轮机；配备两套哈尔滨电气集团生产的LC112/N156-11.2/3.42/1.5型汽轮机；配备两套杭州锅炉厂生产的NG-S109FB-R型卧式自然循环锅炉；每套燃机配备2台全容量的闭冷泵、2台全容量的板式换热冷却器和1个高位布置（15 m）的闭冷水水箱。闭式水系统的补充水源为除盐水或凝结水，闭冷泵的参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.03.016.T001表1闭冷泵的额定参数参数数值扬程/m35流量/(t/h)2 100额定转速/(r/min)970功率/kW280电压/V6 000电流/A35.2功率因素0.82机组闭冷水系统简图如图1所示。闭冷水系统向辅机设备提供冷却用水，单套机组所需的闭冷水水量约为2 100 t/h。系统运行时，闭式水经闭冷泵升压后进入闭式水热交换器进行冷却，被冷却后的水进入闭式水母管，向各辅助设备提供冷却水，这些冷却水通过各辅机后被加热，带走各辅机产生的热量，再流回闭冷水的回水母管。开式水是闭冷水热交换器的冷却水源。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.03.016.F001图12#机闭冷水系统闭式水箱保证正常运行过程中，闭冷泵入口压力稳定和吸收热膨胀。正常情况下，1台闭冷泵和1台闭冷水热交换器可满足整个本套机组和公用系统所需的冷却水量，并留有一定的裕量；当夏季闭冷水温度高时，可将另1台闭冷水热交换器也投入运行，即可满足运行要求。1套机组的闭冷水各用户和设计用水量如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.03.016.T002表2闭冷水用户和设计用水量闭冷水用户名称台数耗水量/(t/h)备注总台数运行台数每台水量运行水量总量———2 059—燃机润滑油冷却器21300300单台机组燃机发电机氢冷却器44150600单台机组汽机润滑油冷却器21300300单台机组汽机发电机空气冷却器44158630单台机组电动给水泵21107107单台机组低省再循环泵2177单台机组凝结水泵211515单台机组取样加药冷却器115050单台机组空压机房44—50全厂公用2存在问题自机组投产以来，两套燃气机组长期维持各1台闭冷泵运行，即闭冷水系统分列运行，2020年逐月运行参数如表3所示。闭冷水系统分列运行时，闭冷水母管平均温度27.8 ℃，母管压力平均值0.42 MPa，闭冷泵电流平均值27.8 A，两套机组闭冷泵总功率为457 kW。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.03.016.T003表3闭冷水系统分列运行参数月份2#机闭冷泵4#机闭冷泵两套机组母管温度/℃母管压力/MPa电流/A母管温度/℃母管压力/MPa电流/A闭冷泵总功率/kW平均29.70.43028.125.90.40727.5457.00122.50.46727.518.80.43027.4446.21226.40.45727.919.40.46026.7448.14328.20.44427.719.60.46026.8449.13429.00.46127.528.60.41027.7449.43530.20.40629.130.00.40027.9457.74631.90.43928.031.50.37028.6482.79734.00.39229.032.80.43026.3454.50837.10.37629.035.10.37028.5485.57934.00.39128.828.80.43026.3458.191031.50.42028.623.50.44026.3458.401128.50.45527.622.10.34028.2449.571222.90.45826.120.30.34028.8444.35（1）闭冷水系统母管温度变化较大。由于昆山热电公司地处北亚热带和中亚热带过渡地带，具有冬冷夏热、四季分明、雨热同季等气候特点。随着气温的变化，闭冷水温度变化较大，水温最高出现在8月，闭式水热交换器出口温度超过37 ℃；水温最低出现在1月，闭式水热交换器出口温度低于20 ℃，两套机组闭式水热交换器出口温度平均温度约27.8 ℃，远低于38 ℃的设计值。尤其是冬季，闭冷水用户需要的冷却水量比设计值减少较多。（2）闭冷泵选型偏大。闭冷泵设计裕量较大，机组正常运行时闭冷水系统母管压力平均约为0.42 MPa，高于闭冷泵的额定扬程；闭冷泵平均电流约为27.8 A，仅为额定电流的79%，由此可知闭冷泵与闭冷水系统匹配不够经济。（3）备用机组闭冷泵仍需运行。机组停运后，燃机、汽轮机在盘车状态时仅燃机和汽轮机的润滑油冷却器需要闭冷水冷却，且这两个用户需要带走的热量比正常运行时减少较多，机组停运后闭冷水系统水量富余较多。尤其是近年来，随着火电机组利用小时数的降低，使单机运行成为常态，在此运行方式下，停运机组长期运行1台闭冷泵造成能源的浪费。由于存在以上问题，闭冷水系统当前存在较大的节能潜力，有必要针对闭冷水系统进行运行方式优化或节能技改。3节能优化方案的选择组织技术人员进行专题研究讨论，形成3个节能优化方案：（1）方案一。因备用机组的闭冷水用户较少，而运行机组闭冷泵的电流仅为额定电流的79%，还有一定的裕量，通过新增或既有的联络管道将两套机组的闭冷水系统联络运行，从而停止备用机组的闭冷泵，适当提高运行机组的闭冷泵出力，节约厂用电量。（2）方案二。通过技改增加闭冷泵电机的变频调速系统，使闭冷泵电机的转速根据闭冷水系统用水量发生改变，根据季节变化和机组运行方式维持闭冷水出口母管温度基本稳定，以减少能耗。每套机组可配1套变频调速系统，采用1拖2方式，需增加1套电压等级6 kV的闭冷泵变频柜，功率约300 kW，安装在400 V开关室内，由6 kV闭冷泵开关柜施放电缆至变频柜，经变频后再由变频柜输出至闭冷泵电机。预计增加1套闭冷泵电机变频调速系统的技改费用约90万元，改造后可实现闭冷泵在机组正常运行和机组停机备用时均可节能，预计每年工厂可节约用电约100万kWh，按上网电价0.449元/kWh计算，每年可节约生产成本45万元，投资回收期约为2 a。（3）方案三。根据试验分析，机组停运后闭冷水冷却水量约为设计水量的30%，即可满足冷却要求。为节约厂用电量，增加1台流量830 t/h、扬程35 m、功率132 kW的小闭冷泵。该方案的投资回收期测算如下：预计该方案的设备采购费用58万元，安装费用20万元，总投资78万元。原闭冷泵运行的平均功率为228.5 kW，改造后小闭冷泵功率132 kW，改造前后功率相差96.5 kW。根据机组2019年的发电情况，预计全年小闭冷泵可运行约140天，预计每年可节约厂用电约32.4万kWh，按上网电价0.449元/kWh计算，每年可节约生产成本14.6万元，改造增加投资费用和改造后节约成本之比为78/14.6=5.3。该方案的技改投资约78万元，投资回收期约5.3 a。对比以上3个方案，经讨论决定优先选择投资小、实施方便的方案一实施。为节省投资，拟通过既有闭冷水的全厂公用用户空压机房的闭冷水管道，将两套机组的闭冷水系统进行联络试验，满足要求后再实施。方案二在闭冷水系统正常运行时具有良好的节能效果，但因闭冷泵为高压电机，方案二的初投资较大，拟在方案一实施后进一步实施论证。4方案实施4.1联络前备用机组闭冷水系统准备工作试验在冬季进行，先关闭备用机组燃机发电机氢冷却器、汽机发电机空气冷却器、电动给水泵闭冷水管路上的任一阀门。然后开启备用机组闭式水再循环调门，调整闭冷水压力与运行机组接近。为防止两个闭冷箱水位大幅波动，需关闭备用机组闭冷箱出口门，然后停用备用机组的闭冷泵，并关闭进口门。4.2闭冷水由分列运行改为联络运行将运行机组的闭冷箱维持在高水位，确保两台闭式水换热器均投入运行。缓慢开启备用机组空压机房冷却水回水门，然后就地手动操作，将机组侧空压机房冷却水进水门缓慢调至10%开度，观察运行机组闭冷箱水位是否如正常。手动缓慢增大空压机房冷却水进水门开度至30%，若发现闭冷箱水位异常下降时，应立即关闭空压机房冷却水进、回水电动阀门。闭冷水联络运行后，若运行机组闭冷水压力、闭冷泵电流、冷油调开度、空压机出口温度、闭冷箱水位均在正常范围内，备用机组燃机油温、汽机油温正常，则闭冷水联络运行试验取得成功。4.3闭冷水系统优化改造空压机房冷却水进水、回水阀门为两位置电动阀门，闭冷水联络运行时只能依靠就地手动中停操作，调节冷却水进水阀门开度，一般开度至30%即可满足要求。由于远方调节不方便，且长期用该阀门节流易造成阀门无法关闭而发生内漏，再分列运行时将影响闭冷水系统的安全运行。在联络运行试验成功的基础上，技术人员对空压机房闭冷水管道进行改造，在空压机房冷却水进水、回水电动阀门处各加装一个手动门，联络运行时保持冷却水进水、回水电动阀门全开，调整手动门开度，调节备用机组冷却水量。通过对系统的优化改造，既可以有效避免阀门内漏，又方便运行人员调节冷水水量，确保运行机组闭冷水系统安全运行，同时能够满足备用机组闭冷水系统用户的需求。4.4闭冷水系统联络运行效果机组于2021年2月初开始闭冷水系统联络运行，经过近1年的尝试，取得了良好的节能效果，2021年2月—12月闭冷水系统联络运行时的具体参数如表4所示。闭冷水系统联络运行后，闭冷水母管平均温度为31.5 ℃，母管压力平均值为0.41 MPa，闭冷泵电流平均值28.7 A,两套机组闭冷泵总功率238.63 kW。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.03.016.T004表4闭冷水系统联络运行参数月份2#机闭冷泵4#机闭冷泵两套机组闭冷水联络运行方式母管温度/℃母管压力/MPa电流/A母管温度/℃母管压力/MPa电流/A闭冷泵总功率/kW平均31.20.41328.631.70.39728.8238.63—226.00.45127.7———231.912#机带4#机3———29.90.41228.6235.404#机带2#机4———30.60.40028.8231.194#机带2#机5———30.50.40328.8238.994#机带2#机631.70.39628.8———243.722#机带4#机733.80.39228.9———243.782#机带4#机834.00.38928.9———242.972#机带4#机9———35.90.37429.1242.394#机带2#机1034.60.38828.9———243.122#机带4#机1130.60.41828.5———233.662#机带4#机1227.70.45428.2———237.802#机带4#机由联络运行前后数据对比可知，闭冷水联络运行后运行机组的闭冷水母管温度上升2.1 ℃，闭冷水母管压力下降0.01 MPa，闭冷泵电流增加0.9 A，两套机组闭冷泵总功率下降218.37 kW。经近1年的联络运行经验摸索，全年有10个月可联络运行，除7月、8月环境温度较高时不能联络运行以外，其他月份均可联络运行。5实施效果根据2021年全年发电量30亿kWh，第一套机组实际运行5 028 h，第二套机组实际运行3 981 h，上网电价按0.449元/kWh测算，两套机组总的停运小时为：（365×24×2-5 028-3 981）=8 511 h，约354天。除去不能联络运行的7月、8月和机组启停准备时间，2021全年闭冷水系统实际联络运行累计218天，对比联络前后闭冷泵的耗电量，每小时可节约218.37 kW，全年可节约厂用电量114.3万kWh，全年能降低综合厂用电率0.038%，全年可节省电费51.3万元。机组停运后，及时将两套燃气机组的闭冷水系统联络运行，停用备用机组的闭冷泵，全年增加电费收入51.3万元，达到良好的节能效果。6节能优化展望闭冷水系统联络运行一般是在备用机组停机较长时间时采用（一般在7天以上），解决了备用机组闭冷泵仍需运行的问题，但闭冷水系统母管温度变化较大和闭冷泵选型偏大的问题并没有得到有效解决。方案二增加闭冷泵电机变频调速系统，在闭冷水系统正常运行时仍有良好的节能效果。由于闭冷泵选型偏大且为工频运行，造成闭冷水系统出口母管压力较高（约0.42 MPa），经技术人员测算，闭冷水系统出口母管的压力维持在0.3 MPa以上，即可确保系统的安全稳定运行。由于四季气温变化较大，在环境温度较低时闭冷水用户冷却量较少，满足闭冷水出口母管温度相对稳定的情况下，闭冷水系统可降低压力运行，变频调速系统改造可以较好地解决这些问题。目前经过可行性论证，公司已把闭冷泵变频改造项目列入2022年技改项目，拟在2022年下半年实施改造。闭冷水系统变频改造后，可将联络运行和变频运行结合，当机组运行和停运备用时间较短时，采用变频调速节能运行；当机组停运备用时间较长时，采用闭冷水系统联络运行方式，节能效果更好。7结语通过对燃机闭冷水系统当前存在的问题进行分析，经过节能优化方案的比较，选择两台机组闭冷水联络运行方案试验后予以实施，在几乎没有投入的情况下，仅对运行方式进行优化，得到了良好的节能效果，既节省厂用电量，又提高运行闭冷泵的设备效率，为同类型燃机电厂解决类似问题提供新的思路。