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摘要：针对钦州某电厂二期扩建工程2×1000 MW机组的循环水系统在调试期间存在的安全、经济上的设计缺陷，详述了循环水系统存在的一些问题，通过分析提出了一些新的改进措施和想法。
关键词：循环水系统；循环水泵；设计优化
Optimization of circulating water system of Qinzhou 2×1000MW coal-burning power plant
Chen Ri-guo
（Guangdong Yudean Xinhui Power Plant co，limited，Jiangmen）
Abstract：Aiming at the design faults found during installing and debugging circulating water system of two of coal-fired units，the second period of extension project in Qinzhou Power Plant，we present some problems，and analyse so that to give our improvements and some especial thoughts.
Key words：circulating water system；circulating pump；design optimization
1.概论
钦州燃煤电厂位于钦州市南部的钦州港经济开发区，规划建设容量3260MW（2×630MW+2×1000MW），一期工程建设2×630MW超临界燃煤机组，已于2007年建成投产，二期工程扩建2×1000MW超超临界燃煤機组，三大主机均由上海电气集团设计制造，总投资63.7亿元，建成后可有效解决广西水电丰枯水季节的调节问题，改善广西电源布局，为广西北部湾经济区加快发展提供强有力的支撑。
二期扩建工程3、4号机分别于2016年7月、9月相续完成168小时并网试验；
2.设备简介
广西钦州电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界燃煤机组循环冷却水系统采用单元制直流供水系统。循环水泵组为露天布置，供水水源为海水。系统额定设计工况下可根据季节变化采用三泵并联高速或低速运行。
2.1循环水泵技术参数
配置（每台机组）：3×33.33%（按夏季纯凝工况下的冷却水量计）；
循泵形式：固定叶角、立式混流式；
循泵型号：2200VZNW；
扬程：20.81/16.5m；
额定流量：10.95/9.77m3/s；
泵制造厂：荏原机械淄博有限公司；
额定电压：6kV；
额定电流：396/305.7A；
电动机额定功率；3150/2250kW
电动机制造厂：湘潭电机厂
2.2循环水系统
钦州每台机组配置三台循环水泵，根据机组真空情况决定运行台数。按单元制设计。两根来自厂房外的循环水管道经凝汽器后经虹吸井排至厂房外的循环水暗渠。在凝汽器水侧进口和出口的循环水管道上设有电动蝶阀，以便隔离凝汽器。凝汽器管子采用钛管，凝汽器设胶球清洗系统。
3.循环水系统调试运行的问题与解决方法
二期扩建工程从2015年开始着手准备，十月份开始全面开展调试工作。期间我们遇到了很多问题，有一些是安装质量问题，有一些是设计的缺陷。本文将主要集中于设计方面的缺陷进行分析，对现有的1000MW循环水系统进行一些简要的分析以及得到一些调试经验。
3.1循环水泵出口蝶阀
循环水泵出口液动蝶阀由德国KSB原装进口，型式为三球面偏心，双作用蓄能罐式液压驱动，可按程序实现分两阶段开、关阀。蝶阀的驱动液压由油泵提供，关阀时由蓄能罐提供能量驱动关闭。
在使用期间，循环水泵出口液控蝶阀液压油泵流量偏小，在阀门连续开关操作后油压低报警液控蝶阀PLC闭锁，需运行人员就地复位报警后手动启动油泵将油压升至正常值后才能重新操作。如果在循环水泵启动过程泵跳闸，出口液控蝶阀在联开过程中又立即关闭，可能存在关阀过程中油压低报警PLC闭锁蝶阀未能全关，发生循环水系统水倒流，循泵倒转。此问题暂时以加强巡检来解决。
其次，循环水泵出口液控蝶阀就地控制柜失电后重新得电，液控蝶阀将自动关闭。如果是在正常运行中，这会导致循泵跳闸，凝汽器循环水断水，从而真空降低，进一步导致机组跳闸。我们建议增加备用UPS电源保证液控蝶阀控制电源不失电。
3.2凝汽器循环水的特殊形式
钦州电厂凝汽器为水平形式的双流程凝汽器，具体图示如下。
循环水母管分为两路在同一水平面上进入凝汽器A（下图中的右侧）的水室，经过图中的联络管，再同时在同样的水平高度进入凝汽器B（图中的左侧）。这样的循环冷却水布置方式能够中断一侧的循环水，而不影响两个低压缸的排汽冷却。
由于凝汽器A的进水温度较低，凝汽器B的循环冷却水是经过凝汽器A升温后的，在实际运行中，凝汽器B的温度的确会高一些，大约为4℃。
对循环水侧的影响就是，由于流体惯性的缘故，内外两侧的循环水会出现压力不一致的情况。现场压力变送器采集的数据也说明了这个观点。表格如下。
从表中的数据可以得知，无论在哪一种工况下，A侧（外侧）循环水进回水压力都要比B侧（内侧）循环水压力要高，其中进水压力差值在10kPa左右，回水压力差值5至7kPa。
3.3胶球泵清洗系统
广西钦州电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界燃煤机组循环冷却水系统各配有一套由无锡市鸿翔电力辅机有限公司生产的胶球清洗装置，以保证凝汽器冷却管洁净。它由胶球装球室、收球网、胶球输送泵、滤网及压差测量控制系统、胶球分配器、装球室切换阀、海绵胶球等组成。 胶球清洗装置系统管道与循环水管道相连，泵房远离主厂房，循环水管路管径大，管线长，在首次启动时整个管路内充满的是空气，当循环水泵启动后，循环水充进管路，如果胶球清洗装置系统空气不能及时排出，积压到一定程度会对管道产生冲击，产生巨大的破坏力量，严重时会造成设备的损坏。
由于凝汽器循环冷却水使用水平双流程形式，加之胶球泵进口管路在设计时未完全考虑进口压力，布置为如上图中的先是向上延伸一段，再进入胶球泵，使得胶球清洗系统排空成为一项不可能完成的任务。实际操作时，我们通过关小循环水回水电动蝶阀调节，发现只有循环水回水压力都在11kPa以上时，胶球泵进口管路才能进行排空。通过对比循环水泵运行工况表格得知，只有在两台循环水泵运行，凝汽器循环水回水电动蝶阀开度在40%才能满足上述条件。
就地检查胶球系统安装位置时，发现胶球泵的水平位置与胶球系统投球与收球的管路接口几乎是一致的，只是因为循环水管路下方没有空间，设计做出了胶球清洗管路往上走的妥协。
鉴于每次投胶球清洗系统时，都需要关小循环水回水电动门，这样的做法会影响机组正常运行，我们要求设计更改，准備在技术改造时，把管路往下走，避免无法排空的问题。
3.4循环水系统排空
钦州循环水系统排空阀门配置：每台循环水泵出口处1个自动排空阀、厂区外围至厂房循环水母管上3个自动排空阀、凝汽器两侧共8个手动排空门、循环水回水侧虹吸井1个自动排空阀，另外还有水水热交换器的相关排空门。
钦州电厂从循环水泵至厂房凝汽器进口的循环水管路超过500m，管径也达到了2800mm。在初次注水时，其管路的水容量不是一般的大，因此该厂未使用冲洗水泵给循环水管路注水的方法注水。取而代之的是，循环水泵启动后，其出口液控蝶阀以15%的开度，以及凝汽器循环水进口蝶阀100%开度、循环水回水蝶阀小开度（依据凝汽器手动排空门在全开时，不往水室内吸空气来调整）对管路进行注水。注水时间约为两个小时。
由于凝汽器水室未设计真空泵，关小的循环水回水蝶阀会使凝汽器水室满水的一瞬间会有冲击。鉴于在后期出现过凝汽器泄露情况，我们对这种注水冲击造成的影响持保留意见。
钦州电厂循环水系统在凝汽器出口侧还设置了虹吸井，在初次注水时，由于出口段较低的水压与虹吸负压相互作用下，虹吸井顶端的自动排气阀未能自动排放空气，只能手动打开排放气体，此处属于容易被忽视的排放空气地点。管路未完全排放空气将影响虹吸节能效果。
3.5循环水调试发现的其他问题
循环水凝汽器侧的进口电动蝶阀过力矩卡在中间位。由于循环水管径有2800mm，流体速度达到2.5m/s。凝汽器循环水进口电动蝶阀所需力矩为160kN·m，虽然电动执行机构为380V，5.32kW的电机，经过减速箱后的输出力矩也高达243kN·m。但是还是出现了电动蝶阀在运行中出现过力矩的情况。同时由于该阀较大，人力就地打开几乎不可能。
4.结语
通过对钦州电厂循环水调试的工作，调试工作完成了所有一个又一个艰难的任务，并最终把二期两台百万机组完成调试交给业主方。
在今后的工作中，将通过循环水系统改造和运行逻辑的完善、合理调度等措施，继续对循环水系统进行优化工作。届时我们的百万机组厂用电率将进一步下降，达到节能目标，并占领燃煤各系统技术的巅峰。
参考文献：
[1]唐建平，吴军. 900MW机组循环水系统及运行方式优化. 上海. 华东电力. 2008
[2]赵翠莲，修恒旭. 电站水室真空泵的选型. 应用能源技术. 152. 黑龙江. 2010
[3]蒋建飞，黄树红，王坤，高伟. 凝汽器水侧流动的三维数值模拟. 热能动力工程. 2007年04期
关键词：循环水系统；循环水泵；设计优化
Optimization of circulating water system of Qinzhou 2×1000MW coal-burning power plant
Chen Ri-guo
（Guangdong Yudean Xinhui Power Plant co，limited，Jiangmen）
Abstract：Aiming at the design faults found during installing and debugging circulating water system of two of coal-fired units，the second period of extension project in Qinzhou Power Plant，we present some problems，and analyse so that to give our improvements and some especial thoughts.
Key words：circulating water system；circulating pump；design optimization
1.概论
钦州燃煤电厂位于钦州市南部的钦州港经济开发区，规划建设容量3260MW（2×630MW+2×1000MW），一期工程建设2×630MW超临界燃煤机组，已于2007年建成投产，二期工程扩建2×1000MW超超临界燃煤機组，三大主机均由上海电气集团设计制造，总投资63.7亿元，建成后可有效解决广西水电丰枯水季节的调节问题，改善广西电源布局，为广西北部湾经济区加快发展提供强有力的支撑。
二期扩建工程3、4号机分别于2016年7月、9月相续完成168小时并网试验；
2.设备简介
广西钦州电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界燃煤机组循环冷却水系统采用单元制直流供水系统。循环水泵组为露天布置，供水水源为海水。系统额定设计工况下可根据季节变化采用三泵并联高速或低速运行。
2.1循环水泵技术参数
配置（每台机组）：3×33.33%（按夏季纯凝工况下的冷却水量计）；
循泵形式：固定叶角、立式混流式；
循泵型号：2200VZNW；
扬程：20.81/16.5m；
额定流量：10.95/9.77m3/s；
泵制造厂：荏原机械淄博有限公司；
额定电压：6kV；
额定电流：396/305.7A；
电动机额定功率；3150/2250kW
电动机制造厂：湘潭电机厂
2.2循环水系统
钦州每台机组配置三台循环水泵，根据机组真空情况决定运行台数。按单元制设计。两根来自厂房外的循环水管道经凝汽器后经虹吸井排至厂房外的循环水暗渠。在凝汽器水侧进口和出口的循环水管道上设有电动蝶阀，以便隔离凝汽器。凝汽器管子采用钛管，凝汽器设胶球清洗系统。
3.循环水系统调试运行的问题与解决方法
二期扩建工程从2015年开始着手准备，十月份开始全面开展调试工作。期间我们遇到了很多问题，有一些是安装质量问题，有一些是设计的缺陷。本文将主要集中于设计方面的缺陷进行分析，对现有的1000MW循环水系统进行一些简要的分析以及得到一些调试经验。
3.1循环水泵出口蝶阀
循环水泵出口液动蝶阀由德国KSB原装进口，型式为三球面偏心，双作用蓄能罐式液压驱动，可按程序实现分两阶段开、关阀。蝶阀的驱动液压由油泵提供，关阀时由蓄能罐提供能量驱动关闭。
在使用期间，循环水泵出口液控蝶阀液压油泵流量偏小，在阀门连续开关操作后油压低报警液控蝶阀PLC闭锁，需运行人员就地复位报警后手动启动油泵将油压升至正常值后才能重新操作。如果在循环水泵启动过程泵跳闸，出口液控蝶阀在联开过程中又立即关闭，可能存在关阀过程中油压低报警PLC闭锁蝶阀未能全关，发生循环水系统水倒流，循泵倒转。此问题暂时以加强巡检来解决。
其次，循环水泵出口液控蝶阀就地控制柜失电后重新得电，液控蝶阀将自动关闭。如果是在正常运行中，这会导致循泵跳闸，凝汽器循环水断水，从而真空降低，进一步导致机组跳闸。我们建议增加备用UPS电源保证液控蝶阀控制电源不失电。
3.2凝汽器循环水的特殊形式
钦州电厂凝汽器为水平形式的双流程凝汽器，具体图示如下。
循环水母管分为两路在同一水平面上进入凝汽器A（下图中的右侧）的水室，经过图中的联络管，再同时在同样的水平高度进入凝汽器B（图中的左侧）。这样的循环冷却水布置方式能够中断一侧的循环水，而不影响两个低压缸的排汽冷却。
由于凝汽器A的进水温度较低，凝汽器B的循环冷却水是经过凝汽器A升温后的，在实际运行中，凝汽器B的温度的确会高一些，大约为4℃。
对循环水侧的影响就是，由于流体惯性的缘故，内外两侧的循环水会出现压力不一致的情况。现场压力变送器采集的数据也说明了这个观点。表格如下。
从表中的数据可以得知，无论在哪一种工况下，A侧（外侧）循环水进回水压力都要比B侧（内侧）循环水压力要高，其中进水压力差值在10kPa左右，回水压力差值5至7kPa。
3.3胶球泵清洗系统
广西钦州电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界燃煤机组循环冷却水系统各配有一套由无锡市鸿翔电力辅机有限公司生产的胶球清洗装置，以保证凝汽器冷却管洁净。它由胶球装球室、收球网、胶球输送泵、滤网及压差测量控制系统、胶球分配器、装球室切换阀、海绵胶球等组成。 胶球清洗装置系统管道与循环水管道相连，泵房远离主厂房，循环水管路管径大，管线长，在首次启动时整个管路内充满的是空气，当循环水泵启动后，循环水充进管路，如果胶球清洗装置系统空气不能及时排出，积压到一定程度会对管道产生冲击，产生巨大的破坏力量，严重时会造成设备的损坏。
由于凝汽器循环冷却水使用水平双流程形式，加之胶球泵进口管路在设计时未完全考虑进口压力，布置为如上图中的先是向上延伸一段，再进入胶球泵，使得胶球清洗系统排空成为一项不可能完成的任务。实际操作时，我们通过关小循环水回水电动蝶阀调节，发现只有循环水回水压力都在11kPa以上时，胶球泵进口管路才能进行排空。通过对比循环水泵运行工况表格得知，只有在两台循环水泵运行，凝汽器循环水回水电动蝶阀开度在40%才能满足上述条件。
就地检查胶球系统安装位置时，发现胶球泵的水平位置与胶球系统投球与收球的管路接口几乎是一致的，只是因为循环水管路下方没有空间，设计做出了胶球清洗管路往上走的妥协。
鉴于每次投胶球清洗系统时，都需要关小循环水回水电动门，这样的做法会影响机组正常运行，我们要求设计更改，准備在技术改造时，把管路往下走，避免无法排空的问题。
3.4循环水系统排空
钦州循环水系统排空阀门配置：每台循环水泵出口处1个自动排空阀、厂区外围至厂房循环水母管上3个自动排空阀、凝汽器两侧共8个手动排空门、循环水回水侧虹吸井1个自动排空阀，另外还有水水热交换器的相关排空门。
钦州电厂从循环水泵至厂房凝汽器进口的循环水管路超过500m，管径也达到了2800mm。在初次注水时，其管路的水容量不是一般的大，因此该厂未使用冲洗水泵给循环水管路注水的方法注水。取而代之的是，循环水泵启动后，其出口液控蝶阀以15%的开度，以及凝汽器循环水进口蝶阀100%开度、循环水回水蝶阀小开度（依据凝汽器手动排空门在全开时，不往水室内吸空气来调整）对管路进行注水。注水时间约为两个小时。
由于凝汽器水室未设计真空泵，关小的循环水回水蝶阀会使凝汽器水室满水的一瞬间会有冲击。鉴于在后期出现过凝汽器泄露情况，我们对这种注水冲击造成的影响持保留意见。
钦州电厂循环水系统在凝汽器出口侧还设置了虹吸井，在初次注水时，由于出口段较低的水压与虹吸负压相互作用下，虹吸井顶端的自动排气阀未能自动排放空气，只能手动打开排放气体，此处属于容易被忽视的排放空气地点。管路未完全排放空气将影响虹吸节能效果。
3.5循环水调试发现的其他问题
循环水凝汽器侧的进口电动蝶阀过力矩卡在中间位。由于循环水管径有2800mm，流体速度达到2.5m/s。凝汽器循环水进口电动蝶阀所需力矩为160kN·m，虽然电动执行机构为380V，5.32kW的电机，经过减速箱后的输出力矩也高达243kN·m。但是还是出现了电动蝶阀在运行中出现过力矩的情况。同时由于该阀较大，人力就地打开几乎不可能。
4.结语
通过对钦州电厂循环水调试的工作，调试工作完成了所有一个又一个艰难的任务，并最终把二期两台百万机组完成调试交给业主方。
在今后的工作中，将通过循环水系统改造和运行逻辑的完善、合理调度等措施，继续对循环水系统进行优化工作。届时我们的百万机组厂用电率将进一步下降，达到节能目标，并占领燃煤各系统技术的巅峰。
参考文献：
[1]唐建平，吴军. 900MW机组循环水系统及运行方式优化. 上海. 华东电力. 2008
[2]赵翠莲，修恒旭. 电站水室真空泵的选型. 应用能源技术. 152. 黑龙江. 2010
[3]蒋建飞，黄树红，王坤，高伟. 凝汽器水侧流动的三维数值模拟. 热能动力工程. 2007年04期