對火力發(fā)電廠汽機輔機優(yōu)化的探討

王元雷

摘要：近年來，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時，能源危機問題日益突顯?；鹆Πl(fā)電廠肩負著電能生產(chǎn)的重要任務，其中汽輪機組運行效率的高低與電能生產(chǎn)有著直接關系。同時由于機組年均負荷率較高，致使輔機設備長時間運行在非額定工況下，這在一定程度上增大了火電廠的總體能耗。為了實現(xiàn)節(jié)能降耗、優(yōu)質高產(chǎn)的目標，對汽機輔機進行優(yōu)化調整已經(jīng)勢在必行。基于此點，本文就火力發(fā)電廠汽機輔機優(yōu)化展開探討。

關鍵詞：火力發(fā)電廠 汽輪機組 輔機 優(yōu)化

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0113-01

1 火力發(fā)電廠汽輪機組主要輔機概述

汽輪機組是火力發(fā)電廠中最為重要的設備之一，主要的汽機輔機有凝汽設備、抽氣設備和冷卻設備。

1.1凝氣設備

該設備主要是由以下幾個部分組成：凝汽器、循環(huán)和凝結水泵以及抽氣裝置等等。它的主要作用如下：其一，通過在汽機的排氣口建立真空，達到提高汽機循環(huán)熱效率的目的；其二，對工質進行回收，進而形成循環(huán)；其三，能夠對補給水和凝結水進行真空除氧；其四，在負荷情況發(fā)生變化時，可以對排汽及疏水進行回收。當凝汽器中漏入空氣或是存在不可凝結的氣體時，便會對其的安全和經(jīng)濟運行造成影響，這也是影響凝汽設備運行效率最為重要的因素之一。

1.2抽氣設備

根據(jù)工作原理的不同，抽氣設備大致可分為以下兩種。

（1）射流式抽氣器。①射汽式抽氣器。它主要是以高壓蒸汽作為工質，并通過蒸汽的膨脹做功來實現(xiàn)抽吸作用；②射水式抽氣器。其主要是以壓力水的速度能實現(xiàn)抽吸作用。其中射汽式的系統(tǒng)相對較為復雜，經(jīng)濟性較差，并且不容易操作，而射水式的系統(tǒng)則比較簡單，經(jīng)濟性良好，同時運行維護都比較方便。但其缺點是需要配置專用的水泵，耗水量非常大，占地面積也很大，影響了實際應用效果。

（2）容積式真空泵。具體分為兩種：一種是離心式；另一種是液環(huán)式。

1.3冷卻設備

火力發(fā)電廠的供水系統(tǒng)主要分為兩種形式：一種是開式，即直流供水系統(tǒng)；另一種是閉式，即循環(huán)供水系統(tǒng)。其中閉式分為冷卻水池、噴水池和冷卻塔這三種循環(huán)供水系統(tǒng)。在火力發(fā)電廠中，冷卻塔的進水溫度通常為8℃～10℃，冷卻幅高為5℃～10℃。在冷卻條件相同的情況下，橫流塔因其自身的塔筒高度，能夠有效地節(jié)約基礎建設投資成本，并且運行管理比較方便，唯一的缺點是占地面積較大。

2 火力發(fā)電廠汽機輔機的優(yōu)化策略

在火力發(fā)電廠中，汽輪機組是不可或缺的設備之一，它的高效、安全、可靠運行直接關系到火電廠的總體效益。鍋爐通過對煤等燃料進行加熱使其轉化成為蒸汽后，再由噴嘴高速進入到汽輪機組當中，進而轉化成為供機組運行的機械能。由于該過程比較復雜，故此需要一系列輔助設備配合完成。為了進一步確保機組高效運行，常常都會借助一些指標對其實際運行情況進行觀察，這些指標的穩(wěn)定性直接關系到汽輪機組運行的安全性和高效性。對汽機輔機進行優(yōu)化能夠有效地提高這些指標，有利于確保汽輪機組高效、節(jié)能、安全、穩(wěn)定運行。

2.1循環(huán)水泵的優(yōu)化

在汽輪機組與冷卻水溫度一定的前提下，凝汽器的壓力會隨著循環(huán)水流量的變化而發(fā)生改變，這一變化對循環(huán)水泵的耗功有著直接影響。當循環(huán)水流量增大時，凝汽器壓力會隨之減小，此時機組出力會有所增加，循環(huán)水泵的耗功也會同時增加，而當水流量增大到一定程度時，由于水泵的耗功增加會將機組出力的增加值抵消。為此，循環(huán)水流量增大后造成的汽輪機組出力增加值與水泵功耗增加值差在最大時，凝汽器的運行壓力是機組最佳的運行背壓，換言之，在這種情況下，循環(huán)水泵處于最佳的運行方式。然而，在實際當中，火電廠中汽輪機組的配套循環(huán)水泵都是有一定的臺數(shù)限制，這就造成了循環(huán)水流量無法實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)，想要進一步實現(xiàn)水泵運行方式的優(yōu)化，就只能夠按照現(xiàn)有的水泵臺數(shù)組合成不同的運行方式。通過對不同循環(huán)水泵組合方式下凝汽器變工況性能、汽輪機的出力增加值、循環(huán)水泵流量及功耗等進行實測，并結合循環(huán)水溫度變化和機組負荷變化計算出一定水溫條件和機組負荷條件下機組最佳的運行背壓，進而確定出循環(huán)水泵的最佳運行方式。下面以某火電廠中的2×300MW機組為例，對循環(huán)水泵優(yōu)化運行效果進行分析。本機組中的每臺機組都配有兩臺同型號的循環(huán)水泵，兩臺機組的循環(huán)水系統(tǒng)采用的是聯(lián)絡管的方式進行連接。在該機組中循環(huán)水泵可能存在的運行組合方式主要有以下幾種：1機1泵、2機2泵、2機3泵、2機4泵（相當于1機1泵）。通過相關的實驗和計算便可以得出不同循環(huán)水進口溫度及不同機組負荷條件下循環(huán)水泵的最佳運行方式。需注意的是，為確保機組運行的安全性，在采用2機2泵和2機3泵這兩種運行方式時，2臺機組循環(huán)水系統(tǒng)的聯(lián)絡門應當為打開狀態(tài)，這樣可以保證其中某一臺水泵出現(xiàn)故障時，凝汽器不斷水。

2.2給水泵優(yōu)化

一直以來，電動給水泵都是火電廠中耗電量最大的輔機，其耗電量的多少直接關系到汽輪機組運行的經(jīng)濟性。為此，有必要對其進行優(yōu)化。具體可采取以下措施：其一，可以通過在臨機輔汽或是啟動爐供汽的運行方式下，并保證汽包壓力低于0.8MPa，然后啟動前置泵向鍋爐供水和沖洗；其二，當汽包壓力大于0.8MPa時，可以采用沖動小輪機向鍋爐供水，此時給水泵處于備用狀態(tài)，這樣一來機組在啟停時便可以不啟停給水泵，進而達到降低耗電量的目的。此外，若是采用汽動給水泵則可以通過機組滑壓來實現(xiàn)運行優(yōu)化，節(jié)能措施則可采用降低小汽輪機的耗氣量來實現(xiàn)。

2.3抽氣設備優(yōu)化

在汽輪機組中，抽氣設備最主要的任務是在機組啟動時建立真空狀態(tài)，并在機組運行過程中抽出漏入到凝汽器當中不凝結的氣體和空氣，以此來維持真空度。換言之，抽氣設備最大的作用就是確保及維持凝汽器的真空度。影響抽氣設備工作效率的因素有以下幾點：工作液溫度、真空泵轉速以及吸入口溫度和壓力等等。其中工作液溫度是最主要的影響因素。為此，對抽氣設備的優(yōu)化實質上就是對工作液溫度進行調節(jié)。具體可以采用以下措施：可以使用地下水直接對真空泵的工作水進行冷卻處理，這樣在夏季能夠有效地提高其抽吸能力，并且還可以進一步降低真空泵的耗功，從而使凝汽器的換熱條件得以改善，其真空度自然會有所提高。由于地下水用完以后會直接排入到循環(huán)水系統(tǒng)當中，這就相當于對給水塔進行補水，不會導致大量水資源的浪費。

參考文獻

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