凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化問(wèn)題分析

范世安

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

一、前言

目前，我國(guó)對(duì)于凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化，通常是在給定的冷卻水進(jìn)水溫度以及汽輪機(jī)負(fù)荷的條件下，調(diào)節(jié)冷卻水量，使循環(huán)水泵功耗增量和汽輪機(jī)功率增量之間的差值最大化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該種研究方法具有一定的片面性，僅僅考慮了循環(huán)水泵功耗和汽輪機(jī)功率的變化，并沒(méi)有考慮水資源的消耗以及對(duì)大氣、河流等造成的熱污染問(wèn)題，這種運(yùn)行優(yōu)化方式違背了當(dāng)今社會(huì)節(jié)約、環(huán)保的發(fā)展理念。因此，在“競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”、“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)”的電力行業(yè)運(yùn)行機(jī)制下，如何提高凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型和低污染性，對(duì)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化

1 實(shí)例概況

文章以某電廠(chǎng)為例，該電廠(chǎng)600MW機(jī)組凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)，凝汽器型號(hào)為N-36800-1型，汽輪機(jī)型號(hào)為N600-24.2/566/566型，2臺(tái)80LKXA-31型定速閉式循環(huán)水泵，冷卻水的供水方式為開(kāi)式供水。通過(guò)對(duì)該凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，取得了良好的實(shí)踐效果，確定了凝汽式蒸汽機(jī)的最佳冷卻水流量和最佳真空，冷卻水量改變了汽輪機(jī)的凈收益，同時(shí)還降低了熱污染費(fèi)用，保證冷端運(yùn)行得到了真正意義上的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益最大化，為實(shí)現(xiàn)凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的低耗水量、低污染運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化分析

2.1 確定最佳循環(huán)水流量

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的作用是為凝汽式汽輪機(jī)供給循環(huán)冷卻水，并且在凝汽器吸收熱量的過(guò)程中，能夠?qū)⑵啓C(jī)低壓缸排出的汽凝結(jié)成水重新進(jìn)入到加熱器中，然后再進(jìn)入到鍋爐中實(shí)現(xiàn)蒸汽水循環(huán)利用。凝汽式汽輪機(jī)正常運(yùn)行狀況下，當(dāng)負(fù)荷確定時(shí)，汽輪機(jī)的排汽量也就確定了。但是，當(dāng)?shù)貧鉁?、自然條件等會(huì)影響循環(huán)水入口的溫度，因此凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)循環(huán)水流量的確定應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)以及當(dāng)?shù)氐臏囟冗M(jìn)行確定。當(dāng)確定了上述兩個(gè)條件之后，最佳循環(huán)水流量的計(jì)算方法表示為：改變凝汽式汽輪機(jī)的排汽量，循環(huán)水的溫度也隨著發(fā)生變化，記錄循環(huán)水流量、溫度差以及吸收的熱量，然后根據(jù)公式計(jì)算出凝汽式汽輪機(jī)的飽和溫度以及凝汽器壓力。循環(huán)水流量能夠?qū)δ狡啓C(jī)真空造成影響，增加循環(huán)水泵的流量會(huì)導(dǎo)致功率增大，機(jī)組處力也隨著增加，當(dāng)水流量增大至某個(gè)臨界值時(shí)，機(jī)組出力功率與循環(huán)水泵的功耗相同，在此之前兩者的差值會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最大值，循環(huán)水泵葉片的角度是可調(diào)節(jié)的，通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的角度能夠?qū)M(jìn)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。循環(huán)水流量不僅會(huì)對(duì)凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的輸出功率以及能源消耗造成影響，同時(shí)在運(yùn)行的過(guò)程中還會(huì)消耗生產(chǎn)的點(diǎn)亮，因此通過(guò)確定最佳循環(huán)水流量，對(duì)于提高整個(gè)電廠(chǎng)的發(fā)電效率、能源損耗等具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。此外，當(dāng)確定最佳循環(huán)水流量之后，如何進(jìn)行該循環(huán)水流量的供應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急，主要是因?yàn)槟壳澳狡啓C(jī)的循環(huán)水泵通常采用定速運(yùn)行的方式，并不能夠精確的實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的運(yùn)行，為了解決這種問(wèn)題，應(yīng)該采用多臺(tái)循環(huán)水泵組合的方式，保證循環(huán)水流量盡可能的接近最佳循環(huán)水流量，這樣能夠有效的提高整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

2.2 確定凝汽器最佳真空

凝汽器是凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的重要組成部分，凝汽器的真空主要指的是直接將機(jī)組工作和放熱設(shè)施聯(lián)系起來(lái)，由于凝汽器中壓力的大小對(duì)汽輪機(jī)組的做功和汽輪機(jī)組的可調(diào)節(jié)性、安全性等具有直接的關(guān)系，因此需要確定凝汽器的最佳真空。通過(guò)增加凝汽器的真空能夠增大機(jī)組的功率，通過(guò)一系列的試驗(yàn)和計(jì)算，凝汽器的真空并不是越高越高，而是應(yīng)該確定某個(gè)最佳值，想要提高凝汽器的真空應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：首先，循環(huán)水與水蒸汽在凝汽器中相遇，進(jìn)行蒸汽，循環(huán)水流量的大小會(huì)對(duì)凝汽器真空造成一定的影響，增加循環(huán)水泵的流量會(huì)導(dǎo)致功率增加，但是增加流量時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組出力隨著增大，并且流量增加時(shí)，機(jī)組出力更多，當(dāng)循環(huán)水流量達(dá)到某一臨界值時(shí)，機(jī)組出力功率和循環(huán)水泵的功耗相同，在此之前會(huì)出現(xiàn)一個(gè)最大的差值，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水泵葉片的角度能夠改變進(jìn)水量；當(dāng)機(jī)組功率輸出和循環(huán)誰(shuí)笨消耗功率差值最大時(shí)，整體輸出也最大，也就是說(shuō)當(dāng)改變循環(huán)水量，循環(huán)水泵功率的增加值和機(jī)組電功率增加值之間的差值最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的真空即為最佳真空。此外，為了保證凝汽器的最佳真空，還應(yīng)該進(jìn)行備用真空泵啟停優(yōu)化，當(dāng)凝汽器在運(yùn)行的過(guò)程中，真空出現(xiàn)下降的問(wèn)題，如何啟動(dòng)備用真空泵進(jìn)行真空補(bǔ)充，應(yīng)該根據(jù)備用泵的凈收益進(jìn)行，即當(dāng)啟動(dòng)備用真空泵后，提高真空消耗的電功率不能超過(guò)真空泵消耗的功率，只有這樣啟動(dòng)備用泵才是經(jīng)濟(jì)、合理的，否則不能啟動(dòng)備用真空泵。對(duì)于真空升高后是否停止備用真空泵的判斷方法與上述方法類(lèi)似，當(dāng)真空泵消耗的功率超過(guò)真空降低而減少的功率時(shí)，停止備用真空泵。

2.3 水資源使用費(fèi)和冷卻水熱污染費(fèi)用的確定，以及考慮兩種費(fèi)用之后的凝汽式汽輪機(jī)凈收益。水資源使用費(fèi)以及冷卻水熱污染的環(huán)保收費(fèi)與冷卻水量具有直接的關(guān)系，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)卣块T(mén)以及規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。考慮了兩種費(fèi)用之后的凝汽式汽輪機(jī)的凈收益ΔWnet表示為：ΔWnet=ΔCt-ΔCp-ΔCw。 其 中，ΔCw表示水資源使用費(fèi)以及冷卻水污染的環(huán)保費(fèi)用；ΔCp表示拖動(dòng)循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)損耗增加的費(fèi)用；ΔCt表示凝汽式汽輪機(jī)功率增加的收益。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)是電廠(chǎng)的重要組成部分，其運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性對(duì)電廠(chǎng)的正常運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。因此，凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行，除了確定凝汽器的最佳冷卻水流量和最佳真空等傳統(tǒng)的因素，還應(yīng)該考慮冷卻水資源使用費(fèi)用以及冷卻水的熱污染費(fèi)用，這樣能夠保證凝汽式汽輪機(jī)冷端運(yùn)行實(shí)現(xiàn)真正意義上的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。

[1]馬立恒，王運(yùn)民.火電廠(chǎng)凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010，52（02）：137-138.

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