淺談火力發(fā)電廠汽機輔機的優(yōu)化

摘 要：近年來，我國在以經(jīng)濟建設(shè)為中心的同時，不可再生資源日益減少的問題及使用效率低下等問題日益突顯。火力發(fā)電廠肩負(fù)著電能生產(chǎn)和保證熱用戶的冬季取暖的重要任務(wù)，其中汽輪機組運行效率的高低與電能生產(chǎn)和熱能產(chǎn)出有著直接關(guān)系。同時由于機組年均負(fù)荷率較高，致使輔助設(shè)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(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)，對汽機輔助設(shè)備進行優(yōu)化調(diào)整已經(jīng)勢在必行?；诖它c，本文就火力發(fā)電廠汽機輔機優(yōu)化展開探討。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠汽輪機組；輔助設(shè)備；優(yōu)化

1 火力發(fā)電廠汽輪機組主要輔助設(shè)備概述

在火力發(fā)電廠中，汽輪機設(shè)備、鍋爐設(shè)備、電氣設(shè)備是最重要的組成部分，其中電氣設(shè)備是最基礎(chǔ)的承載設(shè)備，鍋爐設(shè)備是熱能提供的最原始力量，汽輪機設(shè)備是將鍋爐產(chǎn)出的熱能轉(zhuǎn)換成電能及熱能的經(jīng)濟效益設(shè)備。在凝器式真空汽輪機組中，汽輪機分三崗責(zé)任制，汽輪機主司機主要負(fù)責(zé)的是汽輪機及與其連接的主蒸汽設(shè)備系統(tǒng)，汽輪機副司機主要負(fù)責(zé)的是機組潤滑油冷卻設(shè)備系統(tǒng)，熱網(wǎng)加熱器及其供熱設(shè)備系統(tǒng)，發(fā)電機空冷器冷卻設(shè)備系統(tǒng)，高低加給水加熱設(shè)備系統(tǒng)，輔機主要負(fù)責(zé)的輔助設(shè)備有冷卻水供水設(shè)備系統(tǒng)，凝汽器設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)，抽氣器設(shè)備系統(tǒng)，除氧給水設(shè)備系統(tǒng)。本文主要探討輔機主要負(fù)責(zé)的輔助設(shè)備的原理及優(yōu)化。

1.1 冷卻水供水設(shè)備系統(tǒng)

火力發(fā)電廠的冷卻水供水系統(tǒng)主要提供兩種形式：一種是直接供水系統(tǒng)，一種是閉式循環(huán)水供水系統(tǒng)。直接供水系統(tǒng)是由化學(xué)車間將江邊泵站的江水經(jīng)過初步處理用冷卻水泵直接提供給汽輪機輔助設(shè)備使用，并且在廠用電中斷后可以用直流油泵保證機組最基本的設(shè)備冷卻用水，一般直接供水系統(tǒng)冷卻水入口水溫在8℃～10 ℃。閉式循環(huán)水供水系統(tǒng)是由冷卻水塔、冷卻水井、冷卻水降溫池組構(gòu)成。冷卻水塔水位正常，將水供給冷卻水井，冷卻水井的水由機組循環(huán)水泵打給凝汽器，給機組做功后的汽進行熱交換，將熱量由水帶走到水塔中心淋盤式自由落下，熱量散發(fā)到大氣中，落下的水溫回到15℃～25 ℃，其余基礎(chǔ)輔助設(shè)備用冷卻水通過冷卻水井連接的冷卻水泵供給冷卻水用水，回水回收至冷卻水降溫池組，降溫池組給冷卻水塔進行補水，若由于事故造成冷卻水塔水位大量缺失，可由化學(xué)車間對冷卻水塔進行補水。冷卻水塔供水溫度一般在15℃～25 ℃，冷卻幅度能達到5℃～10 ℃。此設(shè)備系統(tǒng)唯一的缺點就是用地面積過大，優(yōu)點是循環(huán)系統(tǒng)對水資源的節(jié)約性和利用率高，在經(jīng)濟上具有可持續(xù)性。

1.2 凝汽器設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)

汽輪機組凝汽器設(shè)備循環(huán)系統(tǒng)主要是由凝汽器、循環(huán)水泵和凝結(jié)水泵等組成。其在運行過程中主要體現(xiàn)四個方面的作用：①在汽輪機排氣口建立真空，提高機組循環(huán)熱效率。②機組循環(huán)水可回收循環(huán)使用，排汽凝結(jié)水可回收經(jīng)過低加加熱器加熱再至除氧器供給鍋爐用水。③真空系統(tǒng)可對凝結(jié)水進行真空除氧。④當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時可有效回收排氣及疏水。影響凝汽器設(shè)備正常工作的因素有漏入空氣和存在不可凝結(jié)的氣體，影響其安全性和經(jīng)濟性。

1.3 抽氣器設(shè)備系統(tǒng)

抽氣設(shè)備依據(jù)工作原理可劃分為兩種，一種是射流式抽氣器，一種是容積式真空泵。其中射流式抽氣器包括射汽式抽氣器和射水式抽氣器。容積式真空泵分為離心式真空泵和液環(huán)式真空泵。一般早期的汽輪機都是射汽式抽氣器，它是以高壓蒸汽作為介質(zhì)，通過熱膨脹做功來實現(xiàn)抽吸作用，但由于系統(tǒng)復(fù)雜，經(jīng)濟性差，不容易操作及維護等缺點，設(shè)計時盡量選擇射水式抽氣器的方式。射水式抽氣器系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟性優(yōu)良，容易操作方便維護等針對射汽式抽氣器的優(yōu)點，使得設(shè)計者及使用者都優(yōu)先選擇，但缺點是耗水量大，占地面積大，但具有可持續(xù)性，如果生產(chǎn)廠房面積足夠的話，還是要優(yōu)先選擇。

2 火力發(fā)電廠運行中輔機存在的問題

火力發(fā)電廠中汽機輔助設(shè)備具有保證運行的最基本的作用，同時也由于設(shè)備價格相對不高，導(dǎo)致在運行中容易被忽視，使得本來許多不該產(chǎn)生的問題由于在管理上的疏忽產(chǎn)生了，小問題的積累對電廠的發(fā)展產(chǎn)生了大影響，主要體現(xiàn)在以下幾點：

a.火力發(fā)電廠在使用輔助設(shè)備時由于對設(shè)備管理工作上的不重視，忽視了管道網(wǎng)絡(luò)性能，使得其不能發(fā)揮真正的作用，人為降低了設(shè)備的能效使用率，從側(cè)面降低了其經(jīng)濟效益。

b.火力發(fā)電廠在持續(xù)性發(fā)展方面在資金、技術(shù)、人才等方面與發(fā)達國家比存在著巨大的差距，造成發(fā)電質(zhì)量與產(chǎn)量低下，在設(shè)備的使用上也是存在浪費能源現(xiàn)象。

C.火力發(fā)電廠的凝汽器式汽機輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實際生產(chǎn)過程中，一些技術(shù)手段不足以滿足生產(chǎn)及發(fā)展需求。

3 火力發(fā)電廠汽機輔機的優(yōu)化策略

在火力發(fā)電廠中，汽輪機組能夠安全、經(jīng)濟、高效運行直接關(guān)系到發(fā)電廠的總體經(jīng)濟效益，發(fā)電量的上網(wǎng)電價和保證供熱的取暖費是火力發(fā)電廠的最重要的經(jīng)濟收益。鍋爐將煤的燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽動能，汽輪機將蒸汽動能轉(zhuǎn)化為電能及熱能，由于這個過程比較復(fù)雜，需要一系列輔助設(shè)備幫助配合完成，汽輪機輔機有效提高輔助設(shè)備利用率可以幫助確保汽輪機高效、節(jié)能、安全、穩(wěn)定運行。

3 .1 循環(huán)水泵的優(yōu)化

在汽輪機負(fù)荷和循環(huán)水溫度不變的前提下，凝汽器的壓力會隨著循環(huán)水量的變化而變化，循環(huán)水量減少，壓力增加，循環(huán)水量增加，壓力減少，這一變化對機循環(huán)水泵有著直接的影響。當(dāng)機組出力增加值與循環(huán)水泵功耗增加值差值為最大時，是機組循環(huán)水泵最佳運行方式。然而在實際運行中，機組配套循環(huán)水泵一般都為1機2泵，2機4泵的模式，在實際運行中也是看情況運行臺數(shù)，想要進一步實現(xiàn)循環(huán)水泵優(yōu)化，只能通過實驗的方式來進行組合各種不同運行方式，收集汽輪機出力增加值、循環(huán)水泵流量、循環(huán)水泵功耗增加值，凝汽器壓力變化值來確定在各種工況下的最佳優(yōu)化方案。需要注意的是如果是2機4泵運行模式，一定要將循環(huán)水系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)門打開，保證一臺泵出問題后凝汽器不斷水。近幾年由于技術(shù)的進步，將變頻器技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)部門，使得企業(yè)節(jié)能降耗，減少了不少運行成本，如果有條件的話，機循環(huán)水泵如果可以技改成加一個一拖二式的變頻器，使得一臺循環(huán)水泵工頻運行，一臺循環(huán)水泵變頻運行，可以隨著工況的變化調(diào)節(jié)循環(huán)水量，會具有更加靈活性，能夠更順利的完成循環(huán)水泵達到最優(yōu)化的目的，也能夠改變循環(huán)水流量無法實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的現(xiàn)狀。

3.2 給水泵的優(yōu)化

給水泵是汽輪機組中耗電量最大的輔機設(shè)備，其耗電量的多少直接關(guān)系到汽輪機組正常運行的經(jīng)濟性?，F(xiàn)在很多汽輪機組都將給水泵改成一拖二式的變頻器控制啟動，利用變頻的可調(diào)節(jié)性實現(xiàn)了對給水泵的節(jié)能降耗優(yōu)化。

3.3 抽氣設(shè)備優(yōu)化

抽氣設(shè)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(shè)備工作效率的因素有以下幾點：工作液溫度、真空泵轉(zhuǎn)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(shè)備的優(yōu)化實質(zhì)上就是對工作液溫度進行調(diào)節(jié)。具體可以采用以下措施：降低泵工作水溫度，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(dāng)中，這就相當(dāng)于對給水塔進行補水，不會導(dǎo)致大量水資源的浪費。

4 結(jié)語

對于電力企業(yè)來講，技術(shù)上的提升是可以為企業(yè)帶來成本降低，提高利潤的良好效果，本文僅在汽輪機輔機方面提供一些優(yōu)化想法和參考，希望電力行業(yè)的專業(yè)人員多分享一下各自的經(jīng)驗，加深對設(shè)備上運行方面的一些優(yōu)化交流，提高我國運行水平，減小與發(fā)達國家之間的技術(shù)差距。

參考文獻：

[1] 岳建華， 謝建民， 朱延海， 馬天庭， 胡軼群， 馬繼明. 火力發(fā)電廠給水泵再循環(huán)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[J]. 中國電力，2014（09）：11-17.

[2] 董海英， 劉桂英， 喬玉新.FNP-2 型太陽凈全輻射表的安裝維護及常見故障處理[J]. 氣象水文海洋器，2015（02）：107-109.

作者簡介：

張一明（1985.5——）男，東北電力大學(xué)，火電廠集控運行專業(yè)，大專，主要從事電廠運行工作。