600MW火電機(jī)組冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造效果

李國粹

摘 要：汽輪發(fā)電機(jī)組是供電企業(yè)的重要設(shè)備，凝汽器系統(tǒng)是節(jié)能的重點(diǎn)部位，本文結(jié)合本單位的實(shí)際情況，對火電機(jī)組冷端系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化改造措施進(jìn)行分析，介紹了幾種節(jié)能優(yōu)化方法，旨在給其他同類型的機(jī)組提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組 火力發(fā)電 冷端系統(tǒng) 節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）04-0-01

引言

隨著我國電力生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，電力企業(yè)也逐漸從生產(chǎn)型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)營型企業(yè)，提高效益、降低成本成為發(fā)電企業(yè)經(jīng)營管理的長期目標(biāo)。當(dāng)前電力企業(yè)生產(chǎn)過程中的能耗還比較高，從電力企業(yè)的生產(chǎn)情況來看，電廠的凝汽器的真空度對用電率、供電煤耗的影響十分明顯。凝汽器的真空下降，則發(fā)電熱耗會(huì)逐漸上升，如果發(fā)電煤耗按330g/（kW·h）為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則發(fā)電機(jī)組的平均真空只需要提高0.7kPa，則發(fā)電過程中的煤耗就可以降低2g/（kW·h）以上，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。對此，在電力企業(yè)生產(chǎn)過程中，必須要加強(qiáng)對節(jié)能降耗的重視，以600MW火電機(jī)組為例，分析汽輪機(jī)的冷端系統(tǒng)在節(jié)能降耗中的潛力。

一、凝汽器的真空大小與能耗的關(guān)系

本文以某單位600MW火電機(jī)組為例進(jìn)行分析，主設(shè)備均選用哈爾濱三大動(dòng)力廠的國產(chǎn)設(shè)備，汽輪機(jī)是亞臨界、一次中間再熱、單軸、四缸、四排汽、反動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，其中汽輪機(jī)的真空系統(tǒng)中的主要設(shè)備有凝汽器、真空泵、循環(huán)水泵，凝汽器為N-36000-1型，雙背壓、雙殼體、單流程、表面式、橫向布置。其中凝汽器有兩個(gè)，A凝汽器為4.7kPa、B凝汽器為5.73kPa。

從熱力學(xué)的角度來看，火電機(jī)組的凝汽器的真空下降的時(shí)候，其發(fā)電熱耗水平是會(huì)不斷上升的，所以想要降低火電機(jī)組的能耗，就必須要提高機(jī)組的真空。

二、真空系統(tǒng)節(jié)能降耗的方法及其效果分析

真空系統(tǒng)節(jié)能降耗的方法就是在保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，對設(shè)備管理和運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行技術(shù)改造，提高機(jī)組真空，從而降低設(shè)備的電耗。其具體的方法如下：

1.加強(qiáng)運(yùn)行管理，優(yōu)化輔機(jī)運(yùn)行方式

對火電機(jī)組設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試的時(shí)候，通?？紤]的是安全，對節(jié)能降耗的考慮較少，所以一般都會(huì)采用旋轉(zhuǎn)熱備用、安全裕度大的運(yùn)行方式，確保設(shè)備安全、機(jī)組運(yùn)行安全。等到真正開始生產(chǎn)之后，主機(jī)和輔機(jī)的運(yùn)行方式都可以得到一定程度的優(yōu)化，根據(jù)本單位設(shè)備的實(shí)際情況，通過優(yōu)化運(yùn)行方式可以達(dá)到節(jié)能的目的。

2.加強(qiáng)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性

在火電機(jī)組的運(yùn)行過程中，必須要確保機(jī)組的真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性不達(dá)標(biāo)，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗較高。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，真空下降的速度如果小于0.399kPa/min，則視為嚴(yán)密性合格，如果下降的速度小于0.266kPa/min，則視為嚴(yán)密性良好，效果小于0.133kPa/min，則視為優(yōu)良。對機(jī)組運(yùn)行的真空嚴(yán)密性進(jìn)行檢測，一般都采用停泵法或者關(guān)門法，即停止真空泵的運(yùn)行或者關(guān)閉真空手動(dòng)門，然后對真空的下降速度進(jìn)行觀察，可以看出，在進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的時(shí)候，采用停運(yùn)真空泵法最合適，因?yàn)殛P(guān)閉抽真空手動(dòng)門的試驗(yàn)方法存在一些誤差。為了加強(qiáng)真空嚴(yán)密性管理，提高機(jī)組的真空度，可以將機(jī)組的真空嚴(yán)密性分成不同的區(qū)，分別為：獎(jiǎng)勵(lì)一區(qū)，獎(jiǎng)勵(lì)二區(qū)，正常區(qū)、查漏區(qū)、考核一區(qū)、考核二區(qū)，形成不同的獎(jiǎng)懲機(jī)制，每個(gè)月都要對機(jī)組的真空嚴(yán)密性進(jìn)行考核，并且對責(zé)任人的工作質(zhì)量進(jìn)行量化，強(qiáng)化責(zé)任人的責(zé)任意識(shí)，提高其對機(jī)組真空嚴(yán)密性的認(rèn)識(shí)。通過嚴(yán)格地運(yùn)行管理，可以保持機(jī)組的真空度滿足要求，為機(jī)組節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)。

3.優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式

火力發(fā)電廠的循環(huán)水設(shè)備一般都采用單元制設(shè)計(jì)，每臺(tái)機(jī)組都配備了兩臺(tái)循環(huán)水泵，形成獨(dú)立的單元，機(jī)組之間的循環(huán)水系統(tǒng)是沒有關(guān)聯(lián)的，這種方法會(huì)導(dǎo)致單泵運(yùn)行的循環(huán)水量不足，雙泵運(yùn)行的水量過多，造成浪費(fèi)。根據(jù)實(shí)踐得知，根據(jù)機(jī)組的真空值大小來確定是開一臺(tái)還是兩臺(tái)循環(huán)水泵，如果在滿足機(jī)組真空的條件下，開一臺(tái)循環(huán)水泵，則可以使電廠的用電率下降0.03%。在夏季，單機(jī)組、雙水泵的運(yùn)行方式對電廠的用電率的影響最明顯，對于兩臺(tái)以上的機(jī)組，則可以考慮優(yōu)化水循環(huán)系統(tǒng)，將水循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)通，然后采用母管制供水的方式，解決單臺(tái)機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行時(shí)的矛盾，使得水系統(tǒng)的運(yùn)行方式更加多樣化，更加靈活。本單位的機(jī)組容量較大，傳統(tǒng)的配備方式是，兩臺(tái)600MW機(jī)組的循環(huán)水泵在夏季需要4泵，針對這種運(yùn)行方式，提出了兩臺(tái)機(jī)組、三泵的運(yùn)行方式，在兩臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水管道之間增加一個(gè)聯(lián)絡(luò)門，假設(shè)兩臺(tái)機(jī)組、三泵的方式每年可以減少1臺(tái)循環(huán)水泵4個(gè)月的運(yùn)行時(shí)間，則大約可以節(jié)約電量907萬kW·h，其節(jié)能效果十分顯著。目前，還可以通過運(yùn)用相應(yīng)的軟件，對不同負(fù)荷條件、不同環(huán)境溫度下的循環(huán)水的最佳運(yùn)行方式給出提示，使得循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行更合理、更科學(xué)。經(jīng)過優(yōu)化之后，兩臺(tái)機(jī)組的平均真空可以上升0.4kPa和0.65kPa，節(jié)能效果明顯。

4.雙背壓機(jī)組抽真空裝置優(yōu)化

當(dāng)前很多電廠都使用凝汽式汽輪機(jī)組，這種發(fā)電機(jī)組的凝汽器一般都采用雙背壓凝汽器，循環(huán)水可以串聯(lián)進(jìn)入兩側(cè)的凝汽器銅管，形成雙背壓，低壓一側(cè)的凝結(jié)水可以通過水封進(jìn)入高壓側(cè)的凝汽器，再由凝結(jié)水泵將水打出。從理論上分析可知，在滿足一定條件的情況下，雙壓式凝汽器的平均排汽壓力比單壓式凝汽器的排汽壓力要小，但是實(shí)際運(yùn)行過程中，很多機(jī)組的雙背壓凝汽器的實(shí)際壓力都是達(dá)不到設(shè)計(jì)值大小的，設(shè)計(jì)的真空低壓側(cè)的壓力大約為4.7kPa，高壓側(cè)的壓力大小為5.73kPa，高壓側(cè)與低壓側(cè)的真空大約相差1kPa，排汽的溫度大約相差4℃，實(shí)際運(yùn)行過程中，溫度的差值大約為2℃，真空相差0.5kPa。造成這一現(xiàn)象的原因是因?yàn)楦邏簜?cè)與低壓側(cè)抽真空管道產(chǎn)生的阻力相差不大，而且又通過同一個(gè)母管和真空泵連接起來，母管產(chǎn)生均壓作用，使低壓側(cè)的凝汽器抽真空管的出力受到限制，從而導(dǎo)致高壓側(cè)和低壓側(cè)的凝汽器真空值達(dá)不到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。

針對這一問題，可以采用下面的方式進(jìn)行解決，通過高壓側(cè)抽真空手動(dòng)門，來增加高壓側(cè)的抽真空管道阻力，使得高壓側(cè)與低壓側(cè)真空管道的出力保持均衡，在高壓側(cè)的凝汽器真空保持不變的時(shí)候，低壓側(cè)的真空值會(huì)有較大幅度的增長。這種方案適用于火電機(jī)組正常運(yùn)行的時(shí)候，如果機(jī)組運(yùn)行不正常，則不能采用這種方案。高壓側(cè)的真空手動(dòng)門經(jīng)過節(jié)流之后，在確保高壓側(cè)的真空和排汽溫度保持不變的情況下，低壓側(cè)的排汽溫度可以下降，真空明顯提高，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，低壓側(cè)的真空大約可以上升1.4kPa，高壓側(cè)和低壓側(cè)的平均真空都可以提高大約0.7kPa左右，與設(shè)計(jì)理論值很接近。

5.對設(shè)備技術(shù)進(jìn)行改造

通過技術(shù)改造達(dá)到節(jié)能降耗的目的，也是目前發(fā)電廠考慮的重點(diǎn)之一?；痣姍C(jī)組是發(fā)電廠的主要設(shè)備，在機(jī)組設(shè)計(jì)與設(shè)備選型的時(shí)候，一般都需要考慮設(shè)備的型號(hào)規(guī)格的通用性，盡量能夠讓設(shè)備滿足所有的工作情況，這也就決定了在生產(chǎn)過程中所采用的設(shè)備可能并不是最適合該機(jī)組的設(shè)備，設(shè)備的工作性能和狀態(tài)都不能達(dá)到最佳狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，設(shè)備的技術(shù)也不斷創(chuàng)新，通過設(shè)備技術(shù)改造，也能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。比如對凝汽器膠球清洗系統(tǒng)進(jìn)行改造。凝汽器的膠球清洗設(shè)備是確保凝汽器的銅管保持清潔，提高換熱效果的設(shè)備，在機(jī)組運(yùn)行過程中，凝汽器的循環(huán)水側(cè)投入膠球之后，膠球會(huì)隨著水流進(jìn)入到凝汽器的銅管中，然后對銅管的內(nèi)壁進(jìn)行清洗，膠球的清晰裝置也可以在運(yùn)行的過程中對凝汽器的銅管進(jìn)行自動(dòng)清洗，從而使得銅管保持清潔。對于一些水質(zhì)條件比較差的水循環(huán)系統(tǒng)，必須要配備膠球清洗裝置。本單位的水循環(huán)的水質(zhì)都比較差，最初安裝的膠球清洗裝置是手動(dòng)控制的，投運(yùn)以及推出的時(shí)候操作量很大，而且膠球清洗設(shè)備本身也存在一些問題，在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)柵孔堵塞、污垢無法清除的問題，收球率較低，對機(jī)組的運(yùn)行產(chǎn)生影響。對此，可以將膠球清洗系統(tǒng)更換為自動(dòng)清洗裝置，通過可編程PLC控制系統(tǒng)，對膠球清洗系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，從系統(tǒng)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停運(yùn)各個(gè)環(huán)節(jié)著手，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。而且新系統(tǒng)還帶有濾網(wǎng)差壓自動(dòng)反清洗功能，可以在線清洗濾網(wǎng)，而且能夠進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)清洗不干凈或者污垢量較大的時(shí)候就可以進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，提示技術(shù)人員。

三、節(jié)能效果分析

通過以上的優(yōu)化運(yùn)行方式以及設(shè)備技術(shù)改造方式，可以對機(jī)組的運(yùn)行過程中的能耗進(jìn)行有效控制，機(jī)組冷端系統(tǒng)的節(jié)能效果十分顯著。通過對機(jī)組的真空嚴(yán)密性進(jìn)行控制，機(jī)組的真空度保持在93.7%以上;通過對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將單機(jī)雙泵的方式變?yōu)閮蓹C(jī)三泵，每年可以節(jié)約電能900萬kW·h以上，而且還能運(yùn)用軟件對循環(huán)水泵的運(yùn)行過程進(jìn)行優(yōu)化，使得兩臺(tái)機(jī)組的真空度上升;通過設(shè)備改造，保證了膠球清洗系統(tǒng)的投入率，平均真空升高了大約0.6%，可以使得供電煤耗下降1.8g/（kW·h）。由此可見，通過運(yùn)行方式的優(yōu)化以及技術(shù)改造，可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

結(jié)語

綜上所述，火電廠是發(fā)電的主要場所，在火電廠生產(chǎn)過程中，機(jī)組設(shè)備的能耗較高，一直都是電廠考慮的重點(diǎn)問題。結(jié)合本單位的實(shí)際情況，通過對設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，可以達(dá)到良好的節(jié)能效果，在生產(chǎn)過程中應(yīng)該要加以推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]邢希東，邢百俊，金日鋒.600MW火電機(jī)組冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造效果[J].能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010（12）

[2]李大才，趙艷粉，高峰.國產(chǎn)600MW超臨界機(jī)組冷端節(jié)能優(yōu)化[J].電力與能源，2014（06）

[3]王應(yīng)林.淺析600MW火電機(jī)組汽機(jī)側(cè)節(jié)能降耗的措施[J].大科技，2017（22）