熱電廠(chǎng)鍋爐汽輪機(jī)的優(yōu)化調(diào)度策略

李巖

【摘 要】對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化處理，是電廠(chǎng)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和高效生產(chǎn)的必然要求，也是能源節(jié)約控制，資源合理配置的必要工作。優(yōu)化人員需要從實(shí)際出發(fā)，了解集控運(yùn)行系統(tǒng)的要求，掌握汽輪機(jī)的運(yùn)行原理和運(yùn)行現(xiàn)狀，還需參考其它電廠(chǎng)汽輪機(jī)改造經(jīng)驗(yàn)，使汽輪機(jī)最佳真空狀態(tài)或工作狀態(tài)等滿(mǎn)足電廠(chǎng)本身生產(chǎn)需求。如此汽輪機(jī)運(yùn)行價(jià)值才能最大化。

【關(guān)鍵詞】熱電廠(chǎng)鍋爐汽輪機(jī)；優(yōu)化調(diào)度；策略

引言

現(xiàn)今的熱電廠(chǎng)的動(dòng)力或能源一般來(lái)自煤炭的燃燒，但是關(guān)于煤燃燒的標(biāo)準(zhǔn)以及燃燒方式都存在很大的弊端，不能充分利用資源，造成極大的浪費(fèi)。可持續(xù)發(fā)展是國(guó)家發(fā)展的重要途徑，而節(jié)約能源便是其中的一項(xiàng)重要舉措，同時(shí)，對(duì)有限能源的科學(xué)利用也是低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重要部分。因此，加強(qiáng)對(duì)熱電廠(chǎng)鍋爐汽輪機(jī)優(yōu)化調(diào)度可以有效地提高熱電廠(chǎng)的節(jié)能效率以及降低對(duì)環(huán)境的污染。

1汽輪機(jī)的含義

所謂的汽輪機(jī)就是電廠(chǎng)在正常進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中不可或缺的器械設(shè)備，其對(duì)于電廠(chǎng)是否可以正常運(yùn)行有著非常大的影響。汽輪機(jī)工作的時(shí)候是按照沖動(dòng)作用進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，把熱能慢慢的變成機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)器械設(shè)備。從總體的構(gòu)造結(jié)構(gòu)上劃分，可以分成兩個(gè)不同的部分，其中一個(gè)部分就是轉(zhuǎn)動(dòng)部分。轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要組成結(jié)構(gòu)零件包括：動(dòng)葉片、主軸以及聯(lián)軸器等；另一部分就是靜止部分，靜止部分主要構(gòu)成零件包括：軸承、氣缸、汽封以及近氣部分等。不管是哪個(gè)部分對(duì)于汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)是保證其正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。沖動(dòng)作用原理就是讓蒸汽噴嘴中的蒸汽在通過(guò)動(dòng)葉氣道時(shí)對(duì)方向進(jìn)行改變，讓其作用于汽輪機(jī)葉片，保證葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最后讓熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械動(dòng)能。

汽輪機(jī)根據(jù)不同的劃分機(jī)制可以分成不同種類(lèi)的汽輪機(jī)，從工作原理的角度實(shí)行劃分的話(huà)，也可以分成兩個(gè)部分，就是反動(dòng)式汽輪機(jī)和沖動(dòng)式汽輪機(jī)。以機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)的話(huà)，可以分成多級(jí)汽輪機(jī)以及單級(jí)汽輪機(jī)。以熱力特性劃分的話(huà)?？梢苑殖赡狡啓C(jī)、抽汽式汽輪機(jī)、供熱式汽輪機(jī)以及背壓式汽輪機(jī)等。在電廠(chǎng)中人們經(jīng)?？吹降钠啓C(jī)大多數(shù)都是凝汽式汽輪機(jī)，也是使用范圍最廣的一種汽輪機(jī)。凝汽式汽輪機(jī)是由循環(huán)水泵、凝汽器、抽氣器以及凝結(jié)水泵等部件構(gòu)成，對(duì)于汽輪機(jī)的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)這些凝器設(shè)備都是輔助設(shè)備。凝汽式汽輪機(jī)的工作過(guò)程就是，排汽一旦遇到冷就會(huì)迅速凝結(jié)變成為水，這就導(dǎo)致其體積逐漸下降，讓原本充滿(mǎn)空氣的封閉空間變成了真空空間，這就會(huì)導(dǎo)致氣壓下降，而蒸汽的理想焓降上升，設(shè)備的熱效率也獲得相應(yīng)的上升。凝汽式汽輪機(jī)的排氣壓力對(duì)汽輪機(jī)的正常運(yùn)行也存在非常大的影響，而影響排氣壓力的就是冷卻水的進(jìn)水溫度以及冷卻倍率，雖然可以取得非常高的真空度，于此同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水泵在運(yùn)行的過(guò)程中功耗加劇以及設(shè)備資金的投入力度增加。

2汽輪機(jī)存在的問(wèn)題

2.1汽輪機(jī)的配汽方式

汽輪機(jī)配汽方式有多種，順序閥方式或單閥方式都能滿(mǎn)足汽輪機(jī)運(yùn)行需求，但其適用階段不同，前者主要應(yīng)用在高負(fù)荷階段，后者主要應(yīng)用在低負(fù)荷階段，高負(fù)荷階段的運(yùn)行效率一般能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，低負(fù)荷階段會(huì)造成能耗問(wèn)題。在汽輪機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行中，兩種方式經(jīng)常結(jié)合起來(lái)，一起使用，但單閥方式缺陷需要得到改善，其才不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行效率造成負(fù)面影響。

2.2汽輪機(jī)啟停

汽輪機(jī)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)不會(huì)始終如一，即使汽輪機(jī)處于正常狀態(tài)，轉(zhuǎn)子也會(huì)發(fā)生變化，變化主要為表面蒸汽參數(shù)，該變化還會(huì)引發(fā)內(nèi)部溫度變化。所以汽輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子會(huì)處于高壓高溫工作狀態(tài)。在轉(zhuǎn)子變化過(guò)程中，參數(shù)處理容易出現(xiàn)失誤。該失誤對(duì)能耗控制影響最大，當(dāng)汽輪機(jī)處于啟停狀態(tài)時(shí)，能耗會(huì)失控，能量消耗會(huì)變大，而汽輪機(jī)本身的運(yùn)行情況和質(zhì)量也會(huì)受到負(fù)面影響。

3電廠(chǎng)集控運(yùn)行汽輪機(jī)的優(yōu)化措施

3.1優(yōu)化汽輪機(jī)的配汽方式和啟停

汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)載不能保持穩(wěn)定，在低負(fù)載狀態(tài)下，還要控制汽輪機(jī)的運(yùn)行能耗。傳統(tǒng)復(fù)合型配汽方式不能滿(mǎn)足此要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)人員需要對(duì)配汽方式進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，使其能改善低負(fù)荷能耗問(wèn)題。三閥式配汽方式可以滿(mǎn)足高負(fù)荷和低負(fù)荷兩種狀態(tài)的汽輪機(jī)運(yùn)行要求和能耗要求，且在高負(fù)荷狀態(tài)下，其還可以分擔(dān)負(fù)荷，減小汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，提高其運(yùn)行效率。在能源節(jié)約方面，其可以通過(guò)提高轉(zhuǎn)換效率等方式來(lái)減少能耗。這些優(yōu)勢(shì)都使得該種配汽方式應(yīng)用更加廣泛。優(yōu)化設(shè)計(jì)人員還要對(duì)啟停過(guò)程進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，使其在頻繁啟停狀態(tài)下，不會(huì)造成過(guò)多能耗。在啟動(dòng)優(yōu)化中，主要將高壓缸和中壓缸聯(lián)系起來(lái)，在兩者結(jié)合狀態(tài)下，開(kāi)啟設(shè)備。在停止運(yùn)行控制中，主要借助滑參數(shù)停機(jī)方式和額定參數(shù)停機(jī)方式來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗目的。前者的作用優(yōu)勢(shì)要優(yōu)于后者，其在汽輪機(jī)運(yùn)行效率優(yōu)化改善和機(jī)組部件溫控中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

3.2優(yōu)化汽輪機(jī)的機(jī)組和循環(huán)水泵

機(jī)組和循環(huán)水泵屬于汽輪機(jī)的輔機(jī)設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)人員需要使其處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，需要使其性能和協(xié)調(diào)性滿(mǎn)足汽輪機(jī)運(yùn)行要求，其才不會(huì)成為汽輪機(jī)高效運(yùn)行的影響因素。在機(jī)組優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員需要站在節(jié)能減耗和高效運(yùn)行角度上，提升機(jī)組性能參數(shù)。在循環(huán)水泵優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要使凝汽器處于最佳壓力狀態(tài)，該種狀態(tài)下的凝汽器壓力與水泵功耗和機(jī)組能耗有直接關(guān)系，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，后兩者會(huì)互相抵消，產(chǎn)生的差值便等同于凝汽器壓力。所以當(dāng)凝汽器壓力最佳時(shí)，機(jī)組出力會(huì)最小，水泵功耗最小。

3.3保證汽輪機(jī)最佳真空狀態(tài)

真空狀態(tài)主要反應(yīng)凝汽器的運(yùn)行情況，其會(huì)對(duì)機(jī)組單元安全可靠性產(chǎn)生直接影響，在過(guò)去，汽輪機(jī)的真空狀態(tài)一般較低，這會(huì)影響汽輪機(jī)運(yùn)行效率。所以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)人員還要致力于提高汽輪機(jī)的真空狀態(tài)，使其處于最佳狀態(tài)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，主要對(duì)汽輪機(jī)的真空系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，使其嚴(yán)密性得到保證。在監(jiān)控中，如果出現(xiàn)漏洞，還要及時(shí)補(bǔ)漏。汽輪機(jī)組循環(huán)水泵的運(yùn)行情況會(huì)對(duì)真空系統(tǒng)產(chǎn)生間接影響，工作人員還要落實(shí)維護(hù)措施，使前者運(yùn)行安全可靠。凝汽器中的軸封系統(tǒng)和水封會(huì)影響真空系統(tǒng)的密封性，所以其也需要被納入到監(jiān)控范圍內(nèi)。軸封加熱器處的水位還要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。水封設(shè)備質(zhì)量與性能還要滿(mǎn)足密封性要求，避免其成為失水漏氣罪魁。抽氣器在切換運(yùn)行操作過(guò)程中，不能出現(xiàn)差錯(cuò)，不能對(duì)真空系統(tǒng)造成影響。真空系統(tǒng)連接著相關(guān)的保護(hù)裝置，該裝置需要一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，性能參數(shù)需要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。在檢查中，如果出現(xiàn)整定值不滿(mǎn)足要求，還需要調(diào)整該參數(shù)。

3.4做好汽輪機(jī)管理維護(hù)工作

汽輪機(jī)組需要一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，電廠(chǎng)集控運(yùn)行效率才會(huì)得到保證。電廠(chǎng)需要制定機(jī)組運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃，安排專(zhuān)業(yè)的維修人員，對(duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行定期檢查，使相關(guān)的高壓設(shè)備或關(guān)鍵設(shè)施得到有效檢修。在管理維護(hù)中，維修人員還要對(duì)高壓管道和高壓加熱系統(tǒng)進(jìn)行有效清理和管理，使其運(yùn)行過(guò)程能耗受控。

結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)化后的汽輪機(jī)不僅可以滿(mǎn)足電廠(chǎng)生產(chǎn)要求，還可以使集控運(yùn)行系統(tǒng)的額資源調(diào)配效果更顯著。在汽輪機(jī)優(yōu)化中，技術(shù)人員可以從配汽方式和啟停方面入手，使其運(yùn)行受控，還可以將汽輪機(jī)機(jī)組和循環(huán)水泵等作為重點(diǎn)優(yōu)化對(duì)象。在汽輪機(jī)運(yùn)行中農(nóng)，還要做好維護(hù)管理工作，如此汽輪機(jī)才能滿(mǎn)足集控運(yùn)行要求。本文主要針對(duì)電廠(chǎng)集控運(yùn)行汽輪機(jī)的優(yōu)化措施進(jìn)行分析。

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（作者單位：中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司熱電部）