對(duì)火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)優(yōu)化的探討

王元雷

摘要：近年來(lái)，我國(guó)在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，能源危機(jī)問(wèn)題日益突顯。火力發(fā)電廠肩負(fù)著電能生產(chǎn)的重要任務(wù)，其中汽輪機(jī)組運(yùn)行效率的高低與電能生產(chǎn)有著直接關(guān)系。同時(shí)由于機(jī)組年均負(fù)荷率較高，致使輔機(jī)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)，對(duì)汽機(jī)輔機(jī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整已經(jīng)勢(shì)在必行。基于此點(diǎn)，本文就火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)優(yōu)化展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠 汽輪機(jī)組 輔機(jī) 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0113-01

1 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組主要輔機(jī)概述

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

1.1凝氣設(shè)備

該設(shè)備主要是由以下幾個(gè)部分組成：凝汽器、循環(huán)和凝結(jié)水泵以及抽氣裝置等等。它的主要作用如下：其一，通過(guò)在汽機(jī)的排氣口建立真空，達(dá)到提高汽機(jī)循環(huán)熱效率的目的；其二，對(duì)工質(zhì)進(jìn)行回收，進(jìn)而形成循環(huán)；其三，能夠?qū)ρa(bǔ)給水和凝結(jié)水進(jìn)行真空除氧；其四，在負(fù)荷情況發(fā)生變化時(shí)，可以對(duì)排汽及疏水進(jìn)行回收。當(dāng)凝汽器中漏入空氣或是存在不可凝結(jié)的氣體時(shí)，便會(huì)對(duì)其的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成影響，這也是影響凝汽設(shè)備運(yùn)行效率最為重要的因素之一。

1.2抽氣設(shè)備

根據(jù)工作原理的不同，抽氣設(shè)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(zhì)，并通過(guò)蒸汽的膨脹做功來(lái)實(shí)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(shí)現(xiàn)抽吸作用。其中射汽式的系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性較差，并且不容易操作，而射水式的系統(tǒng)則比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性良好，同時(shí)運(yùn)行維護(hù)都比較方便。但其缺點(diǎn)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(shí)際應(yīng)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(shè)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(kāi)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(jìn)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(chǔ)建設(shè)投資成本，并且運(yùn)行管理比較方便，唯一的缺點(diǎn)是占地面積較大。

2 火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的優(yōu)化策略

在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)組是不可或缺的設(shè)備之一，它的高效、安全、可靠運(yùn)行直接關(guān)系到火電廠的總體效益。鍋爐通過(guò)對(duì)煤等燃料進(jìn)行加熱使其轉(zhuǎn)化成為蒸汽后，再由噴嘴高速進(jìn)入到汽輪機(jī)組當(dāng)中，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為供機(jī)組運(yùn)行的機(jī)械能。由于該過(guò)程比較復(fù)雜，故此需要一系列輔助設(shè)備配合完成。為了進(jìn)一步確保機(jī)組高效運(yùn)行，常常都會(huì)借助一些指標(biāo)對(duì)其實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，這些指標(biāo)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性和高效性。對(duì)汽機(jī)輔機(jī)進(jìn)行優(yōu)化能夠有效地提高這些指標(biāo)，有利于確保汽輪機(jī)組高效、節(jié)能、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1循環(huán)水泵的優(yōu)化

在汽輪機(jī)組與冷卻水溫度一定的前提下，凝汽器的壓力會(huì)隨著循環(huán)水流量的變化而發(fā)生改變，這一變化對(duì)循環(huán)水泵的耗功有著直接影響。當(dāng)循環(huán)水流量增大時(shí)，凝汽器壓力會(huì)隨之減小，此時(shí)機(jī)組出力會(huì)有所增加，循環(huán)水泵的耗功也會(huì)同時(shí)增加，而當(dāng)水流量增大到一定程度時(shí)，由于水泵的耗功增加會(huì)將機(jī)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(jī)組出力增加值與水泵功耗增加值差在最大時(shí)，凝汽器的運(yùn)行壓力是機(jī)組最佳的運(yùn)行背壓，換言之，在這種情況下，循環(huán)水泵處于最佳的運(yùn)行方式。然而，在實(shí)際當(dāng)中，火電廠中汽輪機(jī)組的配套循環(huán)水泵都是有一定的臺(tái)數(shù)限制，這就造成了循環(huán)水流量無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水泵運(yùn)行方式的優(yōu)化，就只能夠按照現(xiàn)有的水泵臺(tái)數(shù)組合成不同的運(yùn)行方式。通過(guò)對(duì)不同循環(huán)水泵組合方式下凝汽器變工況性能、汽輪機(jī)的出力增加值、循環(huán)水泵流量及功耗等進(jìn)行實(shí)測(cè)，并結(jié)合循環(huán)水溫度變化和機(jī)組負(fù)荷變化計(jì)算出一定水溫條件和機(jī)組負(fù)荷條件下機(jī)組最佳的運(yùn)行背壓，進(jìn)而確定出循環(huán)水泵的最佳運(yùn)行方式。下面以某火電廠中的2×300MW機(jī)組為例，對(duì)循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行效果進(jìn)行分析。本機(jī)組中的每臺(tái)機(jī)組都配有兩臺(tái)同型號(hào)的循環(huán)水泵，兩臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)采用的是聯(lián)絡(luò)管的方式進(jìn)行連接。在該機(jī)組中循環(huán)水泵可能存在的運(yùn)行組合方式主要有以下幾種：1機(jī)1泵、2機(jī)2泵、2機(jī)3泵、2機(jī)4泵（相當(dāng)于1機(jī)1泵）。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算便可以得出不同循環(huán)水進(jìn)口溫度及不同機(jī)組負(fù)荷條件下循環(huán)水泵的最佳運(yùn)行方式。需注意的是，為確保機(jī)組運(yùn)行的安全性，在采用2機(jī)2泵和2機(jī)3泵這兩種運(yùn)行方式時(shí)，2臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)門(mén)應(yīng)當(dāng)為打開(kāi)狀態(tài)，這樣可以保證其中某一臺(tái)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，凝汽器不斷水。

2.2給水泵優(yōu)化

一直以來(lái)，電動(dòng)給水泵都是火電廠中耗電量最大的輔機(jī)，其耗電量的多少直接關(guān)系到汽輪機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為此，有必要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。具體可采取以下措施：其一，可以通過(guò)在臨機(jī)輔汽或是啟動(dòng)爐供汽的運(yùn)行方式下，并保證汽包壓力低于0.8MPa，然后啟動(dòng)前置泵向鍋爐供水和沖洗；其二，當(dāng)汽包壓力大于0.8MPa時(shí)，可以采用沖動(dòng)小輪機(jī)向鍋爐供水，此時(shí)給水泵處于備用狀態(tài)，這樣一來(lái)機(jī)組在啟停時(shí)便可以不啟停給水泵，進(jìn)而達(dá)到降低耗電量的目的。此外，若是采用汽動(dòng)給水泵則可以通過(guò)機(jī)組滑壓來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行優(yōu)化，節(jié)能措施則可采用降低小汽輪機(jī)的耗氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3抽氣設(shè)備優(yōu)化

在汽輪機(jī)組中，抽氣設(shè)備最主要的任務(wù)是在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)建立真空狀態(tài)，并在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中抽出漏入到凝汽器當(dāng)中不凝結(jié)的氣體和空氣，以此來(lái)維持真空度。換言之，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(diǎn)：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(duì)抽氣設(shè)備的優(yōu)化實(shí)質(zhì)上就是對(duì)工作液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體可以采用以下措施：可以使用地下水直接對(duì)真空泵的工作水進(jìn)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(jìn)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(huì)有所提高。由于地下水用完以后會(huì)直接排入到循環(huán)水系統(tǒng)當(dāng)中，這就相當(dāng)于對(duì)給水塔進(jìn)行補(bǔ)水，不會(huì)導(dǎo)致大量水資源的浪費(fèi)。

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