汽輪機輔機設備的節(jié)能分析

孫艷民 李敏 王學剛

【摘要】汽輪機輔機在電廠中的能耗非常大，做好輔機節(jié)能工作尤為重要，本文分析并提出一些方法。

【關鍵詞】凝結水系統;循環(huán)水泵;給水系統

1.下文就汽輪機輔機分別闡述

1.1 凝結水系統

降低凝結水系統耗電率的主要措施有：1）確保凝結水泵流量揚程特性與系統阻力特性相匹配;2）提高凝結水泵運行效率;3）盡量降低凝結水流量。

1.2 凝結水泵性能與系統阻力特性匹配

凝結水泵性能（流量揚程特性）與系統阻力特性不匹配，造成除氧器水位調整門（凝結水調整門）節(jié)流損失增大，凝結水泵運行效率偏離設計點，凝結水泵運行效率降低。

對于新設計機組，優(yōu)先選擇3×50%容量凝結水泵，也可選擇2×100%容量凝結水泵，凝結水泵揚程選擇應根據凝結水系統設計特點進行仔細核算，防止凝結水泵揚程選取過大。此外，凝結水泵電機宜加裝變頻調節(jié)裝置，以降低部分負荷下凝結水泵耗電率。

在凝結水泵電機加裝變頻調節(jié)裝置后，應根據機組實際狀況，在保證凝結水母管壓力的條件下，修改除氧器進水控制邏輯，機組在運行中保持除氧器進水門全開，采用變頻裝置調節(jié)除氧器水位。此外，及時調整低旁減溫水壓力低保護定值、給水泵密封水差壓低保護定值、凝結水壓力低開啟備用泵定值。

凝結水泵電機加裝變頻調節(jié)裝置后，600MW及以上超（超）臨界機組凝結水泵耗電率不大于0.2%，其他機組凝結水泵耗電率不大于0.22%。

1.3 提高凝結水泵運行效率

凝結水泵變頻運行，其運行效率得到一定的改善（相對于定速運行），但凝結水泵本身的效率有一定的下降，造成凝結水泵耗功增大。通過凝結水泵性能診斷試驗，確認凝結水泵運行效率（一般情況下效率應達到80%以上），作為凝結水泵增效改造的依據。

1.4 雜項用水治理

通過凝結水雜項用水的治理，進一步降低凝結水泵出口流量，達到節(jié)電的效果。根據機組運行需要，通過安裝高質量可調節(jié)閥門，合理控制雜用水用量，能有效降低凝結水泵的出口流量和廠用電消耗。

2.冷端系統

循環(huán)水泵節(jié)約廠用電的主要措施有：（1）循環(huán)水系統配置;（2）循環(huán)水泵變速（雙速）運行;（3）提高循環(huán)水泵效率。

（1）循環(huán)水系統配置

對于循環(huán)水系統宜采用擴大單元制供水系統，每臺機組設兩臺循環(huán)水泵，循環(huán)水母管之間需設聯絡門，實現不同季節(jié)、不同負荷下循環(huán)水泵優(yōu)化運行，如：夏季1臺機組2臺循環(huán)水泵運行;春、秋季2臺機組3臺循環(huán)水泵運行;冬季1臺機組1臺循環(huán)水泵運行。對于每臺機組設兩臺循環(huán)水泵，應優(yōu)先采用至少一臺循環(huán)水泵具備高低速功能的方案;也可采用動葉調節(jié)或變頻調節(jié)方式。每臺機組也可設三臺循環(huán)水泵，可不采用動葉可調、高低速和變頻調節(jié)方式。

（2）循環(huán)水泵變速運行

循環(huán)水泵變速運行節(jié)電有一定的限制條件。在汽輪機排汽壓力未達到極限背壓之前，循環(huán)水泵變速（變頻或雙速）運行節(jié)電和機組的最佳運行真空緊密相關，此時不宜單純考慮節(jié)約廠用電，應該以機組的運行真空為最佳值作為衡量依據，即運行真空未達到最佳值，不應采用循環(huán)水泵變速運行節(jié)約廠用電。

循環(huán)水泵變速應優(yōu)先選擇雙速方案（高、低速）。對于配置兩臺循環(huán)水泵的機組，原則上推薦一臺循環(huán)水泵雙速改造，這樣單臺機組循環(huán)水泵的運行方式有一機一泵（低速）、一機一泵（高速）、一機兩泵（一高速、一低速）、一機兩泵（兩臺高速）四種，通過冷端系統運行優(yōu)化試驗，尋求在機組不同負荷、不同循環(huán)水溫度條件下的機組最佳真空和循環(huán)水泵的最佳運行方式，真正實現汽輪機冷端系統的節(jié)電和節(jié)能。典型機組循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化曲線見《華能火電機組節(jié)能降耗技術導則》附錄A。

冷端系統運行優(yōu)化試驗得出的循環(huán)水泵最佳運行方式一定要和設備的具體操作特點相結合，充分考慮循環(huán)水泵變速倒線的實際情況，原則上優(yōu)化結果不能導致在一周或較短的時間內循環(huán)水泵電機頻繁改接線。

（3）循環(huán)水泵增效改造

循環(huán)水泵設計配套偏差、運行磨損等造成循環(huán)水泵效率下降，廠用電增加。現代高效循環(huán)水泵的運行效率能達到85%以上甚至更高，當循環(huán)水泵實際運行效率低于76%時，可考慮進行循環(huán)水泵增效改造。

（4）海水脫硫機組增設循環(huán)水旁路

對于使用海水脫硫的機組，應增設凝汽器冷卻水旁路，當水溫較低時部分冷卻水走旁路，既保證了海水脫硫的水量，也降低了凝汽器冷卻水流量，從而降低了凝結水過冷度。同時絕大部分海水走旁路，降低了循環(huán)水系統阻力，降低了循環(huán)水泵功耗。

3.開式冷卻水系統

為適應季節(jié)變化機組開式冷卻水流量的不同需求，開式冷卻水泵節(jié)電可以采取如下措施：

（1）冬季工況下，停運開式水泵（升壓泵），開式冷卻水通過旁路自流。對循環(huán)水泵揚程較小，部分開式冷卻水冷卻設備用水量要求較高的情況下，可以增設單獨的增壓泵（如冷卻器冷卻水等）。

（2）開式冷卻水泵雙速改造，在春秋季節(jié)低速運行，降低開式水泵電耗。夏季高溫時，高速運行。

4.給水系統設計

300MW機組主給水系統常規(guī)設計方案見圖1，優(yōu)化設計方案見圖2，圖2的設計方案減少了一個電動閥和一個逆止閥，有利于機組節(jié)能和節(jié)電。在新建機組設計中宜采用圖2的設計方案，對于在役機組也可采用圖2的方案改進給水系統。

本文通過分析，總結汽輪機輔機在運行過程中可采取的切實可行的節(jié)能降耗措施。這些措施在現場應用中得到了很好的效果，節(jié)約了能源。

參考文獻

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