空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行優(yōu)化探討

摘要：機(jī)組如何能更好、更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行一直是每個(gè)發(fā)電企業(yè)不斷探索與追求的目標(biāo)。文章通過(guò)在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)機(jī)組背壓的控制以及測(cè)量機(jī)組負(fù)荷增量與空冷風(fēng)機(jī)電耗的數(shù)值，找到機(jī)組低谷期間最佳運(yùn)行真空，給機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠保證，同時(shí)結(jié)合運(yùn)行中的問(wèn)題提出了一些技術(shù)改造方案，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗創(chuàng)造有利條件。

關(guān)鍵詞：空冷風(fēng)機(jī)；運(yùn)行優(yōu)化；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；最佳背壓；試驗(yàn)方案；技術(shù)改造 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TK264 文章編號(hào)：1009-2374（2015）24-0026-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.013

蒲洲電廠兩臺(tái)300MW國(guó)產(chǎn)直接空冷發(fā)電機(jī)組，分別于2006年10月28日、12月28日投入運(yùn)行。機(jī)、電、爐主設(shè)備分別選用哈爾濱鍋爐、哈爾濱汽輪機(jī)、哈爾濱發(fā)電機(jī)，直接空冷系統(tǒng)整島采用斯比克冷卻技術(shù)（張家口）有限公司三排管式空冷凝汽器，空冷風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制，以滿(mǎn)足不同負(fù)荷機(jī)組的背壓需求。

新機(jī)組投產(chǎn)后，由于對(duì)大型空冷設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，單方面追求機(jī)組背壓指標(biāo)，從而出現(xiàn)了一些風(fēng)機(jī)因超出力運(yùn)行，發(fā)生空冷風(fēng)機(jī)風(fēng)葉、減速機(jī)等部件故障的現(xiàn)象，為使機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行背壓、風(fēng)機(jī)運(yùn)行壽命等各方面能合理協(xié)調(diào)。蒲洲電廠經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，找出了機(jī)組低谷期間的最佳運(yùn)行背壓，通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行以來(lái)，基本達(dá)到機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用兩者得以兼顧的目的，使企業(yè)節(jié)能降耗目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

1 背壓對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

1.1 背壓與煤耗、空冷風(fēng)機(jī)的關(guān)系

機(jī)組背壓是影響煤耗程度最大的指標(biāo)，而且負(fù)荷越低背壓對(duì)煤耗影響越大，背壓又受空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況，環(huán)境溫度、凝汽器清潔程度，機(jī)組負(fù)荷等參數(shù)的影響。環(huán)境溫度較低期間背壓普遍較低，尤其在夜間環(huán)境溫度低、機(jī)組負(fù)荷低的情況下，機(jī)組背壓與空冷風(fēng)機(jī)電耗之間存在著如何合理匹配、協(xié)調(diào)關(guān)系？背壓對(duì)煤耗的影響明顯大于空冷風(fēng)機(jī)電耗的影響，所以應(yīng)盡量滿(mǎn)足真空。但是實(shí)際運(yùn)行中受空冷凝結(jié)器特性、真空嚴(yán)密性等影響，片面地提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（風(fēng)機(jī)消耗功率增加），機(jī)組的背壓卻并不一定降低，所以要正確理解空冷風(fēng)機(jī)功耗與機(jī)組背壓的關(guān)系。

下圖1是我們?cè)?2機(jī)上所做試驗(yàn)時(shí)，風(fēng)機(jī)功耗、機(jī)組背壓的趨勢(shì)圖：圖中曲線(xiàn)說(shuō)明：環(huán)境溫度（藍(lán)色）、A空冷變消耗電功率（黃色）、凝結(jié)水溫度（紅、綠色）、背壓（粉色）。

圖1

試驗(yàn)中機(jī)組負(fù)荷與環(huán)境溫度保持不變。從圖1中可以看到，降低機(jī)組背壓需要提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（多消耗風(fēng)機(jī)功率），但是反過(guò)來(lái)當(dāng)無(wú)休止提高空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)（風(fēng)機(jī)消耗功率增加），并不一定能降低機(jī)組背壓。當(dāng)機(jī)組背壓達(dá)某一數(shù)值時(shí)，再提高空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（多消耗風(fēng)機(jī)功率），只會(huì)造成凝結(jié)水溫度的降低，增加凝結(jié)水過(guò)冷度，對(duì)機(jī)組背壓的降低未起到任何作用。結(jié)果是多耗電、多燃煤，白白浪費(fèi)資源。故優(yōu)化空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分必要。

1.2 廠用電率與煤耗的關(guān)系

（1）

式中：

—供電煤耗（g/kW.h）

HR—汽輪機(jī)熱耗率（kJ/kW﹒h）

—鍋爐效率（%）

—機(jī)組管道效率（%）

e—機(jī)組廠用電率（%）

由上式（1）供電煤耗計(jì)算公式可知，在汽機(jī)熱耗、鍋爐效率、管道效率一定的情況下，降低廠用電率可達(dá)到降低供電煤耗的作用。直接空冷機(jī)組中，空冷風(fēng)機(jī)廠用電率占總廠用電10%左右，故合理調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，降低空冷風(fēng)機(jī)廠用電量消耗，保證在機(jī)組最佳背壓下運(yùn)行，可使節(jié)能工作更加具體化。

2 確定最佳背壓

2.1 試驗(yàn)方案

2.1.1 目的。通過(guò)試驗(yàn)找到機(jī)組最佳運(yùn)行真空，努力降低廠用電能消耗，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行更趨于完善。

2.1.2 方法。將機(jī)組ccs自動(dòng)解除。汽機(jī)“閥位控制”并保持不變，鍋爐保證主汽壓力、溫度等參數(shù)穩(wěn)定。調(diào)節(jié)空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制機(jī)組背壓為18kPa（17、16、15、14、13、12、11、10、9kPa）穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.3 數(shù)據(jù)記錄。現(xiàn)場(chǎng)記錄（運(yùn)行人員）：負(fù)責(zé)試驗(yàn)表1的各試驗(yàn)工況點(diǎn)記錄。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集（試驗(yàn)人員）：負(fù)責(zé)試驗(yàn)表2的填寫(xiě)與記錄，根據(jù)試驗(yàn)工況點(diǎn)，做好相應(yīng)時(shí)間段的數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行分析。

2.1.4 試驗(yàn)條件及注意事項(xiàng)。（1）機(jī)組負(fù)荷滿(mǎn)足調(diào)度要求（為保證調(diào)度負(fù)荷，試驗(yàn)時(shí)機(jī)組背壓應(yīng)從高到低進(jìn)行）。（2）各工況試驗(yàn)時(shí)間不少于1小時(shí)。（3）調(diào)整背壓穩(wěn)定后，記錄試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間，滿(mǎn)1小時(shí)后記錄結(jié)束時(shí)間，然后轉(zhuǎn)入下一個(gè)工況點(diǎn)。（4）試驗(yàn)時(shí)若環(huán)境溫度（變化超過(guò)1℃）及氣象條件發(fā)生變化應(yīng)終止試驗(yàn)。（5）試驗(yàn)時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)值長(zhǎng)安排（值長(zhǎng)根據(jù)調(diào)度命令可隨時(shí)停止試驗(yàn)）。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。（1）現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。（2）MIS采集數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

2.2.2 數(shù)據(jù)整理。（1）背壓、負(fù)荷、空冷電耗的關(guān)系見(jiàn)表3。（2）風(fēng)機(jī)電耗與負(fù)荷增量關(guān)系表見(jiàn)表4。（3）背壓從18kPa降低到9kPa時(shí)的負(fù)荷增量與風(fēng)機(jī)電耗增量關(guān)系圖如圖2所示。

2.2.3 結(jié)論。從上述數(shù)據(jù)中我們可以看出：當(dāng)機(jī)組在180MW負(fù)荷、機(jī)組背壓10～11kPa時(shí)收益最大，運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)，再降低背壓收益將會(huì)減少。在權(quán)衡空冷風(fēng)機(jī)電耗、磨損維修費(fèi)用等情況，機(jī)組維持最佳真空運(yùn)行將最為經(jīng)濟(jì)。

3 技術(shù)改造

低壓缸排汽壓力直接影響著機(jī)組的出力。在汽輪機(jī)進(jìn)汽流量不變的情況下，由于排汽壓力高，使汽輪機(jī)內(nèi)工質(zhì)膨脹的有效焓降減少，導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和出力下降，降低汽輪機(jī)排汽壓力和溫度，就可以減小冷源損失，提高循環(huán)熱效率。目前我們只在低谷期間（機(jī)組負(fù)荷180MW）進(jìn)行了一些試驗(yàn)，找出了最佳運(yùn)行背壓的數(shù)值，在一定程度上對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有一定的指導(dǎo)意義。

影響機(jī)組低壓缸排氣壓力的因素很多，如環(huán)境溫度、冷卻風(fēng)量、真空嚴(yán)密性、環(huán)境風(fēng)場(chǎng)及換熱面的清潔程度等。由于低壓缸排汽壓力對(duì)機(jī)組的出力及經(jīng)濟(jì)性影響十分敏感，因此在節(jié)能降耗工作中，應(yīng)將降低排汽壓力（降低背壓）的工作放在比較重要的位置。除了平時(shí)加強(qiáng)對(duì)凝汽器運(yùn)行維護(hù)的管理工作之外，還可以通過(guò)對(duì)機(jī)組冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整來(lái)進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能降耗的目的，由山西電科院協(xié)助進(jìn)行的機(jī)組冬季運(yùn)行方式優(yōu)化正在完成中。

要降低機(jī)組背壓保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我們還應(yīng)該從上面所述影響低壓缸排汽壓力的因素入手，即努力做好以下幾方面工作：（1）通過(guò)各種途徑降低真空泵工作液溫度，提高真空泵工作效率；比如，在抽空氣管道上加裝冷卻裝置，它既能降低抽空氣溫度，又可回收部分工質(zhì)；（2）給空冷系統(tǒng)加裝尖峰噴霧冷卻系統(tǒng)，達(dá)到降低風(fēng)機(jī)入口環(huán)境溫度的目的，保證夏季機(jī)組高峰出力不受機(jī)組高背壓限制；（3）在真空嚴(yán)密性方面做文章，利用先進(jìn)儀器排查負(fù)壓系統(tǒng)，消除漏空點(diǎn)，努力使真空嚴(yán)密性達(dá)到優(yōu)良水平。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)直接空冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，不但可大大增加風(fēng)機(jī)的運(yùn)行可靠性，減少不必要的能源浪費(fèi)，使機(jī)組和電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平得以提高，還會(huì)對(duì)減少風(fēng)機(jī)故障、降低檢修維護(hù)量及維護(hù)費(fèi)用起到好的效果。通過(guò)低谷期間機(jī)組最佳真空的試驗(yàn)，使我們獲得了在不同氣象環(huán)境溫度、不同主汽流量下、不同風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及不同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下機(jī)組負(fù)荷、風(fēng)機(jī)耗功與背壓的關(guān)系，為今后開(kāi)展其他工況下優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行，合理確定機(jī)組空冷系統(tǒng)冬季運(yùn)行方式合理背壓提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 300MW火電機(jī)組節(jié)能對(duì)標(biāo)指導(dǎo)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[2] 火電廠汽機(jī)設(shè)備及運(yùn)行[M].北京： 中國(guó)電力出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：劉增鋒（1974-），男，山西漳澤電力蒲洲發(fā)電分公司維護(hù)部培訓(xùn)主管。

（責(zé)任編輯：周 瓊）