火電機組優化運行的關鍵技術分析與研究

劉力源

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院，廣東廣州510663）

火電機組優化運行的關鍵技術分析與研究

劉力源

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院，廣東廣州510663）

隨著我國經濟的高速發展，各種能源的消耗也越來越大，嚴峻的能源緊缺問題已經嚴重影響到了我國的經濟發展。火力發電廠設備龐大、系統復雜，在能源需求日益緊張的情況下，迫切需要采取措施優化機組的運行方式，實現最大限度的節能降耗。該廠在機組優化運行、節能降耗方面進行了諸多有益嘗試，取得了良好的經濟效益和社會效益。對該廠機組優化運行、節能提效的方法及效果進行了細致的技術分析。

火電機組；熱膨脹；熱應力；汽輪機

國家發改委發布的《節能中長期專項規劃》提到，應提升火電機組技術含量，做到節約能耗，大力推廣火電機組的使用技術，降低能耗和排放，提升經濟和環境等各方面的效益。因此，推動火電機組優化更新義不容辭。

1 火電機組優化運行的關鍵技術

汽輪機在運行中有許多的消耗：①轉子與靜子之間的滾動會導致氣體的泄漏，阻礙級內流通；②汽輪機的發動、停機、變負荷全程導致的熱應力、熱膨脹、熱變形；③機動人員操縱能力、操作程度都會決定汽輪機效率的提升和下降。組裝時，影響最大的是氣缸內效率與汽輪機的安裝。通過檢查和維修對間隔進行調節是節能的有利方式，具體如下。

1.1 氣缸的定位

選擇合適的施工方法對氣缸實施定位，對氣缸實施監查和調節，先定位、調節、解除外部應力，然后組裝抽汽導汽管道，再氣缸扣蓋，預防缸體變形以及氣缸中心產生移動。

1.2 檢查維修汽輪機設備和零件

在組裝汽輪機設備和零部件的過程中，要加大試驗隔板與氣缸之間連接力度，檢查汽封塊端部的結合狀況、汽封塊、隔板套與隔板槽的組裝狀況，尤其是檢查汽封齒有無漏洞。

1.3 確保靜葉和動葉的安裝質量

在汽輪機組裝的全程中，尤其要監督節制汽輪機動葉與氣缸的中間縫隙以及軸封、靜葉與轉子間的縫隙。

1.4 確保軸封加熱器系統的組裝質量

嚴格控制軸封加熱器系統與疏水系統的流通，介入軸封抽汽。

2 尾部煙道換熱器

電廠鍋爐尾部煙道因為吊彎和改變截面而導致煙道內含灰煙氣流的速率場與飛灰顆粒程度場分布不一致，引發煙道和換熱器的灰塵積壓、摩擦損壞以及換熱器的換熱不平衡等出現不足，對電廠的安全運行埋下了隱患。所以，探究鍋爐尾部煙道內流場的布局特質、尋求均流方案是迫在眉睫的。當前的CFD數值模擬方式構建了平直轉直立鍋爐尾部等截面彎道煙道計算模子，解析了其中的布局特質，并探究了入口煙氣速率、飛灰顆粒加載量界限條件以及彎曲比、截面高寬比煙道結構指數對煙道內流通特質的影響；構建了直立轉平直等截面彎道煙道的計算模子，并對照解析了2種彎曲轉向情勢下，煙道內飛灰濃度場的散布特質。在工程現實中，對2種常見的鍋爐末尾變截面彎道煙道進行了數值模擬，解析了煙道內的含灰煙氣流的速率場和飛灰度數場的散布狀況，尋求煙道內易灰塵積壓、轉換器摩擦損壞、換熱不均衡的區域；經過調節煙道構造和加裝導流板的方式，提升了異型彎道變截面煙道的煙氣速率、飛灰度數場的均流。

3 鍋爐燃燒控制

3.1 簡介

電廠鍋爐的主要控制系統無疑是燃燒控制系統，其中，燃料主控系統、風量主控系統、爐膛壓力主控系統等是我們常見的。現今，很多電力發電廠的鍋爐燃燒主控系統依然使用PID控制，燃燒主控系統由主要的蒸汽壓力節制和燃燒率節制構成串級主控系統。其燃燒率節制是由燃料量節制、送風量節制、引風量節制組成的，每個子主控系統都是通過不一樣的方式來確保燃燒的安全性的。

3.2 控制方案

鍋爐燃燒自主節制系統的根本目的是讓材料燃燒所供給的熱度與外部對鍋爐輸出的蒸汽負擔所平衡，還要確保鍋爐正常運作。1臺汽鍋的材料燃燒量、給風量與收風量的控制范圍是相輔相成的，能夠用3個控制器控制這3個節制變量，但應相互協調，從而正常運行。對于出水溫度的狀況，要注意其比例，使鍋爐處于最佳的燃燒狀態。應使爐膛內具有固定的負壓，以保持鍋爐熱效率，這樣就不會使爐膛過熱向外噴火，也確保了人員的安全和環境衛生。

4 省煤器

中國許多發電處汽鍋的排煙溫度高于設定值，比設計值高25～35℃。所以，采用排煙溫度降低這個措施對于燃料的節省、污染程度的降低有較大的實際價值。當前，中國大部分電站汽鍋的排煙溫度一般在125～145℃，有的可以達到160℃或更高。在普通的汽鍋排煙度數下，汽鍋排煙更是一個特別關鍵的余熱源，能使用較多新的技術和設備使汽鍋的排煙溫度值下降。導致排煙熱丟失的主要原因就是排煙度數，按照原理看，排煙度數每提高11℃，排煙熱丟失就提高0.6%～1.0%，對應多耗煤1.2～2.4 g/kW·h。加裝低溫省煤器在鍋爐尾部煙道上后，可以使煙氣余熱深層次的回收，使發電量提高、吸熱量和出口煙溫降低等，比如省煤器熱水再循環技術。省煤器熱水再循環技術路線圖如圖1所示。

圖1 省煤器熱水再循環技術路線圖

5 結束語

火力發電廠的節能管理對于其本身而言是極其重要的，探究這些大型火電機組的優化運行技術、設備等，在改變大型火電機組的運行經濟性上是特別有價值的。

［1］常虹.火電機組變負荷運行特性及節能優化控制系統［J］.華北電力技術，2014（01）.

［2］邢希東，邢百俊，金日鋒.600 MW火電機組冷端系統節能優化改造效果［J］.能源技術經濟，2010，22（12）.

［3］張小英.大型電站機組低負荷運行特性及節能優化控制系統［J］.華北電力技術，2014（07）.

［4］黃曉峰.火電機組節能優化施工技術研究［J］.紅水河，2011，30（05）.

〔編輯：張思楠〕

TM621

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.099

2095－6835（2017）18－0099－02