淺談火力發電廠汽機輔機的優化

摘 要：近年來，我國在以經濟建設為中心的同時，不可再生資源日益減少的問題及使用效率低下等問題日益突顯?；鹆Πl電廠肩負著電能生產和保證熱用戶的冬季取暖的重要任務，其中汽輪機組運行效率的高低與電能生產和熱能產出有著直接關系。同時由于機組年均負荷率較高，致使輔助設備長時間運行在非額定工況下，這在一定程度上增大了火電廠的總體能耗。為了實現節能降耗、優質高產的目標，對汽機輔助設備進行優化調整已經勢在必行?；诖它c，本文就火力發電廠汽機輔機優化展開探討。

關鍵詞：火力發電廠汽輪機組；輔助設備；優化

1 火力發電廠汽輪機組主要輔助設備概述

在火力發電廠中，汽輪機設備、鍋爐設備、電氣設備是最重要的組成部分，其中電氣設備是最基礎的承載設備，鍋爐設備是熱能提供的最原始力量，汽輪機設備是將鍋爐產出的熱能轉換成電能及熱能的經濟效益設備。在凝器式真空汽輪機組中，汽輪機分三崗責任制，汽輪機主司機主要負責的是汽輪機及與其連接的主蒸汽設備系統，汽輪機副司機主要負責的是機組潤滑油冷卻設備系統，熱網加熱器及其供熱設備系統，發電機空冷器冷卻設備系統，高低加給水加熱設備系統，輔機主要負責的輔助設備有冷卻水供水設備系統，凝汽器設備循環系統，抽氣器設備系統，除氧給水設備系統。本文主要探討輔機主要負責的輔助設備的原理及優化。

1.1 冷卻水供水設備系統

火力發電廠的冷卻水供水系統主要提供兩種形式：一種是直接供水系統，一種是閉式循環水供水系統。直接供水系統是由化學車間將江邊泵站的江水經過初步處理用冷卻水泵直接提供給汽輪機輔助設備使用，并且在廠用電中斷后可以用直流油泵保證機組最基本的設備冷卻用水，一般直接供水系統冷卻水入口水溫在8℃～10 ℃。閉式循環水供水系統是由冷卻水塔、冷卻水井、冷卻水降溫池組構成。冷卻水塔水位正常，將水供給冷卻水井，冷卻水井的水由機組循環水泵打給凝汽器，給機組做功后的汽進行熱交換，將熱量由水帶走到水塔中心淋盤式自由落下，熱量散發到大氣中，落下的水溫回到15℃～25 ℃，其余基礎輔助設備用冷卻水通過冷卻水井連接的冷卻水泵供給冷卻水用水，回水回收至冷卻水降溫池組，降溫池組給冷卻水塔進行補水，若由于事故造成冷卻水塔水位大量缺失，可由化學車間對冷卻水塔進行補水。冷卻水塔供水溫度一般在15℃～25 ℃，冷卻幅度能達到5℃～10 ℃。此設備系統唯一的缺點就是用地面積過大，優點是循環系統對水資源的節約性和利用率高，在經濟上具有可持續性。

1.2 凝汽器設備循環系統

汽輪機組凝汽器設備循環系統主要是由凝汽器、循環水泵和凝結水泵等組成。其在運行過程中主要體現四個方面的作用：①在汽輪機排氣口建立真空，提高機組循環熱效率。②機組循環水可回收循環使用，排汽凝結水可回收經過低加加熱器加熱再至除氧器供給鍋爐用水。③真空系統可對凝結水進行真空除氧。④當負荷發生變化時可有效回收排氣及疏水。影響凝汽器設備正常工作的因素有漏入空氣和存在不可凝結的氣體，影響其安全性和經濟性。

1.3 抽氣器設備系統

抽氣設備依據工作原理可劃分為兩種，一種是射流式抽氣器，一種是容積式真空泵。其中射流式抽氣器包括射汽式抽氣器和射水式抽氣器。容積式真空泵分為離心式真空泵和液環式真空泵。一般早期的汽輪機都是射汽式抽氣器，它是以高壓蒸汽作為介質，通過熱膨脹做功來實現抽吸作用，但由于系統復雜，經濟性差，不容易操作及維護等缺點，設計時盡量選擇射水式抽氣器的方式。射水式抽氣器系統簡單，經濟性優良，容易操作方便維護等針對射汽式抽氣器的優點，使得設計者及使用者都優先選擇，但缺點是耗水量大，占地面積大，但具有可持續性，如果生產廠房面積足夠的話，還是要優先選擇。

2 火力發電廠運行中輔機存在的問題

火力發電廠中汽機輔助設備具有保證運行的最基本的作用，同時也由于設備價格相對不高，導致在運行中容易被忽視，使得本來許多不該產生的問題由于在管理上的疏忽產生了，小問題的積累對電廠的發展產生了大影響，主要體現在以下幾點：

a.火力發電廠在使用輔助設備時由于對設備管理工作上的不重視，忽視了管道網絡性能，使得其不能發揮真正的作用，人為降低了設備的能效使用率，從側面降低了其經濟效益。

b.火力發電廠在持續性發展方面在資金、技術、人才等方面與發達國家比存在著巨大的差距，造成發電質量與產量低下，在設備的使用上也是存在浪費能源現象。

C.火力發電廠的凝汽器式汽機輔助設備結構復雜，在實際生產過程中，一些技術手段不足以滿足生產及發展需求。

3 火力發電廠汽機輔機的優化策略

在火力發電廠中，汽輪機組能夠安全、經濟、高效運行直接關系到發電廠的總體經濟效益，發電量的上網電價和保證供熱的取暖費是火力發電廠的最重要的經濟收益。鍋爐將煤的燃燒產生的熱能轉化為蒸汽動能，汽輪機將蒸汽動能轉化為電能及熱能，由于這個過程比較復雜，需要一系列輔助設備幫助配合完成，汽輪機輔機有效提高輔助設備利用率可以幫助確保汽輪機高效、節能、安全、穩定運行。

3 .1 循環水泵的優化

在汽輪機負荷和循環水溫度不變的前提下，凝汽器的壓力會隨著循環水量的變化而變化，循環水量減少，壓力增加，循環水量增加，壓力減少，這一變化對機循環水泵有著直接的影響。當機組出力增加值與循環水泵功耗增加值差值為最大時，是機組循環水泵最佳運行方式。然而在實際運行中，機組配套循環水泵一般都為1機2泵，2機4泵的模式，在實際運行中也是看情況運行臺數，想要進一步實現循環水泵優化，只能通過實驗的方式來進行組合各種不同運行方式，收集汽輪機出力增加值、循環水泵流量、循環水泵功耗增加值，凝汽器壓力變化值來確定在各種工況下的最佳優化方案。需要注意的是如果是2機4泵運行模式，一定要將循環水系統的聯絡門打開，保證一臺泵出問題后凝汽器不斷水。近幾年由于技術的進步，將變頻器技術應用到生產部門，使得企業節能降耗，減少了不少運行成本，如果有條件的話，機循環水泵如果可以技改成加一個一拖二式的變頻器，使得一臺循環水泵工頻運行，一臺循環水泵變頻運行，可以隨著工況的變化調節循環水量，會具有更加靈活性，能夠更順利的完成循環水泵達到最優化的目的，也能夠改變循環水流量無法實現連續調節的現狀。

3.2 給水泵的優化

給水泵是汽輪機組中耗電量最大的輔機設備，其耗電量的多少直接關系到汽輪機組正常運行的經濟性?，F在很多汽輪機組都將給水泵改成一拖二式的變頻器控制啟動，利用變頻的可調節性實現了對給水泵的節能降耗優化。

3.3 抽氣設備優化

抽氣設備最大的作用就是確保及維持凝汽器的真空度。影響抽氣設備工作效率的因素有以下幾點：工作液溫度、真空泵轉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，對抽氣設備的優化實質上就是對工作液溫度進行調節。具體可以采用以下措施：降低泵工作水溫度，提高其抽吸能力，并且還可以進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，其真空度自然會有所提高。由于地下水用完以后會直接排入到循環水系統當中，這就相當于對給水塔進行補水，不會導致大量水資源的浪費。

4 結語

對于電力企業來講，技術上的提升是可以為企業帶來成本降低，提高利潤的良好效果，本文僅在汽輪機輔機方面提供一些優化想法和參考，希望電力行業的專業人員多分享一下各自的經驗，加深對設備上運行方面的一些優化交流，提高我國運行水平，減小與發達國家之間的技術差距。

參考文獻：

[1] 岳建華， 謝建民， 朱延海， 馬天庭， 胡軼群， 馬繼明. 火力發電廠給水泵再循環控制系統優化研究[J]. 中國電力，2014（09）：11-17.

[2] 董海英， 劉桂英， 喬玉新.FNP-2 型太陽凈全輻射表的安裝維護及常見故障處理[J]. 氣象水文海洋器，2015（02）：107-109.

作者簡介：

張一明（1985.5——）男，東北電力大學，火電廠集控運行專業，大專，主要從事電廠運行工作。