電廠汽機熱力系統運行優化研究

范超

【摘 要】進行汽機熱力系統優化的前提是確定好計算系統熱力的方法，其中應用最廣泛的方法為等效熱降法，熱工理論廣泛應用于汽機熱力系統的經濟性診斷中。該方法具有簡便、快捷的優勢，在進行熱力系統節能潛力分析和節能改造時，首先計算各級回熱抽汽的抽汽效率和抽汽等效熱降；其次計算新蒸汽的等效熱降。不僅實現了整體熱力系統的計算，同時也可以對熱力系統進行局部定量分析。

【關鍵詞】電廠汽機；熱力系統；運行優化

引言

隨著我國經濟的快速發展，能源消耗量不斷的增加，電廠為了實現利益最大化，對熱電廠系統不斷的改造與優化調度，熱電廠熱力系統的改造與優化調度是對熱電廠節能提效的有效措施?；诖?，本文主要對電廠汽機熱力系統運行優化進行了簡要的探討。

1電廠汽機熱力系統故障分析

1.1水沖擊事故的影響

對于汽輪機的熱力系統而言，水沖擊事故的影響嚴重。由于熱力系統中的蒸汽溫度自動調節功能失效，導致蒸汽溫度急劇下降；一旦汽輪機啟動，隨之而來的是減溫水壓力突然上漲，造成減溫水調節功能失靈，從而帶來了水沖洗事故。

1.2無法維持凝汽器的真空值

凝汽器真空值無法持續的主要表現包括排氣溫度的上升、真空值下降以及凝結水溫度的升高。導致該類故障的主要原因為：循環水泵出口閥門出現損壞，引起循環水量的減少，甚至是丟失循環水；凝汽器等部件損壞；真空系統管道等設備損壞等。

1.3高壓加熱器故障

高壓加熱器故障主要是指高壓加熱器的解列。造成這類故障的原因主要是高壓加熱器閥門或者水管等部件出現嚴重損壞，例如泄露或者裂縫等，從而引起高壓加熱器的自動報警，造成高水位自動啟動停用操作。

2電廠汽機熱力系統運行優化

2.1熱力系統故障優化

①蒸汽溫度不穩定，在常規處理方式之余，還需對汽輪機進行監視，定期記錄其運行情況的詳細信息；②凝汽器真空值不能持續，需要與真空表詳細核對，確定變化范圍，采取有效處理措施，例如真空值下降，應當對其進行減負處理，并且開啟備用真空泵；③泵出現跳閘現象，需首先確定故障嚴重程度，自動或手動開啟備用泵，開啟后，強行啟動原泵，如若不成功，確定為嚴重故障，則需要適當降低當前負荷，并且通知專業檢修人員進行處理。

2.2汽輪機回熱系統優化

（1）汽輪機回熱系統優化利用汽輪機高壓缸補汽閥倒抽蒸汽，設置70%容量的0號高壓加熱器，增加汽輪機回熱系統總級數，提高機組部分負荷工況的給水溫度，改善蒸汽動力循環，降低汽輪機熱耗。經工程實踐驗證，低負荷工況汽輪機熱耗下降值可達11.6kJ/kW，機組熱經濟性有一定提升。但是機組實際節能效果與理論測算值存在較大的差距，尤其在高負荷工況，建議0號高壓加熱器的投用和切除點下調至75%THA負荷工況。（2）機組給水溫度提高后，低負荷工況鍋爐SCR脫硝裝置入口煙氣溫度提升至310℃以上，可保證SCR在全負荷范圍內處于催化劑的高效區運行。（3）回熱系統優化成果顯示，隨著機組負荷率的下降，汽輪機熱耗和供電煤耗下降值隨之擴大，說明基于0號高壓加熱器的回熱系統適合大容量高參數機組的調峰需求。（4）采用補汽閥倒抽蒸汽作為0號高壓加熱器高壓汽源，不影響汽輪機本體結構，回熱系統優化方案技術風險較低。

2.3給水溫度優化

給水溫度對機組的經濟性有較大影響。圖8為350MW空冷機組的回熱系統按等溫升分配時的熱耗相對變化與給水溫度的關系曲線?？梢钥闯?，隨著給水溫度的提高，熱力系統的熱耗降低，存在一個最佳給水溫度，使熱耗最低，并且在最佳給水溫度附近，熱耗的變化趨勢比較平緩。在工程設計時，給水溫度的選取還需考慮鍋爐的造價以及設計難度。故實際工程中一般沒有嚴格地去追求最佳給水溫度。對于超臨界機組給水溫度一般選取在285℃左右。

2.4疏水系統能效優化

①機組有較多的疏水閥閥門，且頻繁出現閥門內漏問題，從而導致系統熱能損失。實際上，汽機機組閥門內漏量較多，外漏量較少，給系統的經濟性造成較大影響的是高溫高壓管道上的疏水閥門的泄漏。閥門前后差壓大、工作條件惡劣和機組啟停時的蒸汽沖刷是導致系統部門疏水閥門泄漏的主要原因，同時不同原因造成的內漏程度不同，對系統造成的影響程度也不同?？梢酝ㄟ^定期檢查機組的各類疏、放水閥，及時修理和更換泄漏閥門，解決汽機閥門內漏問題。主蒸汽、再熱汽和抽汽系統的管道和閥門對機組的正常運行至關重要，一旦其存在內漏問題那么影響嚴重，因此必須加以重視，對這些部位進行重點檢修；②在部分汽機設備中，中壓缸的啟動需要使用高壓缸上的排氣通風閥。但系統進行倒缸操作的前提是汽機轉速務必達到每分鐘2650轉，該狀況下的汽輪機中壓缸啟動功能是無效功能。為了提高系統能效，可適當減少通風閥[2]。

2.5汽泵啟動優化

汽泵啟動過程中其耗電量巨大，花費時間長達20小時，因此在機組啟停過程中優化汽泵啟動過程，可以有效減少汽機耗電量，提升汽機熱力系統的能效。①只有利用輔汽汽源，才能實現機組啟動時汽泵的全程啟動。具體流程為：先利用高輔汽源沖動小機給鍋爐供水，再給鍋爐點火。但保證汽泵再循環門在鍋爐上水的過程中保持全開的狀態，并在機組冷態啟動點火后，務必對其振動情況進行監測，并全程通過汽泵給水；②除了在機組破壞真空前將汽泵運行停止外，從機組開始滑停直至結束全程均需汽泵給水。

3熱力系統自適應優化調度模型的建立

熱力系統由于所配備的汽輪機的類型和數量的不同導致結構的不同，建立的優化調度計算模型也是不同的，設備之間的這種并聯特征簡化連接關系，在自適應優化調度中，應優化調度計算對熱力系統結構的適應性，根據用戶提供的信息建立合適的優化調度計算模型。

3.1熱力系統規模的確定

熱力系統的規模包括各種壓力等級的母管數目，熱力系統中的汽輪機數目，過來的數目、減壓器的數目，實現熱力系統的自適應優化調度，采用母管制熱系統企業中，用汽條件十分復雜，需要很多壓力等級蒸汽。然后確定設備的數目，就可以建立優化調度的標準模型和優化計算。

3.2決策變量的設置

熱力系統最大規模確定以后，還應將汽輪機的進氣量、向各個壓力等級母管的排汽量、發電機功率、表征設備啟停的整數變量作為決策變量。當實際的熱力系統蒸汽母管和汽輪機數量小于最大標準的時候，對實際的熱力系統情況，將相應的蒸汽管中沒有蒸汽流量設置為零，使用自適應熱力系統優化調度有限的解決各種實際熱力系統單獨建立優化調度用數學模型的難題。

3.3各種約束關系的建立

通過建立熱力系統自適應優化調度模型，在輔以汽輪機的各種約束條件，如最小流量約束、調節抽汽量的約束、最大進汽量約束、最大功率約束、等，尋找好的計算方法，以便于獲得此熱電負荷下的最優解，實施運行調度，獲得汽輪機熱力系統的最佳節能效果。

結束語

綜上所述，要實現電廠熱力系統運行的優化，可分別通過優化機組能效、疏水系統能效、軸封系統能效的途徑實現各系統的能效優化。同時通過優化氣泵啟動和機組啟動工作實現系統運行操作優化，從而促進了燃煤火電行業的發展。

參考文獻：

[1]武順，李魯寧.電廠汽輪機節能降耗運行分析[J].科技風，2018（26）：143.

[2]劉鈺林.汽輪機及其熱力系統性能分析與優化[J].內燃機與配件，2018（13）：70-71.

[3]黃濤.汽輪機回熱抽汽系統設計要點分析[J].南方能源建設，2018，5（01）：68-72.

[4]陳厚釵.熱電廠汽機熱力性能測試分析及性能評價[J].低碳世界，2016（20）：41-42.

[5]張啟林，楊雁，葉東平.大型冷凝機組供熱改造的相關供熱系統及布置[J].機械工程師，2011（07）：69-71.

（作者身份證號碼：220422198108134439）