淺談320MW火力發電廠汽輪機節能調節

徐功林

摘要：對于火力發電廠運行人員而言，汽輪機的經濟運行，就是通過參數監視、參數調節、運行方式調整、日常巡檢、定期試驗等方面，使汽輪機的各個運行參數達到額定參數要求，從而使汽輪機效率接近理論設計值，達到經濟運行目的。本文主要從如何降低機組補水率、降低凝結水泵電耗、無電泵啟機、循環水泵運行方式優化、提高真空泵工作效率等方面進行分析調整。

關鍵詞：汽輪機;運行調節;節能

1 概述

徐州華潤電力有限公司二期2×320MW 火力發電機組，汽輪機為上海汽輪機廠引進美國西屋公司的技術制造的亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸凝汽式汽輪機，屬反動式汽輪機，高壓缸是沖動、反動、混合式，共為1+13 級，其中調節級為沖動式，其它為反動式，中壓缸共計10 級，反動式，低壓缸為對稱分流（2×7 級），雙流反動式，兩端各有一個排汽口。熱力系統：新蒸汽首先通過主汽門，六個調速汽門，進入高壓缸。高壓缸排汽經中間再熱后，通過兩只中壓主汽門、兩個中壓調門，進入中壓缸， 中壓缸排汽分別進入兩個低壓部份排入凝汽器。本機組設有八段非調整抽汽，分別供給三臺高壓加熱器、除氧器、四臺低壓加熱器，機組正常運行，汽輪機負荷的調整，主要依靠高壓調速汽門進行調節，高、中壓自動主汽門不參與調節。

影響汽輪機經濟運行的因素諸多，如汽輪機自身特性、流通部分結垢、設備缺陷、進入汽輪機蒸汽初參數、凝汽器真空、熱力管道及設備保溫不足、節流損失、系統泄漏等。

本文主要從運行調節方面進行分析，從而找到提高機組經濟性的節能措施，主要內容包括凝結水系統、給水系統、循環水系統、抽真空系統等四大系統。

2 凝結水系統

凝結水系統是凝汽式汽輪機組汽水循環的重要組成部分，主要流程：低壓缸排汽在凝汽器中凝結成水，匯集在凝汽器熱井并通過凝結水泵升壓，經過精處理除鹽，再依次進入軸加、#8低加、#7低加、#6低加、#5低加逐級加熱，最后進入除氧器進行除氧加熱成飽和水。在此過程中作為運行人員，要對各個環節運行參數進行監視和調節。

凝結水系統主要經濟指標包括：機組補水率、凝泵電耗。

2.1機組補水率

機組補水率高，說明機組工質損失大，工質損失主要表現為系統的水和蒸汽的流失，從而造成系統的水和熱量的損失，降低機組的經濟性。

為了降低補水率主要從兩個方面進行控制：提高凝水水質和減少系統跑冒滴漏。

2.11提高凝水水質

凝水水質參數指標包括硬度、含氧量、PH值，凝水水質不達標，既造成熱力設備結垢和腐蝕，又會增加機組排污率，造成水和熱量的損失。

提高凝水水質措施：

1、控制除鹽水水質，從源頭控制，防止不合格的除鹽水進入系統;

2、控制凝汽器水位在正常范圍，防止凝水過冷度高，造成凝水返氧;

3、凝泵軸承密封水按要求控制好壓力，防止空氣漏入系統;

4、按要求投入凝水精處理運行，并定期切換混床，控制凝水硬度為零;

5、控制升負荷速率，防止除氧器壓力突升，造成除氧器返氧現象。

2.12減少系統跑冒滴漏

系統跑冒滴漏主要表現為：放水（空氣）手動門未關或未關嚴、閥門內漏、沙眼、密封損壞、密封水（蒸汽）壓力異常等因素造成系統內漏或外漏，從而造成水和熱量的損失。

減少系統跑冒滴漏措施：

1、按時巡檢，及時發現異常;

2、嚴格按票操作避免漏項和錯項;

3、定期進行測溫，及時發現內漏，特別是機組剛啟動，按票進行疏放水門專項排查;

4、跟蹤缺陷處理，把好缺陷驗收關。

2.2凝泵電耗

凝結水泵屬于6KV電氣設備，額定功率1000KW，對機組廠用電率影響大，每臺機組配備兩臺凝結水泵，一臺工頻另一臺變頻，正常運行變頻凝泵，工頻泵作為備用，變頻凝泵運行功率的大小取決于凝結水壓力和流量，凝水流量與機組負荷成正比，所以降低凝泵電耗，就只有通過降低凝水壓力來調節。

2.21凝水壓力

在凝水流量一定的情況下，凝水壓力與凝水系統阻力成正比。凝水系統阻力包括設備阻力、管道阻力及閥門節流阻力，其中設備阻力和管道阻力是特定的，運行中無法調節，所以運行中能調節的就只有閥門。除了除氧器上水調門參與調節，其它凝水通道上的閥門應保持全開，減少節流影響。凝水壓力除了要滿足凝水循環需要，還要滿足凝水用戶的需要，特別是給水泵的密封水，密封水壓力過低會影響給水泵的正常運行，凝水壓力在不低于1MPa時，能夠保證給泵密封水壓力滿足要求。

所以在正常運行時，保持除氧器上水調門全開，凝泵變頻指令投入自動來控制除氧器水位，當機組降負荷，凝水壓力低于1 MPa時，關小除氧器上水調門，提高凝水壓力大于1MPa。從而保證變頻凝泵處在最佳節能運行狀態，降低凝泵電耗。此外，避免凝水再循環門開啟或內漏，監盤時注意凝泵出口流量和除氧器上水流量要平衡，定期檢查凝水再循環門。

3 給水系統

給水系統是給水泵將除氧器內的水升壓后依次送入#3高加、#2高加、#1高加加熱后，提供給鍋爐，并維持鍋爐汽水循環平衡的重要系統。給水泵包括兩臺汽動給水泵和一臺電動給水泵，為了節能，正常兩臺汽泵運行，電泵僅在事故處理時使用。

3.1無電泵啟機

電泵屬于6KV電氣設備，額定功率5400KW，對廠用電率影響很大，為了少用或不用電泵，機組啟動過程中，用臨機輔汽供小汽輪機用汽，臨機輔汽來自臨機四段抽汽，與小汽輪機蒸汽參數要求匹配。

3.11無電泵啟動過程控制

啟機過程控制，主要是在啟機節點上的控制，嚴格按票操作，避免漏項，其中無電泵啟機涉及的主要操作步驟如下：

1、除氧器上水加熱完畢，啟動#1前置泵，通過給水旁路給鍋爐上水。鍋爐上水高度55米，前置泵出口壓力1.4MPa，滿足鍋爐上水要求;

2、鍋爐上完水，凝汽器建立真空，投入大、小機軸封，為小汽輪機啟動做準備;

3、鍋爐點火后，輔汽至小機管道暖管，直至沖轉#1小機，進行暖小機，鍋爐從點火到起壓需1個小時左右，若暖小機過早浪費蒸汽，啟動過晚，鍋爐起壓，前置泵就不能滿足鍋爐上水需求，被迫運行電泵維持鍋爐上水，增加廠用電耗;

4、鍋爐啟壓后，#1小機定速3000rpm，交鍋爐遠方控制;

5、機組并網帶負荷100MW，給水流量達到400t/h左右，給水旁路節流增大，主給水電動門前后差壓增加，需及時打開主給水電動門，避免差壓過大，造成主給水電動門開啟時過力矩;

6、機組負荷120MW，四抽壓力和溫度達到暖小機要求，#2小機暖管，啟動#2前置泵，直至#2小機沖轉暖機;

7、機組負荷150MW，#2小機定速3000rpm交鍋爐遠方控制，并將#1小機汽源切至四抽帶;

8、隔離輔汽至小機用汽，防止系統串汽。

系統全面檢查，與上次機組運行時參數對比分析，消除偏差。

3.2影響給水泵組經濟運行常見異常

3.21給泵再循環調門內漏

給水在同流量、同壓力下，再循環調門內漏會造成給泵出口總流量大于鍋爐主給水流量，給泵轉速升高，小機用汽量增加?？梢酝ㄟ^隔離再循環調門，做好安全措施交檢修處理，及時恢復正常。

3.22高加入口給水三通閥內漏

高加入口給水三通閥內漏，一部分給水未經過高加加熱，直接走高加給水旁路與加熱后的給水混合進入鍋爐。可以通過#1高加出口給水溫度高于主給水溫度來判斷。就地確認內漏后，做好安全措施交檢修處理，注意主給水流量的變化，并做好事故預想。

3.23高加水側內漏至汽側

高加水側內漏至汽側，造成主給水溫度下降，給泵出口總流量大于鍋爐主給水流量，給泵轉速升高，小機用汽量增加，泄漏高加汽側水位升高，正常疏水調門不正常開大，甚至造成高加水位高解列。由于三臺高加只設有一個給水旁路，在確認高加泄漏后，只能解列所有高加，隔離高加汽水側，做好安全措施交檢修處理。

隔離過程中要注意以下參數監視和調整：

1、主給水流量，由于給泵出口總流量大于鍋爐主給水流量，當高加給水切至旁路后，主給水流量會升高至給水泵出口總流量，引起主給水流量突升，需及時手動干預，避免汽水平衡破壞，造成汽包水位異常升高;

2、機組負荷，高加汽側退出過程中，所有的抽汽量進入汽輪機繼續做功，機組負荷升高，若高負荷時解列高加，極易造成機組過負荷，所以解列高加時控制負荷在80%額定負荷以下;

3、主汽壓，高加汽側解列時，汽機流通阻力增加，主蒸汽流量下降，主汽壓力升高，為了防止超壓，控制負荷在80%額定負荷以下;

4、主、再熱汽溫，高加解列，主蒸汽流量下降，鍋爐受熱面吸熱量不變的情況下，主、再熱汽溫升高，為了避免超溫，及時聯系鍋爐降負荷;

5、凝汽器真空，高加解列隔離后，在打開放水門時，防止高加危急疏水內漏，造成凝汽器漏真空，影響機組安全經濟運行;

6、泄漏高加抽汽管道上、下壁溫，防止高加汽側滿水返至汽缸，及時隔離關閉抽汽電動門、抽汽逆止門，并開啟管道輸水門。

4循環水系統

循環水泵為凝汽器提供循環冷卻水，每臺機配備兩臺循環水泵，一個冷卻水塔，#3、#4機循環水進、回水母管及冷卻塔之間設有互聯電動門，循環水泵為6KV設備，電機有高速和低速兩種狀態運行，分別對應額定功率為1600KW與1150KW。循泵運行方式的變化直接影響機組凝汽器真空及廠用電率，從而影響機組的經濟性。

4.1循環水泵運行方式

凝汽器真空正常運行時主要影響因素：循環冷卻水進水溫度與循環冷卻水量。循環冷卻水溫度隨著環境溫度的變化而同步變化，機組負荷越高需要循環冷卻水量越大，反之越小。

鑒于機組運行中凝汽器真空對機組經濟性影響，為保證機組在最佳真空下運行，結合西安熱工院試驗數據及同類型機組的運行實踐，制定了機組循環水溫度，負荷變化時循環水泵運行方式（如表1）：

說明：

1、循環水溫度，負荷達到對應顏色區域時應及時聯系啟、停循環水泵;

2、為避免循環水泵頻繁啟、停，規定每班循環水泵不超過2臺次，如本班因環境溫度升高啟#1循泵，負荷溫度下降停#2循泵，本班負荷溫度條件再到限值也不允許再啟#2泵;

3、注意天氣預報，如遇高溫、降溫預報可放寬1℃停、啟循環水泵;

4、注意負荷曲線，遇增、減負荷可放寬1℃停、啟循泵，如中午短時降負荷不要停循泵;

5、啟、停備用循環水泵按溫度、負荷下限，如一期循環水溫大于21℃且負荷大于260MW應啟泵，一期循環水溫小于21℃且負荷小于260MW應停循環水泵;

6、一般啟#1循泵時，停時盡量停#2循泵（一高一低方式除外）;

7、凝汽器循環水入口水溫存在偏差時以偏高的溫度測點為準;

8、特殊情況按部門采取臨時措施執行，執行中發現問題請及時反饋專業。

4.2循環水互聯

為了充分利用冷卻塔和提高循環水系統運行的可靠性，#3、#4機之間循環水系統進行了互聯，包括：凝汽器循環冷卻水進水母管互聯、凝汽器循環冷卻水回水母管互聯、冷卻塔回水溝互聯。

互聯在以下情況下投入：

1、鄰機剛剛停運，凝汽器還需要少量冷卻水，微開進水互聯門，回水互聯及冷卻塔互聯全開，及早停運循環水泵，節約廠用電;

2、鄰機啟動前，微開進、回水互聯門給鄰機循環水母管充水;

3、春秋季節，兩機三泵運行，或冬季兩機一泵運行時開啟所有互聯門;

4、鄰機停運，為了降低循環水溫度，進水互聯關閉，回水互聯及冷卻塔互聯開啟;

5、兩臺機循環水泵互為備用。

5抽真空系統

凝汽器內不凝結氣體通過真空泵抽出系統，防止不凝結氣體聚集影響凝汽器真空，從而影響機組的經濟性，如果真空泵運行異常將直接影響凝汽器真空。所以機組正常運行中，真空泵運行狀態列為重點監視項目。

5.1真空泵

每臺機組配備兩臺水環式真空泵，一臺運行，一臺備用。真空泵冷卻水取自循環水，工作水補水有兩路，一路來自閉式水，另一路來自凝結水。當工作水溫度超過凝結水溫度時，水環式真空泵吸入口，水環汽化，從而降低真空泵抽吸效果，凝汽器真空降低。

工作水溫度升高的主要原因有：

1、冷卻水量不足。循環水壓力偏低，冷卻器進回水閥門未開全;

2、冷卻水進水溫度高。夏季環境溫度高，循環水溫度高;

3、冷卻器結垢。運行時間長，冷卻器結垢，傳熱熱阻增大，降低換熱效果。

采取措施：

1、循環水壓力低，通過技改，在#1真空泵冷卻水進水管路增加一臺冷卻水循環泵，提高冷卻水量，夏季保持#1真空泵運行。

2、環境溫度屬客觀條件，夏季可以保持機房通風良好;

3、冷卻器結垢，通過監視真空泵汽水分離器水溫與循環水溫之差，來判定冷卻器運行情況，進行定期清理。

6總結

本文通過對汽機的凝結水系統、給水系統、循環水系統、抽真空系統等四個系統，從運行角度進行分析，尋找出相應的節能調節措施。對于運行人員而言，更多的調整是控制汽機各個參數在規程規定的額定參數范圍內，這樣才能保證汽輪機運行效率接近理論設計值。本人水平有限，有不妥之處望批評指正。

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