火電廠凝氣式汽輪機(jī)冷端運(yùn)行優(yōu)化探討

吳玉華

摘要：冷端系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，還要使其核心凝汽器的真空度滿足耗能參數(shù)要求，這需要確定其最佳真空，在冷端系統(tǒng)設(shè)計中，循環(huán)水泵也是重點(diǎn)設(shè)計對象，相關(guān)人員需要確定其最佳循環(huán)水量，以使冷卻水量得以減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的。在優(yōu)化冷端系統(tǒng)時，還要保證其基礎(chǔ)性能，使其能處于高效運(yùn)行狀態(tài)。本文主要針對火電廠凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化策略進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：火電廠;凝汽式汽輪機(jī);冷端系統(tǒng);運(yùn)行;優(yōu)化策略

1 火電廠能源消耗概況

我國是將煤電作為主要能源的國家，并將長期處于這種格局，燃煤的發(fā)電機(jī)組會在很大程度上影響我國總體對能源的總體利用率?；痣姀S是通過很多系統(tǒng)與設(shè)備共同合作對電能進(jìn)行生產(chǎn)的一個基地，會涉及很多操作的環(huán)節(jié)與轉(zhuǎn)換很多能量的形式，每個環(huán)節(jié)都會對火電廠經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不同程度的影響。凝汽式汽輪機(jī)指的是汽輪內(nèi)蒸汽做功膨脹之后，少量軸封出現(xiàn)漏氣以外，剩下的所有蒸汽都會在凝汽器以水的狀態(tài)凝結(jié)的一種汽輪機(jī)。一般來講，要想使汽輪機(jī)熱效率得到提高，應(yīng)使汽輪機(jī)的排氣缸直徑尺寸在一定程度上減少，在汽輪機(jī)里把做部分功的一部分蒸汽抽取出來并送至回?zé)峒訜崞骼锩?，對加熱鍋爐進(jìn)行給水，這樣不挑證的抽汽式汽輪機(jī)也稱作凝汽式汽輪機(jī)。在火電廠里，大多使用的汽輪機(jī)都是用于發(fā)電。凝氣設(shè)備一般由抽氣器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、凝汽器等部分組成，汽輪機(jī)進(jìn)行排汽后會進(jìn)凝汽器中，經(jīng)循環(huán)水的冷卻作用后，以水的狀態(tài)凝結(jié)，并從凝結(jié)水泵里抽出來，通過各個加熱器進(jìn)行加熱，為鍋爐進(jìn)行給水。凝汽器里面汽輪機(jī)進(jìn)行排汽受冷并凝結(jié)成水的這一過程，體積會快速縮小，使本來密閉空間充滿蒸汽卻變?yōu)檎婵?，這能在一定程度上使汽輪機(jī)排汽壓力降低，增加蒸汽理想焓降，從而使裝置熱效率得到提高?？諝獾确悄Y(jié)氣體在汽輪機(jī)的排汽中會被抽氣器抽出來，從而使真空度得以維持。

2 火電廠凝汽式汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化策略

2.1 確定最佳循環(huán)水流量

循環(huán)水流量大小直接關(guān)系到冷卻水量，為了節(jié)約冷卻水，相關(guān)人員還要對循環(huán)水流量進(jìn)行調(diào)整設(shè)計，使其在滿足循環(huán)冷卻系統(tǒng)功能要求同時達(dá)到最佳最少狀態(tài)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在冷卻水提供以及蒸汽水循環(huán)應(yīng)用中發(fā)揮重大作用。蒸汽來自汽輪機(jī)低壓缸，循環(huán)利用的蒸汽水是汽凝結(jié)后的水。在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，相關(guān)人員應(yīng)使循環(huán)的蒸汽水減少量最小，這需要考慮汽輪機(jī)排汽量。排汽量一般與汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷有關(guān)，也會受到溫度的影響和制約。所以在確定最佳循環(huán)水流量時，還要綜合考慮影響因素，并將其作為計算的前提條件。在最佳循環(huán)水流量計算中，相關(guān)人員需要改變其中的一個條件，如排汽量大小，條件改變后，溫度也會作出調(diào)整，此時的循環(huán)水流量以及熱量散失情況等都會成為汽輪機(jī)飽和溫度以及冷端系統(tǒng)壓力的參考依據(jù)，相關(guān)人員還要在參數(shù)變化后，及時做好記錄。凝汽器的真空度會受到循環(huán)水流量影響，在一定范圍內(nèi)，機(jī)組運(yùn)行功率和循環(huán)水流量呈正相關(guān)。增加水流量，機(jī)組運(yùn)行功率會逐漸接近水泵功耗量，相關(guān)人員要找到兩者相等時的水流量臨界值，并在兩者未達(dá)到平等狀態(tài)時，找出最大差值，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)參數(shù)，有效調(diào)整水流量。水流量的調(diào)節(jié)可以通過水泵葉片的調(diào)整實(shí)現(xiàn)。循環(huán)水流量運(yùn)行過程中，也會產(chǎn)生電能損耗，相關(guān)人員要將水量控制在最佳狀態(tài)，以使能耗降低。在確定最佳水流量后，相關(guān)人員還要對供水方式進(jìn)行優(yōu)化，使供水中的水泵數(shù)量增多，這些水泵需要組合在一起，完成最佳水流量供應(yīng)工作，這可以最大程度解決能耗問題。

2.2 確定凝汽器最佳真空

凝汽器的真空度直接關(guān)系到汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率和熱經(jīng)濟(jì)性，為了節(jié)約成本，相關(guān)人員要在優(yōu)化設(shè)計中確定凝汽器的最佳真空參數(shù)。機(jī)組運(yùn)行功率與真空參數(shù)大小呈正相關(guān)，在某個范圍內(nèi)，真空參數(shù)越大越好，但超過該臨界值，真空非最佳狀態(tài)，機(jī)組運(yùn)行效率也非最佳。在確定最佳真空方面，相關(guān)人員可以研究循環(huán)水流量與真空參數(shù)之間的關(guān)系。前者會對后者產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在蒸汽循環(huán)利用中，蒸汽水形成的過程會對蒸汽器真空產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)機(jī)組輸出功率與循環(huán)水泵消耗功率差值最大時，真空參數(shù)最佳。在調(diào)節(jié)真空參數(shù)時，相關(guān)人員可以從循環(huán)水流量調(diào)節(jié)方面入手，使兩種增加后的功率差值最大。凝汽器在運(yùn)行中，其真空度會處于變化狀態(tài)中，要使該參數(shù)一直處于最佳狀態(tài)，相關(guān)人員還要借助真空泵來自由啟停，使真空得到有效調(diào)節(jié)。但在優(yōu)化真空泵啟停方式中，還要注意控制真空調(diào)整過程中的耗能，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于真空泵消耗功率。相關(guān)人員還要找到真空泵停止應(yīng)用的判斷依據(jù)，以保證調(diào)整耗能大于運(yùn)行耗能時，能及時使其處于停止運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 循環(huán)水泵的一系列調(diào)節(jié)方式

第一，循環(huán)水泵臺數(shù)的調(diào)節(jié)?，F(xiàn)階段許多電廠在進(jìn)行冷卻水量調(diào)節(jié)時，都會預(yù)先進(jìn)行循環(huán)水泵臺數(shù)合理啟停。如一機(jī)兩泵擴(kuò)大單元制模式，主張在提高兩臺五成容量的循環(huán)水泵基礎(chǔ)上，在冬季運(yùn)行一臺、夏季運(yùn)行兩臺;又如一機(jī)三泵模式，則主張?zhí)峁┤_ 3.3 成容量的循環(huán)泵，隨后在冬季運(yùn)行一臺、春季運(yùn)行兩臺、夏季則運(yùn)行三臺。在此期間，技術(shù)人員的核心使命，則是依照以往運(yùn)行操控經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場環(huán)境溫度等，進(jìn)行循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)靈活性調(diào)整，為了換取更多的經(jīng)濟(jì)性效果，還要求這類人員不斷提升個人的操作和判斷技能，避免出現(xiàn)任何隨機(jī)亦或是盲目性的處理行為。第二，循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。在針對大功率循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速改變過程中，主要會沿用到變極和變頻兩類調(diào)速方法，最近階段，變頻調(diào)速發(fā)展速率飛快，主張借助供給電動機(jī)的供電頻率調(diào)整途徑，來令電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)速等快速變化，進(jìn)一步彰顯出運(yùn)行效率高、調(diào)試范疇寬闊、精準(zhǔn)度高、調(diào)速過程平穩(wěn)、無級變速等種種優(yōu)勢。而循環(huán)水泵的流量和轉(zhuǎn)速的一次方、壓力和轉(zhuǎn)速的平方、功率和轉(zhuǎn)速的三次方等分別維持正比例關(guān)系，當(dāng)技術(shù)人員想要透過轉(zhuǎn)速降低來減少流量時，當(dāng)下消耗的功率也會同時降低很多。第三，循環(huán)水泵導(dǎo)葉與葉片的安裝角度調(diào)節(jié)。可調(diào)葉片循環(huán)水泵包含動葉和靜葉可調(diào)、有級和無級等各類形式，其中靜葉可調(diào)循環(huán)水泵過往使用頻率較高，原因在于其主張配合人工進(jìn)行控制的基礎(chǔ)上，能夠依照各類季節(jié)和運(yùn)行工況特征等，在停泵后人工調(diào)葉，不過因?yàn)槠溟g操作工序過于復(fù)雜，最終獲取的節(jié)能成效并不是十分理想。至于動葉無級可調(diào)葉泵，在經(jīng)過專門的全自動調(diào)葉軟件支持控制后，就可以保證在不停泵的情況下合理調(diào)整葉片角度、循環(huán)水泵的流量、揚(yáng)程參數(shù)等等，從而令循環(huán)水泵可以適應(yīng)機(jī)組的一系列工況、運(yùn)行過程變得更加經(jīng)濟(jì)可靠，既可以凸顯出應(yīng)有的節(jié)能特征，又能夠適應(yīng)電廠循環(huán)水系統(tǒng)無人值班的全新管理趨勢。歸結(jié)來講，經(jīng)過動葉可調(diào)循環(huán)水泵和傳統(tǒng)的固定葉循環(huán)水泵對比之后發(fā)現(xiàn)，前者的制造技術(shù)明顯存在更大的挑戰(zhàn)難度，同時還會消耗較多的成本費(fèi)用。

結(jié)束語

在冷端系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，相關(guān)人員要分別從節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約成本角度出發(fā)，確定優(yōu)化設(shè)計點(diǎn)，以使系統(tǒng)在發(fā)揮功能同時達(dá)到節(jié)約環(huán)保目的。在冷端系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，相關(guān)人員需要考慮具體的實(shí)例概況以及優(yōu)化要求，如此冷端系統(tǒng)才會與汽輪機(jī)相匹配。在設(shè)計中，可能會遇到技術(shù)或其他方面的問題，相關(guān)人員還要重點(diǎn)解決這些問題，使其不會影響冷端節(jié)能情況。

參考文獻(xiàn)：

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