淺談火力發電廠汽機輔機優化經濟運行

劉志東

摘要：在競爭日益激烈的形勢下，火力發電廠的運行更需釆用精細化管理，為企業獲取更高的經濟效益。本文針對火力發電廠汽機輔機的節能與增效方面進行探討，在保證火力發電廠機組安全運行的前提下，分析研究汽機輔機的運行現狀，并對火力發電廠機組優化運行提出了相關方案，以便機組獲得優化運行方式。

Abstract： In the increasingly competitive situation， the operation of thermal power plants needs to use refined management to obtain higher economic benefits for enterprises. In this paper， the energy saving and efficiency enhancement of the auxiliary equipment of the coal-fired power plant are discussed. Under the premise of ensuring the safe operation of the thermal power plant， the operation status of the auxiliary machine of the steam turbine is analyzed and studied， and relevant schemes for the optimal operation of the thermal power plant are proposed， in order to get the optimal operation way of the unit.

關鍵詞：火力發電廠;汽輪機;輔機;經濟運行

Key words： thermal power plant;steam turbine;auxiliary machine;economic operation

中圖分類號：TM6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）31-0104-03

0? 引言

由于我國地大物博、能源相對緊張，能源人均占有量低，因此需要高度重視能源節約問題。當前，我國正處于經濟高速發展階段，而發電企業作為我國最基本的能源工業，對經濟發展有著非常重要的意義。我國火力發電廠與其他發達國家相比，投入成本較高，能源浪費現象也比較多，這對火力發電廠的生產效率造成了一定的影響，同時，也會導致發電成本的上漲，進而影響到各行各業的進一步發展，所以，電廠應采取積極有效的措施，盡量降低發電成本，并要想盡一切辦法使火力發電廠汽機輔機最大限度的節能降耗，實現優化經濟運行。

1? 火力發電廠的生產流程與主要構成

1.1 燃煤火電廠的生產過程

火力發電廠通常簡稱為火電廠，其生產原理基本上都是利用石油、天燃氣、煤炭等能源的化學能轉換電能的過程。這里以火電廠煤炭為例，首先通過磨煤機將原煤磨成煤粉，經熱空氣攜帶將磨碎的煤粉通過排粉風機送入鍋爐內燃燒，而燃燒后所形成的熱煙氣被送入煙道尾部釋放能量。除塵裝置，將煤炭燃燒之后產生的灰燼實現分離，在借助引風機的作用下能夠從煙囪中排出，在煤炭燃燒時助燃空氣需要通過送風機使其到達預熱裝置中，而熱空氣就是利用熱煙氣加熱而成的。

1.2 火電的成本組成

主要涉及以下幾點：首先折舊成本，折舊成本主要是指建廠總投資生成的成本。而降低折舊成本的關鍵性的問題，主要體現在，大幅度的降低火電廠整體動態投資費用，與此同時，為確保線損率低的同時還需要注意合理控制發電設備的運行時間，如能有效的控制設備運轉時間，那么電廠設備將會延長使用壽命，進而設備的折舊年限也得到相應的延長。其次，是火電廠燃煤成本。火電廠使用燃煤質量的優劣直接影響到鍋爐設備的工作性能，而且會對整個汽機機組的安全運行效率造成一定的影響。如能使用品質等各方面良好的燃煤，會有效的提升機組的運行效率，而發電成本也會因此有所下降，然而實際應用中，品質較好的燃煤價格要比普通煤高很多，燃煤質量的優劣對于火電廠的發電成本會造成多方面的影響。還有，就是火電廠設備運行維護成本。這種運行維護成本，主要針對火電廠在設備正常運行當中所產生的材料費、水電費以及工人的工資福利等方面的費用。再有，就是火電廠的財務成本。所謂財務成本，主要指火電廠正常運營期間所產生的流動債務利息償還費用以及長期因工作所需而產生的接待費用。

2? 輔機的經濟運行

要想保證火電廠汽輪發電機汽輪發電機組安全性，經濟性，需要從機組的設計安裝運行的多個角度進行嚴格質量把控，其中任何一個環節出現問題，都會影響到整個機組的節能潛力。汽輪機組運行的經濟性在很大程度上取決于汽輪機實際運行狀況。當汽輪機處于正常運行條件下各參數可保持一定范圍內，這對于確保機組實現經濟運行是十分重要的，同時在運行過程中一旦某些數據參數超出額定范圍，將不利于汽輪機組正常運行，因此在汽輪機組處于運行期間，一定要嚴密監測各個環節，并給以適時的調節，能夠確保汽輪機實行安全運行，同時汽輪機組在運行中的機械性是與設備質量性能具有一定聯系的，同時，還與其實際運行情況，輔助設備實際情況具有聯系，輔助設備的經濟性在整個機組運行經濟性中具有十分重要，作用，也是確保機組安全、穩定運行過程中不可或缺的重要組成部分。

3? 火電廠在經濟運行存在的弊端

火電廠運營是一種能源轉換系統，其轉換率主要受到電站使用工藝方法以及汽輪機組性能，輔助設備性能等影響，此外還與鍋爐實際運行狀態汽輪機組，發電機組運行情況具有緊密聯系，當發電機組投入正常使用之后，機組的工藝結構和主要設備已基本確定。這種狀況下，合理的設備管理，以及實現設備經濟運行，對于提高能源轉換來說是十分重要的，主要表現于火電廠所有設備在運行中處于最佳工作狀態和經濟指標，機組處于滿負荷狀態運行和經濟性符合標準，是兩個不同的概念。因此，在實際工作中，應認真做好定量化分析工作，建立并完善汽輪主機和輔機等相關設備經濟運行模板，使整個機組運行完全建立在經濟運行標準范圍之內，這一環節也是機組經濟運行管理中需首先解決的問題之一。火電廠的發電機組屬于大工業體系，在運行中需要借助汽輪機主機和多個輔機以實現良好協調性，還需科學合理的調配各種設備之間的工作參數，只有這樣才能從根本上優化機組的經濟運行，而單個設備的經濟性是整個機組經濟運行的基礎，只有將機組運行的整體經濟性得到提高，其才能真正實現利益最大化的工作目標。因此創建汽輪機主機和輔機機組安全運行對于整個火電廠運行來說是十分重要的。由于不同發電站運行方式不同，比如對于發電機組，輔機等各種設備來說，其構成和性能要求不同，設備運行參數也存在差異。近年來，人們逐漸認識到火電廠對于相關設備與經濟運行模式沒有統一通用的標準。

4? 給水泵優化

電廠給水泵按照其運行方式，可將其分為兩種即定速和變速的水泵，在采用定速的水泵運行過程中主要依靠鍋爐調節水閥門，該調節方式在實際操作中存在一定缺陷，比如當機組處于低負荷運行時，此時會產生較大的閥門節流損耗，而相對來看變速給水泵運行過程中是依靠平移泵和變速曲線來實現的。將其和定速水泵相比較，變速水泵具有諸多優勢，具體表現為，水泵進行給水時，無需閥門的調節就可實現節流的目的，特別是機組處于低負荷運轉時，節能效果更加明顯。

給水泵優化運行需要結合給水泵的具體使用情況，結合單臺給水泵所具有的最大余量等特征，在機組進行負荷運轉條件下能夠對氣動電動給水泵進行不同試驗，同時應當嚴格按照有關標準對給水泵運行情況進行分析，進而確定需要采用哪種機器運行方法，進一步提高整個火電廠汽輪機輔機運行經濟性。從目前整個基礎運行條件來看，汽動給水泵為備用運行水泵時，此時該水泵需要在長期運行中處于熱備用狀態，轉速達到3000轉每分鐘，進而能夠保證水泵在循環過程中擁有足夠流量，同時這種備用泵還會產生較大蒸汽流量損耗，進而會使整個機組在運行過程中的消耗量增加，因此當機組處于低負荷狀態運行過程中應當選擇單泵運行的方式，采用單泵備用方式，相比使用一臺主機，一臺備用方式來看能夠大大節約運行成本，同時需要注意的是由于無論是否驅動給水泵，即給水泵處于啟動或停止狀態都會給電廠帶來一定的經濟損失，因此僅依靠機組運行負荷變化，確定最終的給水泵運行未免太過于草率，操作人員應綜合考慮機組負荷變化持續的時間而定，除此之外，還應根據給水泵的實際容量，來確定電動水泵的運行方式。

5? 回熱加熱器優化

火電廠機組處于安全運行中，對于回熱加熱器各個部件均會參與整個運行過程，但在實際操作中回熱加熱器一旦出現故障時，將會出現一個或多個加熱器切除的問題，尤其是在加熱器旁路門閥沒有關緊時，極易造成加熱器內部出現滲漏現象，進而產生一定程度的泄漏，如果沒有及時處理，這種泄漏現象會給整個機組運行帶來嚴重后果，具體體現在以下幾點：①當高壓加熱器被切除之后，來自給水泵的水溫會顯著低于正常條件下的水溫現值，在短時間內使水循環的吸熱量顯著降低，從一定程度上降低循環效率，但切除低壓加熱器之后，這種情況下會給凝結水泵運轉帶來不同影響，進而增加機組的標準煤耗量。②比如當加熱器旁路出現泄漏時，隨著泄漏量增加會逐漸降低設備的經濟性能，同時相對小旁路泄露來說，大旁路泄露問題較為嚴重。③當加熱器選擇疏水泵的切換方式時，如果疏水裝備不具備的情況下，疏水泵一旦發生故障，疏水將會自動流入抽汽加熱器中，同時由于存在輸水泵故障問題會導致部分的水進入排氣器中，無論對于輸水切換或故障發生來說都會從一定程度上影響火電廠機組的優化運行效率。

火電廠汽輪機組中抽氣的壓力級別各有不同，并且不同級別的壓力表現出的功能也存在差異，當壓力越大時，其相應的功能級別影響增加，回收加熱器抽屜壓力較低，通常汽輪機處于長期運行過程中時，需要逐漸提升壓力以提高起抽汽性能，回熱加熱器系統對于火電廠機組經濟運行造成的影響主要體現在端差方面。回熱加熱器存在端差范疇則該指標也是確保機組實現安全運行的關鍵環節，一旦回熱加熱器端差處于遞增狀態，即上端為遞增時，此時會降低出水溫度，進而縮減自身抽汽量，而對于壓力較高的回熱加熱器來說其抽汽量會增加。然而當回熱加熱器下端的端差出現遞增現象時，其產生的影響是與上端情況相反的，因此要想使回熱加熱器能夠處于最佳運行狀態，需要確保回熱加熱器端差能夠保持在一定范圍內，通過實踐我們發現，導致回熱加熱器出現較大端差變化是受到多種因素影響的。如回熱加熱器上端端差出現遞增現象時，會使回熱傳熱面存在結垢進而增加熱阻力，同時由于透氣側密封性不夠，部分空氣滲入，此外由于閥門故障而導致巰水位偏高，總之，影響因素很多，所以，作為工作人員需要認真檢查排除影響設備運行的多種因素，盡可能使回熱加熱器端差變化能夠有效控制在某一范圍內，確保汽機輔機實現安全以及經濟性運行。

6? 循環水泵的優化運行

通常凝汽器壓力在機組處于冷卻溫度或者負荷條件下時，會隨其循環使流量增加而增加，同時循環水流量的變化也是與循環水泵的功耗、流量遞增、機組出力增大等有著密切的關系，同時因此對于汽機輔機優化運行調整時，可以依據循環水泵的實際數量設計相應的運行方式形成水泵功耗和機組出力均處于最大值時，凝汽器運行壓力也處于壓力最佳背壓狀態，而此時的循環水泵也處于最佳運行狀態。實際工作中，火電機組配置的水泵臺數是有限的，一般來說，火電廠循環系統多釆用母管制系統，大型的機組運行一般都由三臺循環水泵同時向母管供水，各循環泵都有前后進出口閥門設置，而各臺水泵之間又有聯絡閥進行連接，設備正常運行時，只有兩臺水泵協同運行，而有一臺作為備用。通常會由于運行泵和備用泵組合方式的不固定，甚至運行當中水泵的運行方式有所改變，都會引起水泵功耗量的增加。一般情況下，汽輪機組運行時的排氣量是由外界負荷來決定的，屬于不可調節的。所以，要想控制冷卻水溫的升高，最簡單的辦法就是有效的控制冷卻水量。而冷卻水量決定于循環泵的容量和實際運行臺數。當冷卻水量有所增加時，排汽壓力會降低，這樣，汽輪機的功耗有所增加。所以要通過較為精確的試驗，對不同水泵運行方式之下，凝汽器的不同性能、水泵的具體功耗、機組出力增加等方面進行分別檢測，并結合水泵循環水溫變化和機組的負荷，最終確定循環水泵的優化運行方式。

7? 空冷凝汽器真空抽氣系統

火電機組凝汽機主要是在汽輪機處于運行情況下，將排出的蒸汽凝結，能夠為鍋爐實現二次使用，在排汽位置能夠利用抽汽設備使其處于真空狀態，凝汽器內部真空是確保機組實現安全運行的關鍵條件，因此作為真空抽氣系統來說也是發電機組安全運行的重點部位。無論開啟或停止，甚至火電機組正常運行狀態下，凝汽器必須充分利用如抽氣設備，使其內部一直保持真空狀態。

目前，絕大多數火電廠使用的抽氣設備為噴射式的。這種噴射式這種噴射式抽氣設備，根據其使用限制，可將其分為兩種，分別是射水和射汽抽汽器，這兩種抽汽器類型存在較大差異，主要為前者采用壓力差的方式實現真空抽取，而后者是利用壓力蒸汽的方式來實現真空，從原理上兩者之相似的，然而部分火電廠使用水環真空泵的方式，從抽汽器類型來看，采用真空泵是比較合適的，啟動真空泵之后由于低真空抽取力相比抽汽機來說要好，能夠顯著縮短設備啟動時間，當設備處于運行狀態時，相對抽汽機來說，真空泵消耗功率能夠縮短60%。此外真空泵相比汽水損耗率來說要顯著減小，機械化運行水平高，然而也存在一些問題：比如火電廠在前期真空泵投資力度上比較大，成本高，在處理能力上相比抽汽器來說受限制，當存在真空泵出現泄漏時，很容易出現設備過載運行的情況，進而影響最終整體真空系統的安全運行。在實際應用中射水抽汽器的應用顯著優勢，相對來看投資成本較低，而且結構設計簡單，性能穩定，因此目前已經被火電廠廣泛使用，然而由于射水抽汽器在運行過程中的成本高，存在較多的水資源浪費，同時在運行中還需要搭配射水泵輔助運行，這種情況下也會顯著增加火電廠的維護成本，尤其對于水資源相對比較缺乏的地區，可以采用其他的方式。總之，火電廠在選擇抽氣設備時，應從嚴格認真分析該電廠所處地理環境的實際情況出發，挑選出最佳抽氣設備，確保抽氣設備達到優化經濟運行的狀態。

8? 加強汽機輔機運行小指標競賽管控

火電廠真空及疏放水系統安全經濟運行對機組經濟運行提升有較大促進作用。夏季加強汽機空冷翅片高、低壓沖洗管控，夏季空冷噴淋用水管控、空冷散熱器噴淋噴頭檢查治理。針對以上情況下發除鹽水補水措施及夏季空冷風機冷端優化運行措施，努力提高機組真空。加強機組各疏水系統閥門內漏治理，合理控制機組各加熱器水位，提高換熱器熱效率。采暖季根據氣溫情況分時段調整機組各采暖系統溫度調整，降低機組熱耗率。定期排查機組各疏水系統閥門內漏排查及治理，根據采暖疏水水質化驗情況及時回收采暖系統疏水，合理控制機組啟停機系統沖洗用水，降低機組除鹽水補水率，將上述真空、除鹽水補水、熱耗率、汽耗率等經濟指標全部以小指標競賽為載體加強管控且效果顯著。

9? 小結

在社會經濟高速發展及能源緊缺的大環境下，做好火力發電廠的經濟運行是相當有必要的。在發電廠汽機輔機運行過程中，在保證生產高效率的同時，還應保證能源的節約。總之，火力發電廠的汽輪機組是一個具有高效整體結構，而且運行過程較為復雜，需要有一系列的輔機一同運行，所以，未來電力行業內相關工作人員應本著深入研究，不斷創新的精神，使火電廠汽機輔機達到優化經濟運行的最佳效果。

參考文獻：

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