火電廠600 MW機組熱力系統優化提升研究

任吉平，高慧芳

（內蒙古京隆發電有限責任公司，內蒙古 烏蘭察布 012199）

引言

隨著國家節能減排政策的實施和煤炭價格的不斷上漲，火電廠用電指標和成本逐年上升，導致電力生產固定成本不斷上升，火電廠經營形勢日益嚴峻，經濟利潤持續縮減。面對日益嚴峻的經營狀態與激烈的市場競爭環境，火電廠需要采取有效措施才能保持其發展優勢。對于現階段電廠的而言，其熱力系統優化是一種極為有效的節能方法，可以大幅降低汽輪機組供電煤耗水平，有效提升汽輪機的工作效率?；诖?，通過研究火電廠600 MW機組熱力系統優化提升方案，有利于火電廠節能降耗，提升火電廠經濟效益[1]。

1 熱力系統概況

熱力系統是火電廠非常重要的一環，其構造非常復雜，由回熱系統、再熱系統、給水系統和凝結水系統等多個系統以及各種水泵和閥門等構成，各系統之間相互配合、相互合作共同組成這個復雜的系統。其中，回熱系統、再熱系統的冷熱段采用單元制；給水系統為單元制，根據整個系統按照單元分配的規則，各機組配備兩臺水泵；凝結水系統采用帶旁路的中壓凝結水精處理系統；汽機旁路系統采用高、低壓串連系統；輔助蒸汽系統可以供給兩臺機組共同使用[2]。

2 熱力系統提升方案設計

2.1 汽輪機通流改造

在機組當中，高中中壓缸的設計比較落后，特別是其熱力氣動設計，存在很大的提升空間，因此，對高中低壓缸進行改造設計。機組高、中、低壓缸優化方案可以充分挖掘其內在潛力，同時將安全、經濟等問題一并解決，最大化地實現節能效益總量。改造方案有效解決了通流部分的氣動效率問題，具有投入小、優化徹底、效益高、性能提升大和回收期短等優點，具有較高的環保效益，符合本項目的設計目標[3]。

2.2 其他系統改造

首先，真空泵系統改造。由于真空泵系統降溫方式單一，在夏季時的降溫效果無法滿足凝汽器的工作，因此，針對真空泵液補水冷卻進行改造優化，增加一臺冷卻器保障真空泵系統的有效運行。其次，凝結水泵變頻器及冷卻水系統改造，接閉式水去凝泵變頻器的換熱器進行冷卻。再次，低溫省煤器水側管道改造。增加低溫省煤器系統，提高機組的熱效率，因溫度范圍適宜的冷凝水將用于回收煙氣余熱，降低煙氣溫度，確保達到設計要求。

3 性能試驗結果分析

3.1 試驗項目

試驗以《汽輪機性能試驗規程》ASMEPTC6-2004標準進行，此標準是由美國協會給出的，全面明確了試驗要求與測試點位，主要測試汽輪機在THA工況下的高、中、低壓缸效率及熱耗率，同時測量出汽輪機70%THA工況下的熱耗率，并與設計值進行對比和分析。通過對熱力系統的流量、溫度、壓力、電功率以及水位進行測試，并對試驗中蒸汽溫度、低壓缸排汽壓力等影響較大重要測點采用多重測量，確保試驗數值的準確性[4]。

3.2 方法步驟

本實驗的方法步驟如下：首先，嚴格執行熱力系統隔離，最后檢查驗證；為使每臺加熱器的水位保持在正常水平，系統必須不斷供水，將除氧器水箱和熱水井中的水位調整到較高值，然后再停止；試驗過程中，水位應穩定變化。其次，操作者必須根據各試驗工況的限值，有效的進行機組參數的調控與管理，確保回熱系統的正常運行；在調整各閥位時，保障試驗過程中閥位不會出現變化。最后，實驗過程中對數據進行有效的記錄，一方面通過系統自動記錄，另一方面通過人工手動記錄，在記錄時確保設備運行時間大于30 min，之后再進行數據的采集。

3.3 結果分析

高、中壓氣缸根據測得的參數確定其效率。低壓缸由通過整個汽輪機的能量平衡，進而得出低壓缸排汽、進汽參數來計算。

1）高壓缸效率ηH如下：

式中：Hms為主蒸汽焓值，kJ/kg；H′crh為等熵排汽焓，kJ/kg；Hcrh為排汽焓，kJ/kg；

2）中壓缸效率ηI如下：

式中：Hhrh為熱再熱蒸汽焓，kJ/kg；H′ip為等熵排汽焓，kJ/kg；Hip為排汽焓，kJ/kg。

3）低壓缸效率ηI.Pi如下：

式中：HI.Pi為低壓缸的進汽焓，kJ/kg；H′UEEP為低壓缸的排汽焓，kJ/kg；HUEEP為低壓缸排汽的等熵焓，kJ/kg。

通過上述公式的計算，3VWO進行2個工況試驗下，得出高壓缸、中壓缸、低壓缸效率平均值高于設計值、保證值以及改造前值，如圖1所示；同時，為保障數值的準備性，進行二次試驗，兩次試驗結果偏差小于0.25%，試驗結果有效。

4 結語

理論計算和實驗結果都證明上述火電廠機組熱性能改進方案效果明顯。該機組的高壓、中壓、低壓缸改造方案，可以大大增加汽輪機的潛力，大大提高裝置的可塑性，同時徹底解決安全性和經濟性問題，最大限度地提高節能效益，有效促進火電廠節能降耗，有利于提升火電廠經濟效益。