汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行優(yōu)化和節(jié)能的技術(shù)途徑介紹

馮兆坤

摘要:在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，針對(duì)汽輪機(jī)側(cè)的輔機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述循環(huán)水泵、抽氣設(shè)備、凝結(jié)水泵、給水泵、加熱器等重要輔機(jī)運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整以及節(jié)能技術(shù)的原理、方法。該套優(yōu)化方法對(duì)提高機(jī)組出力、降低廠(chǎng)用電率和供電煤耗具有重要和積極的意義。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；輔機(jī)；運(yùn)行優(yōu)化；節(jié)能技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

在現(xiàn)有機(jī)組設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)整運(yùn)行方式來(lái)提高設(shè)備的出力、降低廠(chǎng)用電率是公司追求的目標(biāo)。受長(zhǎng)期以來(lái)重主機(jī)輕輔機(jī)思潮的影響,汽輪機(jī)主設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行已經(jīng)達(dá)到了較好水平,而輔機(jī)設(shè)備則普遍存在設(shè)計(jì)配套裕量過(guò)大,導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行中的效率和出力達(dá)不到設(shè)計(jì)水平，白白消耗了過(guò)多的能量。對(duì)輔機(jī)的運(yùn)行方式優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整，能有效地減少設(shè)計(jì)配套過(guò)程中造成的裕量損失，提高設(shè)備的運(yùn)行效率和出力，同時(shí)避免了設(shè)備的改造，是一項(xiàng)投資少見(jiàn)效快的工作。在此形勢(shì)下，本文系統(tǒng)地?cái)⑹隽似啺l(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)側(cè)主要輔機(jī)如循環(huán)水泵、抽氣設(shè)備、凝結(jié)水泵、給水泵、加熱器運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整和節(jié)能技術(shù)的原理和方法。

1循環(huán)水泵運(yùn)行方式的優(yōu)化

在機(jī)組負(fù)荷和冷卻水溫一定的條件下,凝汽器壓力(機(jī)組背壓)隨循環(huán)水流量的改變而改變,而循環(huán)水流量的變化直接影響到循環(huán)水泵的功耗。循環(huán)水流量增加,機(jī)組背壓減小,機(jī)組出力增加,但循環(huán)水泵的功耗也同時(shí)增加,當(dāng)循環(huán)水流量增加太多時(shí),因循環(huán)水泵的功耗增加而將機(jī)組出力的增加值抵消。因此,當(dāng)循環(huán)水流量增加后導(dǎo)致的機(jī)組出力增加值與循環(huán)水泵耗功增加值的差為最大時(shí)的凝汽器運(yùn)行壓力即為機(jī)組最佳運(yùn)行背壓,此時(shí)的循環(huán)水泵運(yùn)行方式就是最佳方式。宏晟電熱生產(chǎn)二作業(yè)區(qū)2臺(tái)125MW機(jī)組共設(shè)置4臺(tái)循環(huán)水泵，正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。

正常運(yùn)行時(shí)循環(huán)水量固定不變，夏季運(yùn)行時(shí)由于循環(huán)水溫度較高導(dǎo)致凝汽器背壓升高，機(jī)組出力降低。優(yōu)化方法：2臺(tái)125MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)一般采用母管制系統(tǒng),四臺(tái)循環(huán)泵共同向母管供水。各循環(huán)水泵前后有進(jìn)出口水閥,各泵之間有聯(lián)絡(luò)閥連接。正常運(yùn)行時(shí),三臺(tái)泵運(yùn)行,一臺(tái)泵備用。由于循環(huán)水量增加，使凝汽器背壓降低，從而提高機(jī)組出力。

一般汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí),排汽量由外界負(fù)荷決定,不可調(diào)節(jié),所以控制冷卻水溫升的主要手段就是改變冷卻水量。冷卻水量主要由循環(huán)水泵的容量和運(yùn)行臺(tái)數(shù)決定。冷卻水量增加,排汽壓力降低,則汽輪機(jī)發(fā)出功率增加。對(duì)于一臺(tái)結(jié)構(gòu)已定的汽輪機(jī),蒸汽在末級(jí)存在極限膨脹壓力。若排汽壓力低于該值,則蒸汽的部分膨脹只能發(fā)生在動(dòng)葉之后,產(chǎn)生膨脹不足損失,汽輪機(jī)功率不再增加,反而還因凝結(jié)水溫降低、最末級(jí)回?zé)岢槠吭黾佣箼C(jī)組功率減小。而且,此時(shí)需要大大增加循環(huán)水量,循環(huán)水泵功耗增加,經(jīng)濟(jì)性下降。運(yùn)行中,機(jī)組要盡量保持在凝汽器的最佳真空下工作,即提高真空后所增加的汽輪機(jī)功率與為提高真空使循環(huán)水泵多消耗的廠(chǎng)用電之差達(dá)到最大時(shí)的真空值。

2 抽氣設(shè)備運(yùn)行方式優(yōu)化

抽氣設(shè)備的任務(wù)是在汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)建立真空以及在運(yùn)行中把漏入凝汽器的空氣和其他不凝結(jié)氣體抽出，并維持一定的真空度。抽氣設(shè)備的工作狀態(tài)對(duì)保證和維持凝汽器真空度具有重要的作用。宏晟電熱生產(chǎn)二作業(yè)區(qū)125MW機(jī)組采用射水抽氣器。影響其工作特性的主要因素有：工作介質(zhì)—水的溫度。

一般地說(shuō)，工作水溫愈低，其抽吸能力愈大，建立的真空愈高；反之工作水溫高，其抽吸能力就小。水的飽和溫度同壓力是一一對(duì)應(yīng)的，根據(jù)水的溫度可以查到抽氣器能達(dá)到的最低抽吸壓力。夏季嘉峪關(guān)地區(qū)平均環(huán)境溫度為33度，工作水溫度較高，影響射水抽氣器抽氣效果。優(yōu)化方法：采取增大補(bǔ)水溢流來(lái)降低工作水溫度。提高抽氣器抽吸能力。

3 凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化和凝結(jié)水泵節(jié)能改造

機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是凝結(jié)水泵的經(jīng)濟(jì)出力點(diǎn)和凝結(jié)水系統(tǒng)的流量和揚(yáng)程偏大。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水泵在小流量高揚(yáng)程點(diǎn)工作，凝結(jié)水調(diào)整門(mén)開(kāi)度很小，凝結(jié)水系統(tǒng)阻力增大，造成電能浪費(fèi)和凝結(jié)水經(jīng)處理設(shè)備工作壓力升高，即不節(jié)能也不安全。

凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化的思路是：改變凝結(jié)水泵定速運(yùn)行為變速運(yùn)行，凝結(jié)水調(diào)整門(mén)全開(kāi)，只改變水泵轉(zhuǎn)速而不改變管路阻力，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其揚(yáng)程與流量曲線(xiàn)下移，即水泵流量減小，揚(yáng)程降低水泵的效率基本不變，始終工作在最高效率點(diǎn)附近。主要措施是采用變頻調(diào)速，由泵的相似理論可知，泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此采用改變轉(zhuǎn)速來(lái)改變水泵運(yùn)行工況點(diǎn)，無(wú)疑是節(jié)約電能的最佳方法。

4給水泵運(yùn)行方式優(yōu)化

給水泵是電廠(chǎng)耗電量最大的輔機(jī)，其耗電量直接影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在機(jī)組負(fù)荷一定時(shí)，給水泵的功耗與主汽壓力有關(guān)，主汽壓力下降則給水泵功耗減小。一般給水泵和給水系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的裕量，機(jī)組定壓運(yùn)行時(shí)，給水流量通過(guò)給水調(diào)節(jié)閥節(jié)流調(diào)節(jié)。給水泵運(yùn)行方式優(yōu)化的思路是在汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行方式下，盡量開(kāi)大給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，給水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來(lái)適應(yīng)給水系統(tǒng)的阻力和流量要求，此舉既能消除給水調(diào)節(jié)節(jié)流損失，同時(shí)主蒸汽壓力下降減小了給水泵的功耗。

5加熱器運(yùn)行方式優(yōu)化

加熱器運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整即在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下對(duì)加熱器水位進(jìn)行調(diào)整，以得到加熱器水水端差、給水端差和給水溫升等與水位的關(guān)系，從而求出機(jī)組運(yùn)行時(shí)加熱器端差和疏水端差最小時(shí)的最佳水位。從而對(duì)DCS中的水位控制設(shè)定值進(jìn)行修改，直到運(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)督和調(diào)整。

6結(jié)論

通過(guò)汽輪機(jī)主要輔機(jī)的運(yùn)行方式優(yōu)化調(diào)整，可以提高輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率和出力。降低廠(chǎng)用電率，提高機(jī)組出力。運(yùn)行方式優(yōu)化基本不改變?cè)性O(shè)備和系統(tǒng)，對(duì)提高機(jī)組出力有積極作用。

7參考文獻(xiàn)

[1] 蔡頤年.蒸汽輪機(jī).西安：西安交通大學(xué)出版社，1988.

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