火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行探討

劉永生

(山西和祥建通工程項(xiàng)目管理有限公司，山西太原 030006)

0 引言

火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)作為整個(gè)電力工作的重要組成部分，在發(fā)電過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。火力發(fā)電廠除了主要的汽機(jī)以外，也有很多熱功率的重要輔機(jī)，輔機(jī)作為另一個(gè)重要的組成部分，也可以直接影響到火力發(fā)電的正常運(yùn)行。因此，對(duì)火電廠汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，提高輔機(jī)的運(yùn)行效率，對(duì)我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

1 火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的基本概況

1.1 汽機(jī)輔機(jī)的組成部分

在火力發(fā)電廠中，目前主要的汽機(jī)輔機(jī)的設(shè)備被分為三種類(lèi)型，分別是抽氣設(shè)備、冷卻設(shè)備和凝氣設(shè)備。1)對(duì)于抽氣設(shè)備，主要有兩種模式:容積式真空泵抽氣機(jī)和射流式抽氣機(jī)。其中容積式真空泵還可以分為液環(huán)式和離心式。射流式的抽氣機(jī)可以進(jìn)行蒸汽噴射，使用高壓蒸汽為主要工具，使得氣體膨脹來(lái)抽取蒸汽。射水式抽氣機(jī)主要是通過(guò)水的壓力來(lái)進(jìn)行抽吸作用。兩個(gè)射流式模型相比都是使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，維修方便，實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的。而射氣式模型較復(fù)雜，且操作性比較差，經(jīng)濟(jì)效果不明顯。但射流系統(tǒng)還存在一定的不足，需要占一定的面積，會(huì)造成巨大的消費(fèi)，產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。2)汽輪機(jī)輔機(jī)冷卻設(shè)備，在火力發(fā)電廠中，火電廠供水系統(tǒng)主要有兩種形式:開(kāi)放式和封閉式。開(kāi)放式是一個(gè)直流電源系統(tǒng)，封閉式是一種循環(huán)供水系統(tǒng)。封閉式又可以分為兩種類(lèi)型的噴水池，冷卻水箱。冷卻塔一般需要8℃～10℃水溫進(jìn)行控制，冷卻水的溫度需要保持在5℃ ～10℃。在水進(jìn)行冷卻的情況下，橫流塔具有很大的優(yōu)勢(shì)，它操作方便，還能夠節(jié)省投資成本。同時(shí)也有缺點(diǎn)，如需要占用較大面積。3)凝氣設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)循環(huán)、冷凝器和抽水設(shè)備以及凝結(jié)水泵。凝氣設(shè)備的制冷劑在回收機(jī)制形成后可以進(jìn)行循環(huán)，也可以在真空情況下除去冷凝水中的氧。同時(shí)也可以在渦輪排氣時(shí)形成一個(gè)真空狀態(tài)，提高熱機(jī)的效率，使得汽輪機(jī)循環(huán)。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，能回收排出氣體。但是如果空氣進(jìn)入冷凝器或氣體不能在冷凝器中進(jìn)行冷凝的時(shí)候，會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生一些負(fù)面影響。

1.2 汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，火電企業(yè)利用汽輪機(jī)及輔助設(shè)備逐漸縮短與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械水平的差距。但由于使用這些機(jī)器，逐漸受到使用人員素質(zhì)和管理水平的影響，我國(guó)汽輪機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)的平均性能和設(shè)備的使用嚴(yán)重落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)火力發(fā)電廠忽視了管道網(wǎng)絡(luò)性能，雖然目前在火電廠汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)的效率和性能方面逐步得到了提高，向著世界高水平進(jìn)行發(fā)展，但主要關(guān)注單個(gè)對(duì)象。這使得管網(wǎng)及配套設(shè)備組合后，將大大降低汽輪機(jī)輔機(jī)的綜合利用效率。2)資金約束使得汽輪機(jī)輔機(jī)還沒(méi)有達(dá)到一個(gè)很高的水平，不能夠利用世界先進(jìn)技術(shù)。3)汽輪機(jī)輔機(jī)本身，它具有多樣性和復(fù)雜性，這在一定程度上是不容易制定優(yōu)化的方法和技術(shù)來(lái)提高其運(yùn)行效率的。

2 火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)優(yōu)化運(yùn)行的有效措施

2.1 優(yōu)化汽機(jī)輔機(jī)的抽氣裝置

火力發(fā)電廠的汽機(jī)輔機(jī)的抽氣設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行可以使得抽氣設(shè)備在真空條件進(jìn)行優(yōu)化。凝氣器真空泵內(nèi)部的設(shè)備是電力汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，它保證了整個(gè)機(jī)組的安全、有效運(yùn)行，發(fā)揮著非常重要的作用，不管是汽機(jī)輔機(jī)在停止、開(kāi)始或在汽輪機(jī)輔助設(shè)備運(yùn)行狀況下，都要確保冷凝器是在真空狀態(tài)下，這就對(duì)抽真空設(shè)備提出了更高的要求。其工作原理是:通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)排氣凝氣器排出的蒸汽凝結(jié)成水，保證鍋爐能夠重復(fù)使用;通過(guò)抽氣設(shè)備的正常工作，使冷凝器是在真空狀態(tài)下，以確保汽機(jī)輔機(jī)能夠高效安全地運(yùn)行。

火力發(fā)電廠使用較多的是噴射式真空抽氣器，根據(jù)不同的介質(zhì)進(jìn)行使用，可分為蒸汽噴射器和空氣噴射器。兩者的工作原理是基本相同的，主要區(qū)別是真空抽氣是利用壓力來(lái)抽取真空的，空氣噴射器是利用高壓蒸汽來(lái)抽取真空的。此外，某些火電廠使用的是水環(huán)式真空泵。真空抽氣裝置和真空泵相比，都有各自的利弊，火電廠需要根據(jù)相應(yīng)的真空設(shè)備的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。具體來(lái)說(shuō)，抽真空裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低，其缺點(diǎn)就是運(yùn)行成本比較高，會(huì)造成水資源的浪費(fèi)和維護(hù)成本高(主要是由于抽真空裝置需要配備一個(gè)射流泵);真空泵的抽吸裝置比較具有優(yōu)勢(shì):可以有效地縮短啟動(dòng)時(shí)間(主要是抽真空能力較低的抽氣裝置)，它可以減少操作過(guò)程中的損耗，其功耗為抽氣機(jī)的33%，機(jī)械操作的程度比較高，水的損失相對(duì)較小，但也有明顯的缺陷，如投資比較大，對(duì)蒸汽處理能力相對(duì)薄弱，會(huì)對(duì)真空系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成一定的負(fù)面影響。

2.2 汽機(jī)輔機(jī)給水泵的優(yōu)化

給水泵是汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，其主要功能是提高除氧器水箱中的水壓力，然后把水送到鍋爐當(dāng)中。目前，在電廠給水泵的使用有兩種驅(qū)動(dòng)的方式，一種是渦輪式驅(qū)動(dòng)，另一種是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在使用時(shí)，需要根據(jù)熱電廠的具體情況。在一般情況下，一個(gè)單一的火力發(fā)電廠在首次啟動(dòng)時(shí)會(huì)優(yōu)先選擇汽輪機(jī)拖動(dòng)方式，根據(jù)實(shí)踐的操作可以知道，設(shè)備操作氣動(dòng)泵轉(zhuǎn)速3 000 r/min，確保泵在運(yùn)行周期，出現(xiàn)低負(fù)荷問(wèn)題的時(shí)候，也不需要關(guān)閉蒸汽泵，這樣能夠避免一些蒸汽浪費(fèi)現(xiàn)象，避免給火電廠造成不必要的損失。因此有必要優(yōu)化汽輪機(jī)拖動(dòng)方式，具體方法是:1)根據(jù)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間，優(yōu)化電泵的使用;2)在高負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候，優(yōu)化蒸汽泵的使用，避免水蒸汽的浪費(fèi);此外，電動(dòng)機(jī)式拖動(dòng)主要有恒速和變速兩種方式，可以采用水閥裝置來(lái)對(duì)電動(dòng)定速泵進(jìn)行控制，不受到單位負(fù)荷運(yùn)行的影響，速度是恒定的，流量也是恒定的，但是這是不利于低負(fù)荷運(yùn)行的，會(huì)造成一定的浪費(fèi);電動(dòng)變速給水泵的耦合器的裝置，可以根據(jù)不同的負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)速度，這樣能夠有效減少電力的浪費(fèi)，所以在低負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)候，在大容量泵中會(huì)使用電動(dòng)變速式給水泵。

2.3 汽機(jī)輔機(jī)加熱器的優(yōu)化

加熱器是火電廠汽輪機(jī)輔助設(shè)備的最重要的設(shè)備之一，在一定程度上能夠影響汽輪機(jī)輔助設(shè)備的正常運(yùn)行。在實(shí)際工作中，汽輪機(jī)抽氣壓力會(huì)有不同的層次，相應(yīng)的功率也是不一樣的。一般來(lái)說(shuō)，如果蒸汽壓力越大，壓力能級(jí)就會(huì)越高。目前火電廠汽輪機(jī)輔助加熱器的壓力相對(duì)較小，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，蒸汽壓力水平提高比較緩慢，功率也會(huì)增加;此外，對(duì)加熱器的檢查可以通過(guò)回?zé)嵯到y(tǒng)的端差變化來(lái)操作，如果加熱器端差增加，就會(huì)降低水的溫度和蒸汽泵量;如果加熱器端差減少，水的溫度上升和蒸汽提取量也會(huì)增加。因此，加熱器的優(yōu)化應(yīng)根據(jù)終端溫差合理的原則來(lái)進(jìn)行，同時(shí)，根據(jù)加熱器的具體情況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，火電廠汽機(jī)輔機(jī)的優(yōu)化是促進(jìn)電力工業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵措施。對(duì)汽機(jī)輔機(jī)的抽氣設(shè)備、給水泵、加熱器進(jìn)行優(yōu)化，使用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在基礎(chǔ)上連續(xù)進(jìn)行變換，結(jié)合汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備的實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的工作方式，繼續(xù)推動(dòng)中國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展。使得我國(guó)的火力發(fā)電技術(shù)能夠和世界先進(jìn)技術(shù)接軌，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

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