汽輪機(jī)輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能分析

孫艷民 李敏 王學(xué)剛

【摘要】汽輪機(jī)輔機(jī)在電廠中的能耗非常大，做好輔機(jī)節(jié)能工作尤為重要，本文分析并提出一些方法。

【關(guān)鍵詞】凝結(jié)水系統(tǒng);循環(huán)水泵;給水系統(tǒng)

1.下文就汽輪機(jī)輔機(jī)分別闡述

1.1 凝結(jié)水系統(tǒng)

降低凝結(jié)水系統(tǒng)耗電率的主要措施有：1）確保凝結(jié)水泵流量揚(yáng)程特性與系統(tǒng)阻力特性相匹配;2）提高凝結(jié)水泵運(yùn)行效率;3）盡量降低凝結(jié)水流量。

1.2 凝結(jié)水泵性能與系統(tǒng)阻力特性匹配

凝結(jié)水泵性能（流量揚(yáng)程特性）與系統(tǒng)阻力特性不匹配，造成除氧器水位調(diào)整門（凝結(jié)水調(diào)整門）節(jié)流損失增大，凝結(jié)水泵運(yùn)行效率偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)，凝結(jié)水泵運(yùn)行效率降低。

對于新設(shè)計(jì)機(jī)組，優(yōu)先選擇3×50%容量凝結(jié)水泵，也可選擇2×100%容量凝結(jié)水泵，凝結(jié)水泵揚(yáng)程選擇應(yīng)根據(jù)凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)核算，防止凝結(jié)水泵揚(yáng)程選取過大。此外，凝結(jié)水泵電機(jī)宜加裝變頻調(diào)節(jié)裝置，以降低部分負(fù)荷下凝結(jié)水泵耗電率。

在凝結(jié)水泵電機(jī)加裝變頻調(diào)節(jié)裝置后，應(yīng)根據(jù)機(jī)組實(shí)際狀況，在保證凝結(jié)水母管壓力的條件下，修改除氧器進(jìn)水控制邏輯，機(jī)組在運(yùn)行中保持除氧器進(jìn)水門全開，采用變頻裝置調(diào)節(jié)除氧器水位。此外，及時(shí)調(diào)整低旁減溫水壓力低保護(hù)定值、給水泵密封水差壓低保護(hù)定值、凝結(jié)水壓力低開啟備用泵定值。

凝結(jié)水泵電機(jī)加裝變頻調(diào)節(jié)裝置后，600MW及以上超（超）臨界機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率不大于0.2%，其他機(jī)組凝結(jié)水泵耗電率不大于0.22%。

1.3 提高凝結(jié)水泵運(yùn)行效率

凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行，其運(yùn)行效率得到一定的改善（相對于定速運(yùn)行），但凝結(jié)水泵本身的效率有一定的下降，造成凝結(jié)水泵耗功增大。通過凝結(jié)水泵性能診斷試驗(yàn)，確認(rèn)凝結(jié)水泵運(yùn)行效率（一般情況下效率應(yīng)達(dá)到80%以上），作為凝結(jié)水泵增效改造的依據(jù)。

1.4 雜項(xiàng)用水治理

通過凝結(jié)水雜項(xiàng)用水的治理，進(jìn)一步降低凝結(jié)水泵出口流量，達(dá)到節(jié)電的效果。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行需要，通過安裝高質(zhì)量可調(diào)節(jié)閥門，合理控制雜用水用量，能有效降低凝結(jié)水泵的出口流量和廠用電消耗。

2.冷端系統(tǒng)

循環(huán)水泵節(jié)約廠用電的主要措施有：（1）循環(huán)水系統(tǒng)配置;（2）循環(huán)水泵變速（雙速）運(yùn)行;（3）提高循環(huán)水泵效率。

（1）循環(huán)水系統(tǒng)配置

對于循環(huán)水系統(tǒng)宜采用擴(kuò)大單元制供水系統(tǒng)，每臺機(jī)組設(shè)兩臺循環(huán)水泵，循環(huán)水母管之間需設(shè)聯(lián)絡(luò)門，實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)、不同負(fù)荷下循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行，如：夏季1臺機(jī)組2臺循環(huán)水泵運(yùn)行;春、秋季2臺機(jī)組3臺循環(huán)水泵運(yùn)行;冬季1臺機(jī)組1臺循環(huán)水泵運(yùn)行。對于每臺機(jī)組設(shè)兩臺循環(huán)水泵，應(yīng)優(yōu)先采用至少一臺循環(huán)水泵具備高低速功能的方案;也可采用動葉調(diào)節(jié)或變頻調(diào)節(jié)方式。每臺機(jī)組也可設(shè)三臺循環(huán)水泵，可不采用動葉可調(diào)、高低速和變頻調(diào)節(jié)方式。

（2）循環(huán)水泵變速運(yùn)行

循環(huán)水泵變速運(yùn)行節(jié)電有一定的限制條件。在汽輪機(jī)排汽壓力未達(dá)到極限背壓之前，循環(huán)水泵變速（變頻或雙速）運(yùn)行節(jié)電和機(jī)組的最佳運(yùn)行真空緊密相關(guān)，此時(shí)不宜單純考慮節(jié)約廠用電，應(yīng)該以機(jī)組的運(yùn)行真空為最佳值作為衡量依據(jù)，即運(yùn)行真空未達(dá)到最佳值，不應(yīng)采用循環(huán)水泵變速運(yùn)行節(jié)約廠用電。

循環(huán)水泵變速應(yīng)優(yōu)先選擇雙速方案（高、低速）。對于配置兩臺循環(huán)水泵的機(jī)組，原則上推薦一臺循環(huán)水泵雙速改造，這樣單臺機(jī)組循環(huán)水泵的運(yùn)行方式有一機(jī)一泵（低速）、一機(jī)一泵（高速）、一機(jī)兩泵（一高速、一低速）、一機(jī)兩泵（兩臺高速）四種，通過冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)，尋求在機(jī)組不同負(fù)荷、不同循環(huán)水溫度條件下的機(jī)組最佳真空和循環(huán)水泵的最佳運(yùn)行方式，真正實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)的節(jié)電和節(jié)能。典型機(jī)組循環(huán)水泵運(yùn)行方式優(yōu)化曲線見《華能火電機(jī)組節(jié)能降耗技術(shù)導(dǎo)則》附錄A。

冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)得出的循環(huán)水泵最佳運(yùn)行方式一定要和設(shè)備的具體操作特點(diǎn)相結(jié)合，充分考慮循環(huán)水泵變速倒線的實(shí)際情況，原則上優(yōu)化結(jié)果不能導(dǎo)致在一周或較短的時(shí)間內(nèi)循環(huán)水泵電機(jī)頻繁改接線。

（3）循環(huán)水泵增效改造

循環(huán)水泵設(shè)計(jì)配套偏差、運(yùn)行磨損等造成循環(huán)水泵效率下降，廠用電增加。現(xiàn)代高效循環(huán)水泵的運(yùn)行效率能達(dá)到85%以上甚至更高，當(dāng)循環(huán)水泵實(shí)際運(yùn)行效率低于76%時(shí)，可考慮進(jìn)行循環(huán)水泵增效改造。

（4）海水脫硫機(jī)組增設(shè)循環(huán)水旁路

對于使用海水脫硫的機(jī)組，應(yīng)增設(shè)凝汽器冷卻水旁路，當(dāng)水溫較低時(shí)部分冷卻水走旁路，既保證了海水脫硫的水量，也降低了凝汽器冷卻水流量，從而降低了凝結(jié)水過冷度。同時(shí)絕大部分海水走旁路，降低了循環(huán)水系統(tǒng)阻力，降低了循環(huán)水泵功耗。

3.開式冷卻水系統(tǒng)

為適應(yīng)季節(jié)變化機(jī)組開式冷卻水流量的不同需求，開式冷卻水泵節(jié)電可以采取如下措施：

（1）冬季工況下，停運(yùn)開式水泵（升壓泵），開式冷卻水通過旁路自流。對循環(huán)水泵揚(yáng)程較小，部分開式冷卻水冷卻設(shè)備用水量要求較高的情況下，可以增設(shè)單獨(dú)的增壓泵（如冷卻器冷卻水等）。

（2）開式冷卻水泵雙速改造，在春秋季節(jié)低速運(yùn)行，降低開式水泵電耗。夏季高溫時(shí)，高速運(yùn)行。

4.給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

300MW機(jī)組主給水系統(tǒng)常規(guī)設(shè)計(jì)方案見圖1，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案見圖2，圖2的設(shè)計(jì)方案減少了一個(gè)電動閥和一個(gè)逆止閥，有利于機(jī)組節(jié)能和節(jié)電。在新建機(jī)組設(shè)計(jì)中宜采用圖2的設(shè)計(jì)方案，對于在役機(jī)組也可采用圖2的方案改進(jìn)給水系統(tǒng)。

本文通過分析，總結(jié)汽輪機(jī)輔機(jī)在運(yùn)行過程中可采取的切實(shí)可行的節(jié)能降耗措施。這些措施在現(xiàn)場應(yīng)用中得到了很好的效果，節(jié)約了能源。

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