大型火電廠汽輪機輔機系統(tǒng)節(jié)能應用

谷嘯威++宗緒東

摘 要：近幾年來，華電國際系統(tǒng)多個300/600MW級機組大型火電廠，實施了多項深度節(jié)能的新技術及改造方案，其中幾項為：涼水塔噴濺裝置由濺碟式更換為旋轉(zhuǎn)式；凝汽器補水采用真空法；真空泵組采用低電流節(jié)能型；軸封溢流改接至#7（8）低加入口；除氧器連續(xù)排汽回收；開式水泵冬季運行時采用旁路或電機改雙速，實施后節(jié)能效果顯著，為其他電廠的節(jié)能改造提供了參考。

關鍵詞：旋轉(zhuǎn)式；真空補水；節(jié)能型；回收；旁路；雙速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.059

0 前言

火電廠是工業(yè)能源消耗大戶，隨著電力行業(yè)發(fā)電側(cè)形勢的變化及國家對節(jié)能的重視，并頒布了國家十三五電力能源節(jié)能目標，深度挖潛被提上了日程。華電國際所屬電廠不但重視汽機系統(tǒng)本體部分節(jié)能（大部分都已進行了改造），對輔助的設備及系統(tǒng)的節(jié)能改造和挖潛，也非常重視。除了大部分電廠都采用的循環(huán)水泵高效改造及電機高低速雙速改造、凝結水泵電機加裝變頻器等，還進行了其他深度節(jié)能改造。

1 涼水塔噴濺裝置由濺碟式更換為旋轉(zhuǎn)式

涼水塔噴濺裝置在機組安裝時一般為濺碟式噴濺裝置，由于淋水面積偏小，裝置上存在重水區(qū)、輕水區(qū)及無水區(qū)，淋水均勻性較差，冷卻效果較差，導致冷卻塔出水溫度偏高。將冷卻塔噴濺裝置更換為節(jié)能型旋轉(zhuǎn)式噴濺裝置，應用后平均可降低冷卻塔出塔水溫1.1～2.8℃，提高了機組運行的經(jīng)濟性。

旋轉(zhuǎn)式噴濺裝置工作原理：依靠水流自身壓力推動濺碟旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度與射流水速度有關，旋轉(zhuǎn)速度在60～250r/min。每個裝置具有自己的轉(zhuǎn)速，互相并不等同，更有利于交叉淋水的均勻性。該裝置采用了高耐磨、耐水腐蝕的輕型、密封性好的高分子材料軸承，具有終身免潤滑的功能，使用壽命可達十年以上。該裝置改變了傳統(tǒng)噴濺裝置濺水流向的單一狀態(tài)即線型自由落體運動，完成了既做自由落體運動的同時又作旋轉(zhuǎn)運動的二維過程，噴淋面積大，淋水均勻性好，水滴與空氣接觸充分，冷卻效果好。進行冷卻塔旋轉(zhuǎn)噴濺裝置實施后，按出塔水溫降低1℃計算，對300MW機組而言，煤耗率降低約0.96g/（kW·h）。

2 凝汽器補水采用真空法

機組運行時凝結水會有一定的損耗，會反映在凝汽器水位的下降，一般都是采用從凝結水箱通過凝補泵來對凝汽器進行補水和備用，此方法凝補泵一直處于運行狀態(tài)，會導致廠用電率的增加。

在凝補泵入口母管上加裝旁路管及旁路門，接至除鹽水出口母管上，機組運行時凝補泵停運，凝汽器需補水時，利用旁路來自動補水。工作原理就是通過除鹽水箱水位至凝汽器汽側(cè)負壓之間的壓差，將補水吸入凝汽器內(nèi)，此法稱為真空補水法。在改造前，要論證凝結水箱的運行水位與出口母管接入點標高差值，是否有足夠的余量克服系統(tǒng)阻力并有一定的富裕量。比如300MW機組一臺凝補泵電機功率一般為30KW，改造后，按照年75%運行時間計算，年可節(jié)電19.71萬kw.h。

3 真空泵組加裝低電流節(jié)能型

當前大型火力發(fā)電廠每臺機組大都設計2-3臺水環(huán)式真空泵組，采用降低工作水溫度的方法，可進一步提高凝汽器真空，提高機組運行的經(jīng)濟性，但實踐證明，不適用于所有的機組，整體節(jié)能效果并不非常明顯；且機組正常運行時，也不管機組真空嚴密性如何，都采用設計一至兩臺真空泵連續(xù)運行的方式。300MW機組單臺真空泵電機功率一般為160MW，運行時抽空氣裕量較大。加裝一套由羅茨風機+小容量真空泵串聯(lián)的節(jié)能型高效真空泵組，電機功率分別為：羅茨風機電機功率18.5KW，小容量真空泵電機功率7.5KW，高效真空泵組電機功率合計26KW，運行后真空泵組能降低耗電率83%左右，節(jié)能效果非常明顯。

工作原理：由羅茨泵抽取凝汽器空氣和蒸汽混合物后，進入管式換熱器冷卻，剩余空氣由水環(huán)式真空泵抽出。因高效真空泵系統(tǒng)極限真空<400Pa，能夠保證凝汽器極限真空需要。羅茨泵出口壓力達到12kPa，對應的飽和水溫度為50℃，可以避免小容量水環(huán)式真空泵汽蝕。

高效真空泵組抽空氣量約為原真空泵組的90%左右，能滿足在凝汽器真空嚴密性合格情況下抽空氣的需求，一臺高效真空泵組運行即能滿足單臺機組對真空經(jīng)濟性的要求。原設計水環(huán)式真空泵作為機組啟動時快速抽真空及正常運行時的備用。

4 軸封溢流疏水改接至#7（8）低加入口

各大型火電廠汽輪機軸封母管都或多或少存在不同程度的溢流，除改造軸封減少漏汽量外，原設計一般都是將溢流蒸汽至凝汽器，增加了凝汽器熱負荷，還導致高參數(shù)工質(zhì)的浪費。將軸封溢流的蒸汽接至#7（8）低加入口蒸汽管道（根據(jù)#7、8低加進汽參數(shù)，原則上為參數(shù)接近），可提高熱力系統(tǒng)的熱效率，平均可降低煤耗率約0.2g/（kW·h）。

5 除氧器連續(xù)排汽回收

為了排除凝結水中的不凝結氣體，除氧器都設有連續(xù)排汽，這必然會造成工質(zhì)和熱量浪費?？稍诔跗髋糯髿忾T前加裝管道、閥門，將除氧器排汽引至軸加汽側(cè)（軸加疏水管徑要進行核算，根據(jù)疏水量更換合適管徑的管道），正常運行中關閉除氧器排大氣門，開啟除氧器排汽至軸加門，不凝結氣體被軸加風機抽走，改造方案詳見圖，此方案改造后平均可降低煤耗率約0.12g/（kW·h）。

6 開式冷卻水泵冬季運行時采用旁路或電機改雙速

在華中以及北方地區(qū)，開式冷卻水的大用戶如大、小機冷油器及發(fā)電機氫（空）冷器，在冬季運行期間，其調(diào)閥開度一般在5—20%，節(jié)流現(xiàn)象非常嚴重，節(jié)流損失較大，因開式水泵電機功率較大，以300MW機組為例，電機功率為180KW，能耗損失較大。

有兩種改造方案：一：在開式泵入口母管上加裝旁路門及旁路管，接至開式水泵出口母管上，為增加系統(tǒng)壓差，保證開式冷卻水的流量，將開式水回水管路接至吸水井或循環(huán)水前池。在冬季機組運行時，停運開式水泵，開式冷卻水采用旁路系統(tǒng)運行。二：將一臺開式冷卻水泵的電機改為高低雙速電機，冬季改為一臺低速開式水泵或并聯(lián)組合運行的方式。此兩種方法在改造前，都應當對改造后的開式水壓力是否滿足發(fā)電機氫（空）冷器揚程需求進行論證。

兩種方案改造實施后，都能起到非常明顯的節(jié)能效果。

7 結束語

上述汽輪機輔助系統(tǒng)節(jié)能技術及改造方案，均在華電國際多個電廠實施并應用，從運行情況來看，對提高機組經(jīng)濟性及降低廠用電率方面，均達到了預期節(jié)能效果。

參考文獻：

[1]孔瓏.工程流體力學（第四版）[M].中國電力出版社.

[2]東北電力集團公司.電力工程師手冊（動力卷）[S].2001.

作者簡介：谷嘯威（1972-），男，工程碩士，生技部汽機點檢長，主要從事火電（核電）汽輪機系統(tǒng)設備安全生產(chǎn)及節(jié)能技術與管理等。