火電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)分析與研究

劉力源

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510663）

火電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)分析與研究

劉力源

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州510663）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種能源的消耗也越來(lái)越大，嚴(yán)峻的能源緊缺問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，在能源需求日益緊張的情況下，迫切需要采取措施優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能降耗。該廠(chǎng)在機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)能降耗方面進(jìn)行了諸多有益嘗試，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)該廠(chǎng)機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)能提效的方法及效果進(jìn)行了細(xì)致的技術(shù)分析。

火電機(jī)組；熱膨脹；熱應(yīng)力；汽輪機(jī)

國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》提到，應(yīng)提升火電機(jī)組技術(shù)含量，做到節(jié)約能耗，大力推廣火電機(jī)組的使用技術(shù)，降低能耗和排放，提升經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等各方面的效益。因此，推動(dòng)火電機(jī)組優(yōu)化更新義不容辭。

1 火電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)

汽輪機(jī)在運(yùn)行中有許多的消耗：①轉(zhuǎn)子與靜子之間的滾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氣體的泄漏，阻礙級(jí)內(nèi)流通；②汽輪機(jī)的發(fā)動(dòng)、停機(jī)、變負(fù)荷全程導(dǎo)致的熱應(yīng)力、熱膨脹、熱變形；③機(jī)動(dòng)人員操縱能力、操作程度都會(huì)決定汽輪機(jī)效率的提升和下降。組裝時(shí)，影響最大的是氣缸內(nèi)效率與汽輪機(jī)的安裝。通過(guò)檢查和維修對(duì)間隔進(jìn)行調(diào)節(jié)是節(jié)能的有利方式，具體如下。

1.1 氣缸的定位

選擇合適的施工方法對(duì)氣缸實(shí)施定位，對(duì)氣缸實(shí)施監(jiān)查和調(diào)節(jié)，先定位、調(diào)節(jié)、解除外部應(yīng)力，然后組裝抽汽導(dǎo)汽管道，再氣缸扣蓋，預(yù)防缸體變形以及氣缸中心產(chǎn)生移動(dòng)。

1.2 檢查維修汽輪機(jī)設(shè)備和零件

在組裝汽輪機(jī)設(shè)備和零部件的過(guò)程中，要加大試驗(yàn)隔板與氣缸之間連接力度，檢查汽封塊端部的結(jié)合狀況、汽封塊、隔板套與隔板槽的組裝狀況，尤其是檢查汽封齒有無(wú)漏洞。

1.3 確保靜葉和動(dòng)葉的安裝質(zhì)量

在汽輪機(jī)組裝的全程中，尤其要監(jiān)督節(jié)制汽輪機(jī)動(dòng)葉與氣缸的中間縫隙以及軸封、靜葉與轉(zhuǎn)子間的縫隙。

1.4 確保軸封加熱器系統(tǒng)的組裝質(zhì)量

嚴(yán)格控制軸封加熱器系統(tǒng)與疏水系統(tǒng)的流通，介入軸封抽汽。

2 尾部煙道換熱器

電廠(chǎng)鍋爐尾部煙道因?yàn)榈鯊澓透淖兘孛娑鴮?dǎo)致煙道內(nèi)含灰煙氣流的速率場(chǎng)與飛灰顆粒程度場(chǎng)分布不一致，引發(fā)煙道和換熱器的灰塵積壓、摩擦損壞以及換熱器的換熱不平衡等出現(xiàn)不足，對(duì)電廠(chǎng)的安全運(yùn)行埋下了隱患。所以，探究鍋爐尾部煙道內(nèi)流場(chǎng)的布局特質(zhì)、尋求均流方案是迫在眉睫的。當(dāng)前的CFD數(shù)值模擬方式構(gòu)建了平直轉(zhuǎn)直立鍋爐尾部等截面彎道煙道計(jì)算模子，解析了其中的布局特質(zhì)，并探究了入口煙氣速率、飛灰顆粒加載量界限條件以及彎曲比、截面高寬比煙道結(jié)構(gòu)指數(shù)對(duì)煙道內(nèi)流通特質(zhì)的影響；構(gòu)建了直立轉(zhuǎn)平直等截面彎道煙道的計(jì)算模子，并對(duì)照解析了2種彎曲轉(zhuǎn)向情勢(shì)下，煙道內(nèi)飛灰濃度場(chǎng)的散布特質(zhì)。在工程現(xiàn)實(shí)中，對(duì)2種常見(jiàn)的鍋爐末尾變截面彎道煙道進(jìn)行了數(shù)值模擬，解析了煙道內(nèi)的含灰煙氣流的速率場(chǎng)和飛灰度數(shù)場(chǎng)的散布狀況，尋求煙道內(nèi)易灰塵積壓、轉(zhuǎn)換器摩擦損壞、換熱不均衡的區(qū)域；經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)煙道構(gòu)造和加裝導(dǎo)流板的方式，提升了異型彎道變截面煙道的煙氣速率、飛灰度數(shù)場(chǎng)的均流。

3 鍋爐燃燒控制

3.1 簡(jiǎn)介

電廠(chǎng)鍋爐的主要控制系統(tǒng)無(wú)疑是燃燒控制系統(tǒng)，其中，燃料主控系統(tǒng)、風(fēng)量主控系統(tǒng)、爐膛壓力主控系統(tǒng)等是我們常見(jiàn)的?，F(xiàn)今，很多電力發(fā)電廠(chǎng)的鍋爐燃燒主控系統(tǒng)依然使用PID控制，燃燒主控系統(tǒng)由主要的蒸汽壓力節(jié)制和燃燒率節(jié)制構(gòu)成串級(jí)主控系統(tǒng)。其燃燒率節(jié)制是由燃料量節(jié)制、送風(fēng)量節(jié)制、引風(fēng)量節(jié)制組成的，每個(gè)子主控系統(tǒng)都是通過(guò)不一樣的方式來(lái)確保燃燒的安全性的。

3.2 控制方案

鍋爐燃燒自主節(jié)制系統(tǒng)的根本目的是讓材料燃燒所供給的熱度與外部對(duì)鍋爐輸出的蒸汽負(fù)擔(dān)所平衡，還要確保鍋爐正常運(yùn)作。1臺(tái)汽鍋的材料燃燒量、給風(fēng)量與收風(fēng)量的控制范圍是相輔相成的，能夠用3個(gè)控制器控制這3個(gè)節(jié)制變量，但應(yīng)相互協(xié)調(diào)，從而正常運(yùn)行。對(duì)于出水溫度的狀況，要注意其比例，使鍋爐處于最佳的燃燒狀態(tài)。應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)具有固定的負(fù)壓，以保持鍋爐熱效率，這樣就不會(huì)使?fàn)t膛過(guò)熱向外噴火，也確保了人員的安全和環(huán)境衛(wèi)生。

4 省煤器

中國(guó)許多發(fā)電處汽鍋的排煙溫度高于設(shè)定值，比設(shè)計(jì)值高25～35℃。所以，采用排煙溫度降低這個(gè)措施對(duì)于燃料的節(jié)省、污染程度的降低有較大的實(shí)際價(jià)值。當(dāng)前，中國(guó)大部分電站汽鍋的排煙溫度一般在125～145℃，有的可以達(dá)到160℃或更高。在普通的汽鍋排煙度數(shù)下，汽鍋排煙更是一個(gè)特別關(guān)鍵的余熱源，能使用較多新的技術(shù)和設(shè)備使汽鍋的排煙溫度值下降。導(dǎo)致排煙熱丟失的主要原因就是排煙度數(shù)，按照原理看，排煙度數(shù)每提高11℃，排煙熱丟失就提高0.6%～1.0%，對(duì)應(yīng)多耗煤1.2～2.4 g/kW·h。加裝低溫省煤器在鍋爐尾部煙道上后，可以使煙氣余熱深層次的回收，使發(fā)電量提高、吸熱量和出口煙溫降低等，比如省煤器熱水再循環(huán)技術(shù)。省煤器熱水再循環(huán)技術(shù)路線(xiàn)圖如圖1所示。

圖1 省煤器熱水再循環(huán)技術(shù)路線(xiàn)圖

5 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠(chǎng)的節(jié)能管理對(duì)于其本身而言是極其重要的，探究這些大型火電機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)、設(shè)備等，在改變大型火電機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性上是特別有價(jià)值的。

［1］常虹.火電機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行特性及節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)［J］.華北電力技術(shù)，2014（01）.

［2］邢希東，邢百俊，金日鋒.600 MW火電機(jī)組冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化改造效果［J］.能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，22（12）.

［3］張小英.大型電站機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行特性及節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)［J］.華北電力技術(shù)，2014（07）.

［4］黃曉峰.火電機(jī)組節(jié)能優(yōu)化施工技術(shù)研究［J］.紅水河，2011，30（05）.

〔編輯：張思楠〕

TM621

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.099

2095－6835（2017）18－0099－02