關(guān)于汽輪機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化研究

孟振良

摘 要：在火電廠當(dāng)中，循環(huán)水系統(tǒng)是特別重要的，作為一個(gè)特別重要的輔助系統(tǒng)對(duì)整個(gè)火電廠的經(jīng)濟(jì)以及安全有著特別大的影響作用，在循環(huán)水流量發(fā)生變化的時(shí)候其中的凝結(jié)器真空也會(huì)發(fā)生一定的變化，這就會(huì)影響到汽輪機(jī)的電功率變化。當(dāng)前在確定了循環(huán)水的系統(tǒng)當(dāng)中最佳的一種循環(huán)水流量的過(guò)程當(dāng)中，就忽視了許多的因素，另外也并沒(méi)有形成一個(gè)特別統(tǒng)一的方法來(lái)對(duì)背壓變化對(duì)發(fā)電機(jī)功率的變化進(jìn)行計(jì)算。這就導(dǎo)致了許多的凝汽器的真空以及循環(huán)水的流量在計(jì)算過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)誤差。本篇論文主要是對(duì)等效熱降的方法進(jìn)行一系列的分析研究，之后再對(duì)凝汽器的最佳真空進(jìn)行計(jì)算分析，最終對(duì)循環(huán)水的流量計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)一的修正。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);循環(huán)水系統(tǒng);運(yùn)行方式;優(yōu)化研究

在火電廠當(dāng)中對(duì)于煤的消耗特別多，而在這樣消耗大量煤的過(guò)程當(dāng)中也需要耗費(fèi)許多的水資源，因此就需要對(duì)水循環(huán)的系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)行的方式進(jìn)行優(yōu)化性的研究，這樣不僅能夠節(jié)約火電廠的用電，還能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的節(jié)約利用，促進(jìn)能源的節(jié)約。當(dāng)前人們關(guān)注的一個(gè)話題就是循環(huán)水的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但是由于受到一些技術(shù)以及資金等各方面的因素影響，使得許多的火電廠在進(jìn)行這樣的循環(huán)水系統(tǒng)的技術(shù)改變過(guò)程當(dāng)中受到了特別大的阻礙，但是在對(duì)背壓變化當(dāng)中發(fā)電機(jī)功率的影響分析當(dāng)中有特別多的方法，當(dāng)前研究當(dāng)中最有效的一個(gè)方法就是等效熱降，這樣的方法既準(zhǔn)確又特別方便，本篇文章主要對(duì)此來(lái)進(jìn)行研究之后，再對(duì)凝汽器當(dāng)中最佳真空以及最佳循環(huán)水量的計(jì)算進(jìn)行修正。

一、循環(huán)水工藝介紹

由于水的再冷卻是通過(guò)冷卻塔來(lái)進(jìn)行的，因此冷卻水在循環(huán)過(guò)程中要與空氣接觸，部分水在通過(guò)冷卻塔時(shí)還會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉，因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增加。為了維持各種礦物質(zhì)在和離子含量穩(wěn)定在某定值上，必須對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水（補(bǔ)充水）。并排出一定量的冷卻水（排污量）。新鮮水的含鹽量和經(jīng)過(guò)濃縮的冷卻循環(huán)水的含量是不同的，他們的比值稱為濃縮倍效：N=S/S料。提高濃縮倍數(shù)不但可以節(jié)水，而且也可減少隨排水而流失的藥劑量，因此節(jié)約了藥劑費(fèi)用。過(guò)種敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)要損失一部分水，但與直流冷卻水系統(tǒng)相比，可以節(jié)省大量的冷卻水，且排污水也相應(yīng)減少，而且減少系統(tǒng)對(duì)外界的熱污染。因此不論從節(jié)約水資源.還是從經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，都應(yīng)設(shè)法降低各類工廠"的冷卻水用量，減少接污水。

二、循環(huán)水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究

本文采用能量?jī)r(jià)值分析方法研究該廠循環(huán)水泵運(yùn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題，該方法以企業(yè)能否取得經(jīng)濟(jì)效益作為節(jié)能分析的基礎(chǔ)，認(rèn)為在發(fā)電市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，單位千瓦的電能和生產(chǎn)單位千瓦的熱能（單位發(fā)電煤耗）價(jià)格是不等的，其價(jià)格差異取決于煤價(jià)占上網(wǎng)電價(jià)的百分比。在電廠運(yùn)行中，增開(kāi)1臺(tái)循環(huán)水泵，機(jī)組上網(wǎng)電量減少，企業(yè)收入減少;同時(shí)機(jī)組背壓降低，使機(jī)組熱耗降低，發(fā)電煤耗下降，發(fā)電成本降低。若增開(kāi)循環(huán)水泵后綜合成本變小，則認(rèn)為增開(kāi)循環(huán)水泵是合理的;反之，則不合理。該分析方法在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下可使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化。根據(jù)汽輪機(jī)原理，循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究首先需獲取汽輪機(jī)功率背壓特性、凝汽器變工況特性等原始數(shù)據(jù)。為此，本文開(kāi)展了汽輪機(jī)組微增出力試驗(yàn)及凝汽器變工況試驗(yàn)研究。微增出力試驗(yàn)研究汽輪機(jī)功率背壓特性是指當(dāng)背壓改變時(shí)功率的變化特性，也常稱為“微增出力”特性，是構(gòu)建循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的基準(zhǔn)。由于制造廠所提供的背壓修正曲線基于理論求解，有可能偏離現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。汽輪機(jī)微增出力試驗(yàn)綜合了制造、安裝、機(jī)組性能老化等多方面因素，能真實(shí)反映客觀實(shí)際，對(duì)確定凝汽器最經(jīng)濟(jì)真空和循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)調(diào)度更具實(shí)際指導(dǎo)意義，故本文采用微增出力試驗(yàn)來(lái)求取真空對(duì)功率的影響。

三、效果分析

為了使得汽輪機(jī)的理想比焓降增大，以及汽輪機(jī)電功率的提高，最直接有效的方法就是促進(jìn)凝汽器真空的提高，但是由于在實(shí)際運(yùn)行以及設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中受到經(jīng)濟(jì)因素的限制，導(dǎo)致結(jié)果較差，并不是說(shuō)真空的程度越高越好。由于在凝汽器，、當(dāng)中的真空特別復(fù)雜，對(duì)于真空的影響因素也特別復(fù)雜。從總體的范圍上來(lái)說(shuō)，要想真正提高凝汽器的真空，就需要適當(dāng)對(duì)循環(huán)水泵的泵耗能進(jìn)行增加。但是增加水泵的耗能實(shí)際上是不利于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此就需要對(duì)循環(huán)水泵以及真空的關(guān)系進(jìn)行權(quán)衡與協(xié)調(diào)，這就衍生出了一種最佳真空的新概念。

為提高循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式靈活性，滿足不同季節(jié)、不同水溫、不同負(fù)荷下主機(jī)最佳真空對(duì)循環(huán)水量的要求，可采用和循環(huán)水泵電機(jī)變頻和 2 塔貫通再加 1 臺(tái)循泵雙速電機(jī) 2 種改造方案。循環(huán)水泵電機(jī)變頻改造是通過(guò)對(duì)每臺(tái)機(jī)組中 1臺(tái)循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過(guò)高壓變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷大小，不同季節(jié)的環(huán)境溫度變化等因素，合理控制循環(huán)水量維持凝汽器排汽壓力的最佳真空，達(dá)到提高機(jī)組運(yùn)行效率，降低機(jī)組煤耗，降低循環(huán)水泵電機(jī)耗電率，節(jié)約廠用電。如循環(huán)水泵電機(jī)變頻冷端改造后，通過(guò)改變循環(huán)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，凝汽器冷卻水量可連續(xù)調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)在保證機(jī)組最佳真空的條件下，循環(huán)水泵電機(jī)電耗下降到設(shè)計(jì)值。

四、優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的主要問(wèn)題

當(dāng)前雖然對(duì)于水循環(huán)的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究取得了一定的進(jìn)展，但是在對(duì)于凝汽器的最佳真空以及基礎(chǔ)的最佳水循環(huán)流量的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中仍有許多不機(jī)密的地方，如果對(duì)這些地方的處理不恰當(dāng)，可能會(huì)造成嚴(yán)重的計(jì)算結(jié)果偏差，最終就不能夠保證，運(yùn)行方式的最優(yōu)化。

（一）凝汽器的特性計(jì)算

在對(duì)凝汽器進(jìn)行特性計(jì)算的過(guò)程當(dāng)中通常采用的是，別爾曼公式來(lái)對(duì)，當(dāng)中的傳熱系統(tǒng)，進(jìn)行計(jì)算。但是由于這個(gè)公司并沒(méi)有對(duì)空氣量以及水側(cè)壁管的清潔程度進(jìn)行考慮，這些因素也會(huì)對(duì)傳熱系數(shù)產(chǎn)生一定的影響，這就使得之后的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生比較大的誤差。

（二）水循環(huán)系統(tǒng)的問(wèn)題

在對(duì)凝汽器進(jìn)行最佳真空的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，并沒(méi)有考慮整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)的費(fèi)用，沒(méi)有考慮，費(fèi)用的真空只可能是將能量收益擴(kuò)大到最大化，而不是對(duì)經(jīng)濟(jì)收益的最大化表現(xiàn)?；谒Y源的日益匱乏，循環(huán)水的費(fèi)用不斷上漲以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失已不容忽視。因此，本文在確定凝汽器最佳真空和循環(huán)水系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行方式的過(guò)程中把循環(huán)水的費(fèi)用考慮進(jìn)去?？紤]了循環(huán)水費(fèi)用的凝汽器最佳真空和循環(huán)水泵的最佳組合方式將更加合理。由于在凝汽器水側(cè)管壁清潔程度不同的情況下循環(huán)水泵的最佳組合方式會(huì)有所改變。因此，本文在確定凝汽器的最佳真空和循環(huán)水泵的最佳組合時(shí)，把凝汽器清潔系數(shù)對(duì)其的影響考慮進(jìn)去。

五、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，開(kāi)展了循環(huán)水系統(tǒng)改造及運(yùn)行優(yōu)化研究。實(shí)際運(yùn)行效果表明：機(jī)組凝汽器能夠保證在最經(jīng)濟(jì)真空附近運(yùn)行，同時(shí)可避免由于兩臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)未貫通、某臺(tái)機(jī)組循環(huán)水故障導(dǎo)致該機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)的惡性事故，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性及可靠性，具有較強(qiáng)的可實(shí)現(xiàn)性及應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前人們最為關(guān)注的一個(gè)話題就是循環(huán)水的優(yōu)化設(shè)計(jì)，但是由于技術(shù)以及資金各方面的因素影響，使得許多的火電廠在進(jìn)行這樣的循環(huán)水系統(tǒng)的技術(shù)改變過(guò)程當(dāng)中受到了特別大的阻礙，但是在對(duì)背壓變化當(dāng)中發(fā)電機(jī)功率的影響分析當(dāng)中有特別多的方法，當(dāng)前最有效的方法就是等效熱降，這樣的方法既準(zhǔn)確又特別方便，本篇文章主要對(duì)此來(lái)進(jìn)行研究之后，再對(duì)凝汽器當(dāng)中最佳真空以及最佳循環(huán)水量的計(jì)算進(jìn)行修正。

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