火電廠汽機(jī)輔機(jī)運(yùn)行優(yōu)化研究

汪萬功

大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司 河南三門峽 472000

汽機(jī)輔機(jī)作為機(jī)組的重要組成部分，對(duì)火力發(fā)電穩(wěn)定性有直接影響。在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，汽機(jī)輔機(jī)自身功能性能不夠完善，在長期運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)問題，進(jìn)而導(dǎo)致汽機(jī)能量轉(zhuǎn)化效率下降。為提高汽機(jī)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要對(duì)汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并采用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，確保各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

1 火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的概述

1.1 抽氣設(shè)備

針對(duì)火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)來說，抽氣設(shè)備是非常重要的設(shè)備內(nèi)容，其主要分成兩種模式，分別是容積式真空泵抽氣機(jī)、射流式抽氣機(jī)。針對(duì)容積式真空泵來說，分為液環(huán)式真空泵以及離心式真空泵。針對(duì)射流式抽氣機(jī)來說，可以進(jìn)行蒸汽式噴射，并且可以使用高壓蒸汽等工具，讓氣體膨脹并且來抽取蒸汽。此外，射流式抽氣機(jī)還可以利用水壓進(jìn)行抽吸作用。射流式抽氣機(jī)自身具備經(jīng)濟(jì)性、便捷性，在實(shí)際開展檢修工作時(shí)，非常方便，使用起來經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高。但是，針對(duì)真空泵抽氣機(jī)來說，就存在一定程度的局限性，因?yàn)檎婵毡贸闅鈾C(jī)的模型相對(duì)復(fù)雜，操作性能相對(duì)較差，并且其經(jīng)濟(jì)效益并不明顯。但是，相比真空泵抽氣機(jī)來說，射流式抽氣機(jī)雖然性能相對(duì)較好，但是，其系統(tǒng)并未完善，并且需要占據(jù)一定面積，容易對(duì)生產(chǎn)造成影響。

1.2 冷卻設(shè)備

在火力發(fā)電廠中，主要的供水系統(tǒng)主要有兩種形式，分別是開放式、封閉式。火力發(fā)電廠開放式供水系統(tǒng)，是一個(gè)直流電源系統(tǒng)，封閉式供水方式，則是一種循環(huán)供水系統(tǒng)。封閉式供水系統(tǒng)又可以分成兩種類型，分別是噴水池、冷卻水箱。冷卻水箱需要8-10℃的水溫控制；冷卻水溫應(yīng)該保持在5-10℃。在開展水冷卻的過程中，橫流塔具備一定程度的優(yōu)勢(shì)，并且因?yàn)椴僮鞣奖?，所以可以起到?jié)省成本的作用。但是，橫流塔也具備一定程度的缺點(diǎn)，那就是占地面積較大。

1.3 凝氣設(shè)備

火力發(fā)電廠中的凝氣設(shè)備，涵蓋了一個(gè)循環(huán)、冷凝器、抽水設(shè)備、凝結(jié)水泵。凝氣設(shè)備中的制冷劑在實(shí)際開展運(yùn)用的過程中，在回收機(jī)制形成之后進(jìn)行循環(huán)，并且可以在真空情況之下除去冷凝水中的氧氣成分。此外，也可以在渦輪排氣當(dāng)中構(gòu)建出一個(gè)真空狀態(tài)，切實(shí)地提升高熱機(jī)的實(shí)際使用效率，切實(shí)保障汽輪機(jī)的循環(huán)效率。在負(fù)荷出現(xiàn)變化的過程中，又可以回收排出的氣體。但是，如果空氣進(jìn)入冷凝器并且其他不能在冷凝器中進(jìn)行冷凝時(shí)，那么，在一定程度上會(huì)對(duì)設(shè)備造成不良的影響。

2 汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)中存在的問題

2.1 輔機(jī)性能有待提升

在火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中，仍存在多方面的問題。目前，許多火力發(fā)電廠的汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備性能不夠完善，在火力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展下，輔機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為實(shí)際生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)。比如，在管網(wǎng)性能方面，由于汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備與管網(wǎng)結(jié)合性較差，導(dǎo)致部分設(shè)備的性能沒有得到充分發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)故障問題，影響火力發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性。

2.2 運(yùn)行故障控制不足

火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行控制技術(shù)較為落后，智能化水平偏低，在實(shí)際運(yùn)行過程中，難以發(fā)現(xiàn)故障隱患，進(jìn)而導(dǎo)致突發(fā)性故障問題的出現(xiàn)。特別是在社會(huì)電力供應(yīng)需求不斷增加的情況下，火力發(fā)電廠生產(chǎn)負(fù)荷水平較高，對(duì)汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求。由于缺乏故障監(jiān)測(cè)與控制的有效手段，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)過程中故障概率較高。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)

在汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，由于設(shè)計(jì)人員對(duì)輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行原理不夠了解，缺乏對(duì)實(shí)際影響因素的考慮，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案存在不合理之處。在此情況下，設(shè)備經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行，容易出現(xiàn)老化、故障問題。而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行能耗顯著增加，不符合火力發(fā)電生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保要求，也需要對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作出改進(jìn)和優(yōu)化。

3 輔機(jī)優(yōu)化汽輪機(jī)組的重要意義

汽輪機(jī)組是一種有機(jī)高效的運(yùn)行設(shè)備。當(dāng)鍋爐用煤或其他化學(xué)能材料加熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生蒸汽。蒸汽通過噴嘴進(jìn)入汽輪機(jī)組，再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，促進(jìn)汽輪機(jī)組的工作。這個(gè)過程非常復(fù)雜，需要很多設(shè)備來完成。為了使汽輪機(jī)更好地運(yùn)行，有必要通過一些指標(biāo)來觀察運(yùn)行情況。由于這些指標(biāo)非常重要，關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)行必要的優(yōu)化工作，有助于提高機(jī)組的性能指標(biāo)，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)優(yōu)化措施

4.1 汽輪機(jī)輔機(jī)抽氣設(shè)備優(yōu)化

在實(shí)際開展汽輪機(jī)輔機(jī)抽氣設(shè)備優(yōu)化的過程中，其目的是保障抽氣設(shè)備可以在真空環(huán)境下正常運(yùn)行。抽氣設(shè)備當(dāng)中的冷凝器真空泵，是抽氣設(shè)備的重要組成部分，并且直接影響著汽輪機(jī)輔機(jī)抽氣設(shè)備的使用安全。所以在實(shí)際開展優(yōu)化的過程中，應(yīng)該對(duì)冷凝器真空泵有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。無論是汽輪機(jī)輔機(jī)在停止、開始、運(yùn)行等各個(gè)狀態(tài)，都應(yīng)該保障冷凝器在真空狀態(tài)下運(yùn)行。所以，在實(shí)際開展汽輪機(jī)輔機(jī)抽氣設(shè)備優(yōu)化時(shí)，所使用的手段是對(duì)汽輪機(jī)排氣凝氣器排除的蒸汽凝結(jié)成冰，并且保障鍋爐能夠重復(fù)利用。在抽氣設(shè)備正常工作運(yùn)作的基礎(chǔ)上，讓冷凝器保障真空狀態(tài)，切實(shí)保障汽輪機(jī)輔機(jī)安全運(yùn)行。噴射式真空抽抽氣器是對(duì)火力發(fā)電廠中較常見的一種設(shè)備，結(jié)合不同介質(zhì)開展使用。在實(shí)際使用的過程中，可以分為蒸汽噴射器和空氣噴射器。兩者在實(shí)際開展實(shí)用的過程中，其實(shí)際使用原理都大致相同。但是，兩者主要的區(qū)別便是真空抽氣器是通過壓力來抽取真空，空氣是噴射器是利用高壓蒸汽的形式來抽氣真空。所以，很多對(duì)火力發(fā)電廠為了保障生產(chǎn)效率，都會(huì)使用水環(huán)式真空泵。真空抽氣裝置和真空泵相比，各自都具備利弊，在實(shí)際開展抽氣設(shè)備的過程時(shí)，還需要結(jié)合不同對(duì)火力發(fā)電廠的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

4.2 汽機(jī)輔機(jī)給水泵優(yōu)化

給水泵是汽機(jī)輔機(jī)中非常重要的結(jié)構(gòu)，其主要的功能便是有效提升氧器水箱中的壓力，并且將水送到鍋爐當(dāng)。當(dāng)前，在電廠給水泵當(dāng)中所使用的給水泵主要有兩種，分別是渦輪式驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際開展使用的過程中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的方式。在一般情況下，對(duì)火力發(fā)電廠首次啟動(dòng)時(shí)會(huì)選擇汽輪機(jī)拖動(dòng)。因?yàn)槠洳僮鞣绞胶唵危⑶以O(shè)備操作氣動(dòng)泵轉(zhuǎn)速為3000r/min，實(shí)際運(yùn)行周期相對(duì)較短，即使出現(xiàn)低負(fù)荷的現(xiàn)象，也不需要關(guān)閉蒸汽泵，在一定程度上避免了浪費(fèi)的現(xiàn)象。在高負(fù)荷運(yùn)行的過程中，優(yōu)化蒸汽泵可以有效的避免水資源浪費(fèi)問題。電動(dòng)機(jī)式拖動(dòng)，主要涉及了恒速和變速兩種形式，可以通過水閥裝置對(duì)電動(dòng)定速泵進(jìn)行控制。電動(dòng)變速給水耦合裝置可以結(jié)合不同負(fù)荷來進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，這樣可以有效地減少電力資源浪費(fèi)，即使在地壓負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，也不會(huì)造成過多水資源浪費(fèi)。

4.3 循環(huán)水泵運(yùn)行優(yōu)化

在循環(huán)水泵優(yōu)化方面，汽機(jī)輔機(jī)中的凝汽器設(shè)備運(yùn)行壓力會(huì)隨著循環(huán)水流量變化而發(fā)生變化。因此，循環(huán)水流量變化會(huì)對(duì)循環(huán)水泵功耗水平產(chǎn)生影響，在流量遞增的情況下，凝汽器壓力下降，機(jī)組功率較大，循環(huán)水泵功能水平也較高。當(dāng)流量超過一定水平后，循環(huán)水泵功耗的增加還會(huì)抵消機(jī)組功率的增加，進(jìn)而產(chǎn)生不必要的能源浪費(fèi)。為了使訓(xùn)話水泵保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)火電廠機(jī)組配置的循環(huán)水泵數(shù)量，對(duì)其流量進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化調(diào)整，并采取試驗(yàn)方式確定不同優(yōu)化方案下的凝汽器工況變化以及循環(huán)水泵功耗變化情況。最終結(jié)合機(jī)組負(fù)荷、處理增加值等計(jì)算結(jié)果，確定機(jī)組最佳運(yùn)行背壓，從而確定循環(huán)水泵的最佳運(yùn)行方案。

4.4 凝汽器運(yùn)行優(yōu)化

目前，許多火力發(fā)電廠均采用噴射式真空抽氣器，根據(jù)其介質(zhì)的不同，可分為射水式和射汽式兩種，其區(qū)別在于采用不同的壓力介質(zhì)抽取真空。雖然兩種方式工作原理相同，但是射水式抽氣器的運(yùn)行效果相對(duì)更好。在火力發(fā)電廠凝汽器運(yùn)行優(yōu)化過程中，可以采用更加先進(jìn)的真空泵代替抽氣器。真空泵的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于工作效率高，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，真空泵抽取真空的時(shí)間僅為抽氣器的1/3 左右，能夠明顯提升機(jī)組啟動(dòng)效率。但是，真空泵的成本也相對(duì)較高，需要考慮經(jīng)濟(jì)方面的因素，逐步更換真空泵。另外，在真空泵的使用過程中，要防止出現(xiàn)泄漏問題，如果發(fā)生泄漏，會(huì)嚴(yán)重影響真空泵運(yùn)行安全性。總體而言，通過積極更換汽機(jī)輔機(jī)技術(shù)設(shè)備，對(duì)其運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以明顯改善輔機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

5 結(jié)語

綜上所述，目前火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)在運(yùn)行過程中還存在多方面的問題，需要從其運(yùn)行原理出發(fā)，對(duì)各功能系統(tǒng)做出優(yōu)化和改進(jìn)。通過對(duì)給水泵、回?zé)峒訜崞?、循環(huán)水泵等主要技術(shù)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化，可以提升汽機(jī)輔機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，提高能量轉(zhuǎn)化效率，減少不必要的能源浪費(fèi)，從而提升火力發(fā)電廠生產(chǎn)的綜合效益。