熱力系統(tǒng)運行方式節(jié)能優(yōu)化調(diào)整

吳學(xué)峰

(晉控電力塔山發(fā)電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

目前，煤炭仍然是我國汽輪發(fā)電機組的主要能源。不僅能耗高，而且污染物排放量大，單位能效有限，與當(dāng)前社會需求不相適應(yīng)。造成這種狀況的主要原因是我國目前使用的汽輪機組相當(dāng)一部分過于陳舊，熱力系統(tǒng)的運行故障時有發(fā)生，使得原本性能低下的機組更難發(fā)揮作用。為了改善這一狀況，國外發(fā)達(dá)國家通常對舊汽輪機組進行改造，這對提高舊汽輪機組的熱效率和節(jié)能減排有很好的效果。該措施成本低，效果好，已在我國推廣應(yīng)用。

1 熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化問題概述

1.1 熱力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性分析

根據(jù)能量守恒定律和朗肯循環(huán)原理，影響熱力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟因素可分為三類：理想循環(huán)效率因素、能量損失因素和設(shè)備效率因素。① 直接決定熱力系統(tǒng)循環(huán)效率的因素有主蒸汽溫度、再熱溫度、主蒸汽壓力和凝結(jié)水過冷度；②容易引起熱力系統(tǒng)能量損失的因素有熱力系統(tǒng)泄漏、鍋爐排污等。；③ 氣缸效率是影響系統(tǒng)設(shè)備運行效率的直接因素。按性質(zhì)劃分，可分為可控因素和不可控因素。主汽溫度、主汽壓力、再熱溫度、高壓缸效率為可控因素，其余為不可控因素。熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化主要研究可控因素。

2 優(yōu)化調(diào)整的相關(guān)原則

優(yōu)化工作需要根據(jù)實際情況進行分析，明確優(yōu)化原則后才能開始。熱力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率是優(yōu)化工作的重點，其影響因素可分為外部因素、能效因素和運行因素。其中，能效系數(shù)對熱力系統(tǒng)的影響很大，可以作為熱力系統(tǒng)優(yōu)化的主要方向。此外，優(yōu)化工作要按照優(yōu)化原則進行，如在優(yōu)化過程中注意主輔設(shè)備的能耗，在優(yōu)化過程中注意設(shè)備的維護工作，注意機組運行的優(yōu)化等參數(shù)。在優(yōu)化工作中，需要注意優(yōu)化原則，才能有效地保證系統(tǒng)的運行，獲得現(xiàn)有的條件，進而有效地進行分析和預(yù)測。

2.1 外部因素

重視檢修人員職業(yè)素養(yǎng)。在實際的熱力發(fā)電廠中，由于參與到實際維修的技術(shù)人員的專業(yè)水平良莠不齊，從而也決定了針對熱力系統(tǒng)的維修與保養(yǎng)程度也不一樣。因此在實際操作中，需要注重檢修工作中的各項規(guī)范，從而避免因人為因素造成熱力系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的二次損壞。

2.2 能效因素

在針對熱力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的過程中，尊重相關(guān)設(shè)備的實際運行情況，并掌握設(shè)備運行的實時動態(tài)，通過重視并監(jiān)控優(yōu)化中的主、輔設(shè)備能耗，從而達(dá)到以優(yōu)化為目的進行檢查與優(yōu)化，最終保證在進行設(shè)備優(yōu)化和調(diào)整的過程中思路清晰、目標(biāo)明確，以達(dá)到調(diào)整和優(yōu)化效率的最終目的。

2.3 運行因素

重視設(shè)備檢修工作的質(zhì)量，重視運行參數(shù)的優(yōu)化；優(yōu)化工作前的檢測工作需切合實際，且優(yōu)化計劃的制定需依據(jù)實際運行參數(shù)。

在熱力系統(tǒng)優(yōu)化中，有必要采用相應(yīng)的方法進行系統(tǒng)熱力計算。等效熱降作為一種常用的熱力理論，可以應(yīng)用于熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟診斷。該方法用于熱力系統(tǒng)節(jié)能潛力分析和節(jié)能改造，具有簡單、快速的優(yōu)點。它不僅可用于整個熱力系統(tǒng)的計算，也可用于熱力系統(tǒng)的局部定量分析。具體地說，采用等效熱降法計算回?zé)崾匠槠麟A段的抽汽效率和等效熱降，進而計算出新鮮蒸汽的等效熱降。同時，該方法還可用于計算局部因素引起的熱力系統(tǒng)參數(shù)變化，即各種因素引起的循環(huán)吸熱和功損。因此，等效熱降法可用于熱力系統(tǒng)優(yōu)化。

3 各系統(tǒng)能效優(yōu)化

3.1 機組能效的優(yōu)化

通過減少設(shè)備疏水管，優(yōu)化汽封間隙和堵汽間隙，優(yōu)化了汽輪機熱力系統(tǒng)機組的能效。① 汽輪機高壓蒸汽管道之間有一定數(shù)量的疏水管。但由于系統(tǒng)高壓蒸汽管道間距較小，內(nèi)部積聚大量蒸汽的可能性很小，少量蒸汽可通過高壓缸調(diào)節(jié)級后的疏水閥排出。因此，可拆除這些疏水管，以減少蒸汽損失；②部分機組設(shè)備的氣封間隙為2.5 mm，以防止機組設(shè)備動靜摩擦。實際上，氣封間隙可縮小1.2 mm，不僅不影響機組的正常運行，而且提高了機組的工作效率。

3.2 疏水系統(tǒng)能效優(yōu)化

①機組疏水閥較多，經(jīng)常發(fā)生閥門泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)熱能損失。事實上，汽輪機組閥門內(nèi)漏較多，外漏較少，高溫高壓管道疏水閥的泄漏對系統(tǒng)的經(jīng)濟性影響很大。閥門前后壓差大、工況惡劣、機組啟停時蒸汽沖刷是系統(tǒng)部疏水閥泄漏的主要原因。同時，不同原因引起的內(nèi)漏也不同，對系統(tǒng)的影響也不同。定期檢查機組各種疏水閥和疏水閥，及時修理和更換泄漏閥，可解決汽輪機閥門內(nèi)漏問題。主蒸汽、再熱蒸汽和抽汽系統(tǒng)的管道和閥門對機組的正常運行至關(guān)重要。一旦出現(xiàn)內(nèi)漏，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此必須對這些部件進行重視并進行重點維修。②在一些汽輪機設(shè)備中，應(yīng)使用高壓缸上的排氣通風(fēng)閥來啟動中壓缸。但系統(tǒng)倒缸的前提是汽輪機轉(zhuǎn)速必須達(dá)到2 650 rpm，此時汽輪機中壓缸的啟動功能失效。為了提高系統(tǒng)的能效，可以適當(dāng)減少通風(fēng)閥。

3.3 軸封系統(tǒng)能效優(yōu)化

可以對軸封系統(tǒng)進行能效優(yōu)化，從而實現(xiàn)汽機熱力系統(tǒng)的運行優(yōu)化：①布萊登氣封具有間隙小、漏氣量少和磨損程度低的特點，為了提升系統(tǒng)的能效，在汽機高壓排汽平衡盤處和高壓缸前等位置可使用布萊登氣封；②為了提高系統(tǒng)的熱能利用率，可通過增大軸封加熱器的面積，從而使其承受更多壓力。

3.4 系統(tǒng)運行操作優(yōu)化

為了提高系統(tǒng)的效率，可以對蒸汽泵的啟動過程進行優(yōu)化，優(yōu)化工作的作用是降低電能消耗。啟動時可使用輔助蒸汽源。另一方面，我們需要使用蒸汽泵供水和監(jiān)測振動。例如，在優(yōu)化單元啟動時。主機超速試驗可用噴油試驗代替，用于機組設(shè)備的檢修。在這個環(huán)節(jié)中需要注意的是，機組需要保持10%的負(fù)荷運行，運行時間應(yīng)控制在4小時內(nèi)，然后才能開始超速試驗，避免轉(zhuǎn)子受力，而轉(zhuǎn)子中存在應(yīng)力會損壞機組設(shè)備。如果只對設(shè)備不進行維修，則無需進行閥門嚴(yán)密性試驗。檢修后進行調(diào)速嚴(yán)密性試驗和主閥試驗。

汽輪機的工作環(huán)境特殊，對熱力系統(tǒng)的效率提出了更高的要求。在運行過程中，為了保證系統(tǒng)的熱能利用效率得到提高。我們需要優(yōu)化系統(tǒng)。有效實施優(yōu)化工作的前提是對影響效率提高的因素有詳細(xì)的了解。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一些有針對性的方法。以保證系統(tǒng)優(yōu)化的合理性、科學(xué)性和有效性。

3.5 優(yōu)化凝汽器的放水系統(tǒng)

凝汽器檢修完畢后，必須用脫鹽水對凝汽器轎廂進行覆蓋，以檢查凝汽器銅管內(nèi)有無開孔松動、管路腐蝕、真空系統(tǒng)泄漏等情況。這是火電廠的一項重要工作，每次檢修后，都要進行充水檢漏工作。檢漏后，不少員工直接將凝汽器出水引至地溝，造成水資源浪費。而且，由于排水井條件的限制，排水速度不能太快，這也是維修周期的進一步延長。同時，熱電廠7、8號機組凝汽器地溝內(nèi)沒有地下水井，因此排放的水需要從潛水泵中排出，這也使得電廠的電能浪費殆盡。凝汽器充水約需1 000噸脫鹽水，耗水量大。脫鹽水排入塔池后，可節(jié)約原水約1 000 噸。如果一噸原水是1元，那么每臺機組可以有效節(jié)約1 000元的成本。如果每臺機組增加兩個低壓閥和部分管線的投資，可直接代替潛水泵排放，大大節(jié)省了人工成本，降低了電耗。另外，凝汽器的放水時間縮短了4-5個小時，為以后的維護工作節(jié)省了時間。

3.6 關(guān)鍵設(shè)備的日常維護與保養(yǎng)

除了以上的優(yōu)化措施以外，針對汽機進行日常維護和保養(yǎng)，可以提高熱力系統(tǒng)的壽命以及工作效率，例如針對汽機防止啟動過程汽輪機振動大跳閘的措施如下：

啟動過程中，嚴(yán)格執(zhí)行運行規(guī)程。本次啟動為溫態(tài)啟動，汽輪機沖車參數(shù)為：主汽壓力 4 MPa，主汽溫度350 ℃，再熱蒸汽壓力0.8～1 MPa，再熱蒸汽溫度320 ℃，啟動過程中蒸汽溫度、蒸汽壓力、機組負(fù)荷等參數(shù)控制嚴(yán)格參考機組溫態(tài)啟機曲線；汽輪機沖車前，盤車連續(xù)運行4小時以上，盤車時加強監(jiān)視轉(zhuǎn)子偏心、盤車電流、脹差在正常范圍內(nèi)；

沖車及帶負(fù)荷過程中，保證主、再熱汽溫、汽壓穩(wěn)定，主汽溫度問勝率最大不得超過83 ℃/h，上下缸溫差<42 ℃，如上下缸溫差溫差報警，應(yīng)立即打閘停機并對氣缸、蒸汽管道充分疏水；沖車前，高中壓缸疏水保持關(guān)閉，沖轉(zhuǎn)時再開啟。

4 結(jié)束語

本文分析了熱力系統(tǒng)的實際工作情況，通過各種優(yōu)化手段保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的能耗，發(fā)揮了相關(guān)系統(tǒng)的最大價值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，熱力系統(tǒng)的優(yōu)化還需要進一步結(jié)合實際情況進行。一方面，通過技術(shù)的不斷優(yōu)化，再通過設(shè)備的日常維護，對熱力系統(tǒng)的優(yōu)化和改進非常重要。