火電廠600 MW機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化提升研究

任吉平，高慧芳

（內(nèi)蒙古京隆發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012199）

引言

隨著國家節(jié)能減排政策的實施和煤炭價格的不斷上漲，火電廠用電指標和成本逐年上升，導致電力生產(chǎn)固定成本不斷上升，火電廠經(jīng)營形勢日益嚴峻，經(jīng)濟利潤持續(xù)縮減。面對日益嚴峻的經(jīng)營狀態(tài)與激烈的市場競爭環(huán)境，火電廠需要采取有效措施才能保持其發(fā)展優(yōu)勢。對于現(xiàn)階段電廠的而言，其熱力系統(tǒng)優(yōu)化是一種極為有效的節(jié)能方法，可以大幅降低汽輪機組供電煤耗水平，有效提升汽輪機的工作效率?；诖?，通過研究火電廠600 MW機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化提升方案，有利于火電廠節(jié)能降耗，提升火電廠經(jīng)濟效益[1]。

1 熱力系統(tǒng)概況

熱力系統(tǒng)是火電廠非常重要的一環(huán)，其構(gòu)造非常復雜，由回熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、給水系統(tǒng)和凝結(jié)水系統(tǒng)等多個系統(tǒng)以及各種水泵和閥門等構(gòu)成，各系統(tǒng)之間相互配合、相互合作共同組成這個復雜的系統(tǒng)。其中，回熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)的冷熱段采用單元制；給水系統(tǒng)為單元制，根據(jù)整個系統(tǒng)按照單元分配的規(guī)則，各機組配備兩臺水泵；凝結(jié)水系統(tǒng)采用帶旁路的中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng)；汽機旁路系統(tǒng)采用高、低壓串連系統(tǒng)；輔助蒸汽系統(tǒng)可以供給兩臺機組共同使用[2]。

2 熱力系統(tǒng)提升方案設計

2.1 汽輪機通流改造

在機組當中，高中中壓缸的設計比較落后，特別是其熱力氣動設計，存在很大的提升空間，因此，對高中低壓缸進行改造設計。機組高、中、低壓缸優(yōu)化方案可以充分挖掘其內(nèi)在潛力，同時將安全、經(jīng)濟等問題一并解決，最大化地實現(xiàn)節(jié)能效益總量。改造方案有效解決了通流部分的氣動效率問題，具有投入小、優(yōu)化徹底、效益高、性能提升大和回收期短等優(yōu)點，具有較高的環(huán)保效益，符合本項目的設計目標[3]。

2.2 其他系統(tǒng)改造

首先，真空泵系統(tǒng)改造。由于真空泵系統(tǒng)降溫方式單一，在夏季時的降溫效果無法滿足凝汽器的工作，因此，針對真空泵液補水冷卻進行改造優(yōu)化，增加一臺冷卻器保障真空泵系統(tǒng)的有效運行。其次，凝結(jié)水泵變頻器及冷卻水系統(tǒng)改造，接閉式水去凝泵變頻器的換熱器進行冷卻。再次，低溫省煤器水側(cè)管道改造。增加低溫省煤器系統(tǒng)，提高機組的熱效率，因溫度范圍適宜的冷凝水將用于回收煙氣余熱，降低煙氣溫度，確保達到設計要求。

3 性能試驗結(jié)果分析

3.1 試驗項目

試驗以《汽輪機性能試驗規(guī)程》ASMEPTC6-2004標準進行，此標準是由美國協(xié)會給出的，全面明確了試驗要求與測試點位，主要測試汽輪機在THA工況下的高、中、低壓缸效率及熱耗率，同時測量出汽輪機70%THA工況下的熱耗率，并與設計值進行對比和分析。通過對熱力系統(tǒng)的流量、溫度、壓力、電功率以及水位進行測試，并對試驗中蒸汽溫度、低壓缸排汽壓力等影響較大重要測點采用多重測量，確保試驗數(shù)值的準確性[4]。

3.2 方法步驟

本實驗的方法步驟如下：首先，嚴格執(zhí)行熱力系統(tǒng)隔離，最后檢查驗證；為使每臺加熱器的水位保持在正常水平，系統(tǒng)必須不斷供水，將除氧器水箱和熱水井中的水位調(diào)整到較高值，然后再停止；試驗過程中，水位應穩(wěn)定變化。其次，操作者必須根據(jù)各試驗工況的限值，有效的進行機組參數(shù)的調(diào)控與管理，確?；責嵯到y(tǒng)的正常運行；在調(diào)整各閥位時，保障試驗過程中閥位不會出現(xiàn)變化。最后，實驗過程中對數(shù)據(jù)進行有效的記錄，一方面通過系統(tǒng)自動記錄，另一方面通過人工手動記錄，在記錄時確保設備運行時間大于30 min，之后再進行數(shù)據(jù)的采集。

3.3 結(jié)果分析

高、中壓氣缸根據(jù)測得的參數(shù)確定其效率。低壓缸由通過整個汽輪機的能量平衡，進而得出低壓缸排汽、進汽參數(shù)來計算。

1）高壓缸效率ηH如下：

式中：Hms為主蒸汽焓值，kJ/kg；H′crh為等熵排汽焓，kJ/kg；Hcrh為排汽焓，kJ/kg；

2）中壓缸效率ηI如下：

式中：Hhrh為熱再熱蒸汽焓，kJ/kg；H′ip為等熵排汽焓，kJ/kg；Hip為排汽焓，kJ/kg。

3）低壓缸效率ηI.Pi如下：

式中：HI.Pi為低壓缸的進汽焓，kJ/kg；H′UEEP為低壓缸的排汽焓，kJ/kg；HUEEP為低壓缸排汽的等熵焓，kJ/kg。

通過上述公式的計算，3VWO進行2個工況試驗下，得出高壓缸、中壓缸、低壓缸效率平均值高于設計值、保證值以及改造前值，如圖1所示；同時，為保障數(shù)值的準備性，進行二次試驗，兩次試驗結(jié)果偏差小于0.25%，試驗結(jié)果有效。

4 結(jié)語

理論計算和實驗結(jié)果都證明上述火電廠機組熱性能改進方案效果明顯。該機組的高壓、中壓、低壓缸改造方案，可以大大增加汽輪機的潛力，大大提高裝置的可塑性，同時徹底解決安全性和經(jīng)濟性問題，最大限度地提高節(jié)能效益，有效促進火電廠節(jié)能降耗，有利于提升火電廠經(jīng)濟效益。