对火力发电厂汽机辅机优化的探讨

王元雷

摘要：近年来，我国在大力发展经济的同时，能源危机问题日益突显。火力发电厂肩负着电能生产的重要任务，其中汽轮机组运行效率的高低与电能生产有着直接关系。同时由于机组年均负荷率较高，致使辅机设备长时间运行在非额定工况下，这在一定程度上增大了火电厂的总体能耗。为了实现节能降耗、优质高产的目标，对汽机辅机进行优化调整已经势在必行。基于此点，本文就火力发电厂汽机辅机优化展开探讨。

关键词：火力发电厂 汽轮机组 辅机 优化

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0113-01

1 火力发电厂汽轮机组主要辅机概述

汽轮机组是火力发电厂中最为重要的设备之一，主要的汽机辅机有凝汽设备、抽气设备和冷却设备。

1.1凝气设备

该设备主要是由以下几个部分组成：凝汽器、循环和凝结水泵以及抽气装置等等。它的主要作用如下：其一，通过在汽机的排气口建立真空，达到提高汽机循环热效率的目的；其二，对工质进行回收，进而形成循环；其三，能够对补给水和凝结水进行真空除氧；其四，在负荷情况发生变化时，可以对排汽及疏水进行回收。当凝汽器中漏入空气或是存在不可凝结的气体时，便会对其的安全和经济运行造成影响，这也是影响凝汽设备运行效率最为重要的因素之一。

1.2抽气设备

根据工作原理的不同，抽气设备大致可分为以下两种。

（1）射流式抽气器。①射汽式抽气器。它主要是以高压蒸汽作为工质，并通过蒸汽的膨胀做功来实现抽吸作用；②射水式抽气器。其主要是以压力水的速度能实现抽吸作用。其中射汽式的系统相对较为复杂，经济性较差，并且不容易操作，而射水式的系统则比较简单，经济性良好，同时运行维护都比较方便。但其缺点是需要配置专用的水泵，耗水量非常大，占地面积也很大，影响了实际应用效果。

（2）容积式真空泵。具体分为两种：一种是离心式；另一种是液环式。

1.3冷却设备

火力发电厂的供水系统主要分为两种形式：一种是开式，即直流供水系统；另一种是闭式，即循环供水系统。其中闭式分为冷却水池、喷水池和冷却塔这三种循环供水系统。在火力发电厂中，冷却塔的进水温度通常为8℃～10℃，冷却幅高为5℃～10℃。在冷却条件相同的情况下，横流塔因其自身的塔筒高度，能够有效地节约基础建设投资成本，并且运行管理比较方便，唯一的缺点是占地面积较大。

2 火力发电厂汽机辅机的优化策略

在火力发电厂中，汽轮机组是不可或缺的设备之一，它的高效、安全、可靠运行直接关系到火电厂的总体效益。锅炉通过对煤等燃料进行加热使其转化成为蒸汽后，再由喷嘴高速进入到汽轮机组当中，进而转化成为供机组运行的机械能。由于该过程比较复杂，故此需要一系列辅助设备配合完成。为了进一步确保机组高效运行，常常都会借助一些指标对其实际运行情况进行观察，这些指标的稳定性直接关系到汽轮机组运行的安全性和高效性。对汽机辅机进行优化能够有效地提高这些指标，有利于确保汽轮机组高效、节能、安全、稳定运行。

2.1循环水泵的优化

在汽轮机组与冷却水温度一定的前提下，凝汽器的压力会随着循环水流量的变化而发生改变，这一变化对循环水泵的耗功有着直接影响。当循环水流量增大时，凝汽器压力会随之减小，此时机组出力会有所增加，循环水泵的耗功也会同时增加，而当水流量增大到一定程度时，由于水泵的耗功增加会将机组出力的增加值抵消。为此，循环水流量增大后造成的汽轮机组出力增加值与水泵功耗增加值差在最大时，凝汽器的运行压力是机组最佳的运行背压，换言之，在这种情况下，循环水泵处于最佳的运行方式。然而，在实际当中，火电厂中汽轮机组的配套循环水泵都是有一定的台数限制，这就造成了循环水流量无法实现连续调节，想要进一步实现水泵运行方式的优化，就只能够按照现有的水泵台数组合成不同的运行方式。通过对不同循环水泵组合方式下凝汽器变工况性能、汽轮机的出力增加值、循环水泵流量及功耗等进行实测，并结合循环水温度变化和机组负荷变化计算出一定水温条件和机组负荷条件下机组最佳的运行背压，进而确定出循环水泵的最佳运行方式。下面以某火电厂中的2×300MW机组为例，对循环水泵优化运行效果进行分析。本机组中的每台机组都配有两台同型号的循环水泵，两台机组的循环水系统采用的是联络管的方式进行连接。在该机组中循环水泵可能存在的运行组合方式主要有以下几种：1机1泵、2机2泵、2机3泵、2机4泵（相当于1机1泵）。通过相关的实验和计算便可以得出不同循环水进口温度及不同机组负荷条件下循环水泵的最佳运行方式。需注意的是，为确保机组运行的安全性，在采用2机2泵和2机3泵这两种运行方式时，2台机组循环水系统的联络门应当为打开状态，这样可以保证其中某一台水泵出现故障时，凝汽器不断水。

2.2给水泵优化

一直以来，电动给水泵都是火电厂中耗电量最大的辅机，其耗电量的多少直接关系到汽轮机组运行的经济性。为此，有必要对其进行优化。具体可采取以下措施：其一，可以通过在临机辅汽或是启动炉供汽的运行方式下，并保证汽包压力低于0.8MPa，然后启动前置泵向锅炉供水和冲洗；其二，当汽包压力大于0.8MPa时，可以采用冲动小轮机向锅炉供水，此时给水泵处于备用状态，这样一来机组在启停时便可以不启停给水泵，进而达到降低耗电量的目的。此外，若是采用汽动给水泵则可以通过机组滑压来实现运行优化，节能措施则可采用降低小汽轮机的耗气量来实现。

2.3抽气设备优化

在汽轮机组中，抽气设备最主要的任务是在机组启动时建立真空状态，并在机组运行过程中抽出漏入到凝汽器当中不凝结的气体和空气，以此来维持真空度。换言之，抽气设备最大的作用就是确保及维持凝汽器的真空度。影响抽气设备工作效率的因素有以下几点：工作液温度、真空泵转速以及吸入口温度和压力等等。其中工作液温度是最主要的影响因素。为此，对抽气设备的优化实质上就是对工作液温度进行调节。具体可以采用以下措施：可以使用地下水直接对真空泵的工作水进行冷却处理，这样在夏季能够有效地提高其抽吸能力，并且还可以进一步降低真空泵的耗功，从而使凝汽器的换热条件得以改善，其真空度自然会有所提高。由于地下水用完以后会直接排入到循环水系统当中，这就相当于对给水塔进行补水，不会导致大量水资源的浪费。

参考文献

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