空冷风机运行优化探讨

摘要：机组如何能更好、更经济的运行一直是每个发电企业不断探索与追求的目标。文章通过在实际运行中对机组背压的控制以及测量机组负荷增量与空冷风机电耗的数值，找到机组低谷期间最佳运行真空，给机组经济运行提供可靠保证，同时结合运行中的问题提出了一些技术改造方案，为实现节能降耗创造有利条件。

关键词：空冷风机；运行优化；经济运行；最佳背压；试验方案；技术改造 文献标识码：A

中图分类号：TK264 文章编号：1009-2374（2015）24-0026-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.013

蒲洲电厂两台300MW国产直接空冷发电机组，分别于2006年10月28日、12月28日投入运行。机、电、炉主设备分别选用哈尔滨锅炉、哈尔滨汽轮机、哈尔滨发电机，直接空冷系统整岛采用斯比克冷却技术（张家口）有限公司三排管式空冷凝汽器，空冷风机采用变频调速控制，以满足不同负荷机组的背压需求。

新机组投产后，由于对大型空冷设备运行经验不足，单方面追求机组背压指标，从而出现了一些风机因超出力运行，发生空冷风机风叶、减速机等部件故障的现象，为使机组经济运行背压、风机运行寿命等各方面能合理协调。蒲洲电厂经过试验，找出了机组低谷期间的最佳运行背压，通过对风机优化运行以来，基本达到机组经济运行与降低设备维护费用两者得以兼顾的目的，使企业节能降耗目标顺利实现。

1 背压对机组经济性的影响

1.1 背压与煤耗、空冷风机的关系

机组背压是影响煤耗程度最大的指标，而且负荷越低背压对煤耗影响越大，背压又受空冷风机运行工况，环境温度、凝汽器清洁程度，机组负荷等参数的影响。环境温度较低期间背压普遍较低，尤其在夜间环境温度低、机组负荷低的情况下，机组背压与空冷风机电耗之间存在着如何合理匹配、协调关系？背压对煤耗的影响明显大于空冷风机电耗的影响，所以应尽量满足真空。但是实际运行中受空冷凝结器特性、真空严密性等影响，片面地提高风机转速（风机消耗功率增加），机组的背压却并不一定降低，所以要正确理解空冷风机功耗与机组背压的关系。

下图1是我们在#2机上所做试验时，风机功耗、机组背压的趋势图：图中曲线说明：环境温度（蓝色）、A空冷变消耗电功率（黄色）、凝结水温度（红、绿色）、背压（粉色）。

图1

试验中机组负荷与环境温度保持不变。从图1中可以看到，降低机组背压需要提高风机转速（多消耗风机功率），但是反过来当无休止提高空冷风机转速时（风机消耗功率增加），并不一定能降低机组背压。当机组背压达某一数值时，再提高空冷风机转速（多消耗风机功率），只会造成凝结水温度的降低，增加凝结水过冷度，对机组背压的降低未起到任何作用。结果是多耗电、多燃煤，白白浪费资源。故优化空冷风机运行，对保证机组经济运行十分必要。

1.2 厂用电率与煤耗的关系

（1）

式中：

—供电煤耗（g/kW.h）

HR—汽轮机热耗率（kJ/kW﹒h）

—锅炉效率（%）

—机组管道效率（%）

e—机组厂用电率（%）

由上式（1）供电煤耗计算公式可知，在汽机热耗、锅炉效率、管道效率一定的情况下，降低厂用电率可达到降低供电煤耗的作用。直接空冷机组中，空冷风机厂用电率占总厂用电10%左右，故合理调整风机转速，降低空冷风机厂用电量消耗，保证在机组最佳背压下运行，可使节能工作更加具体化。

2 确定最佳背压

2.1 试验方案

2.1.1 目的。通过试验找到机组最佳运行真空，努力降低厂用电能消耗，使机组经济运行更趋于完善。

2.1.2 方法。将机组ccs自动解除。汽机“阀位控制”并保持不变，锅炉保证主汽压力、温度等参数稳定。调节空冷风机转速，控制机组背压为18kPa（17、16、15、14、13、12、11、10、9kPa）稳定运行。

2.1.3 数据记录。现场记录（运行人员）：负责试验表1的各试验工况点记录。

试验数据采集（试验人员）：负责试验表2的填写与记录，根据试验工况点，做好相应时间段的数据采集，并进行分析。

2.1.4 试验条件及注意事项。（1）机组负荷满足调度要求（为保证调度负荷，试验时机组背压应从高到低进行）。（2）各工况试验时间不少于1小时。（3）调整背压稳定后，记录试验开始时间，满1小时后记录结束时间，然后转入下一个工况点。（4）试验时若环境温度（变化超过1℃）及气象条件发生变化应终止试验。（5）试验时间根据现场值长安排（值长根据调度命令可随时停止试验）。

2.2 试验结果

2.2.1 试验数据统计。（1）现场记录数据见表1。（2）MIS采集数据见表2。

2.2.2 数据整理。（1）背压、负荷、空冷电耗的关系见表3。（2）风机电耗与负荷增量关系表见表4。（3）背压从18kPa降低到9kPa时的负荷增量与风机电耗增量关系图如图2所示。

2.2.3 结论。从上述数据中我们可以看出：当机组在180MW负荷、机组背压10～11kPa时收益最大，运行最为经济，再降低背压收益将会减少。在权衡空冷风机电耗、磨损维修费用等情况，机组维持最佳真空运行将最为经济。

3 技术改造

低压缸排汽压力直接影响着机组的出力。在汽轮机进汽流量不变的情况下，由于排汽压力高，使汽轮机内工质膨胀的有效焓降减少，导致机组经济性和出力下降，降低汽轮机排汽压力和温度，就可以减小冷源损失，提高循环热效率。目前我们只在低谷期间（机组负荷180MW）进行了一些试验，找出了最佳运行背压的数值，在一定程度上对经济运行有一定的指导意义。

影响机组低压缸排气压力的因素很多，如环境温度、冷却风量、真空严密性、环境风场及换热面的清洁程度等。由于低压缸排汽压力对机组的出力及经济性影响十分敏感，因此在节能降耗工作中，应将降低排汽压力（降低背压）的工作放在比较重要的位置。除了平时加强对凝汽器运行维护的管理工作之外，还可以通过对机组冷端系统的运行优化调整来进一步达到节能降耗的目的，由山西电科院协助进行的机组冬季运行方式优化正在完成中。

要降低机组背压保证经济运行，我们还应该从上面所述影响低压缸排汽压力的因素入手，即努力做好以下几方面工作：（1）通过各种途径降低真空泵工作液温度，提高真空泵工作效率；比如，在抽空气管道上加装冷却装置，它既能降低抽空气温度，又可回收部分工质；（2）给空冷系统加装尖峰喷雾冷却系统，达到降低风机入口环境温度的目的，保证夏季机组高峰出力不受机组高背压限制；（3）在真空严密性方面做文章，利用先进仪器排查负压系统，消除漏空点，努力使真空严密性达到优良水平。

4 结语

对直接空冷系统的运行方式进行优化，不但可大大增加风机的运行可靠性，减少不必要的能源浪费，使机组和电网的安全经济运行水平得以提高，还会对减少风机故障、降低检修维护量及维护费用起到好的效果。通过低谷期间机组最佳真空的试验，使我们获得了在不同气象环境温度、不同主汽流量下、不同风机运行方式及不同风机转速下机组负荷、风机耗功与背压的关系，为今后开展其他工况下优化风机运行，合理确定机组空冷系统冬季运行方式合理背压提供了依据。

参考文献

[1] 300MW火电机组节能对标指导手册[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2] 火电厂汽机设备及运行[M].北京： 中国电力出版社，2002.

作者简介：刘增锋（1974-），男，山西漳泽电力蒲洲发电分公司维护部培训主管。

（责任编辑：周 琼）