火电厂凝气式汽轮机冷端运行优化探讨

吴玉华

摘要：冷端系统要实现节能目的，还要使其核心凝汽器的真空度满足耗能参数要求，这需要确定其最佳真空，在冷端系统设计中，循环水泵也是重点设计对象，相关人员需要确定其最佳循环水量，以使冷却水量得以减少，实现节水目的。在优化冷端系统时，还要保证其基础性能，使其能处于高效运行状态。本文主要针对火电厂凝汽式汽轮机冷端系统的运行优化策略进行探讨。

关键词：火电厂;凝汽式汽轮机;冷端系统;运行;优化策略

1 火电厂能源消耗概况

我国是将煤电作为主要能源的国家，并将长期处于这种格局，燃煤的发电机组会在很大程度上影响我国总体对能源的总体利用率。火电厂是通过很多系统与设备共同合作对电能进行生产的一个基地，会涉及很多操作的环节与转换很多能量的形式，每个环节都会对火电厂经济效益产生不同程度的影响。凝汽式汽轮机指的是汽轮内蒸汽做功膨胀之后，少量轴封出现漏气以外，剩下的所有蒸汽都会在凝汽器以水的状态凝结的一种汽轮机。一般来讲，要想使汽轮机热效率得到提高，应使汽轮机的排气缸直径尺寸在一定程度上减少，在汽轮机里把做部分功的一部分蒸汽抽取出来并送至回热加热器里面，对加热锅炉进行给水，这样不挑证的抽汽式汽轮机也称作凝汽式汽轮机。在火电厂里，大多使用的汽轮机都是用于发电。凝气设备一般由抽气器、凝结水泵、循环水泵、凝汽器等部分组成，汽轮机进行排汽后会进凝汽器中，经循环水的冷却作用后，以水的状态凝结，并从凝结水泵里抽出来，通过各个加热器进行加热，为锅炉进行给水。凝汽器里面汽轮机进行排汽受冷并凝结成水的这一过程，体积会快速缩小，使本来密闭空间充满蒸汽却变为真空，这能在一定程度上使汽轮机排汽压力降低，增加蒸汽理想焓降，从而使装置热效率得到提高。空气等非凝结气体在汽轮机的排汽中会被抽气器抽出来，从而使真空度得以维持。

2 火电厂凝汽式汽轮机冷端系统运行优化策略

2.1 确定最佳循环水流量

循环水流量大小直接关系到冷却水量，为了节约冷却水，相关人员还要对循环水流量进行调整设计，使其在满足循环冷却系统功能要求同时达到最佳最少状态。循环冷却水系统在冷却水提供以及蒸汽水循环应用中发挥重大作用。蒸汽来自汽轮机低压缸，循环利用的蒸汽水是汽凝结后的水。在系统优化设计中，相关人员应使循环的蒸汽水减少量最小，这需要考虑汽轮机排汽量。排汽量一般与汽轮机运行负荷有关，也会受到温度的影响和制约。所以在确定最佳循环水流量时，还要综合考虑影响因素，并将其作为计算的前提条件。在最佳循环水流量计算中，相关人员需要改变其中的一个条件，如排汽量大小，条件改变后，温度也会作出调整，此时的循环水流量以及热量散失情况等都会成为汽轮机饱和温度以及冷端系统压力的参考依据，相关人员还要在参数变化后，及时做好记录。凝汽器的真空度会受到循环水流量影响，在一定范围内，机组运行功率和循环水流量呈正相关。增加水流量，机组运行功率会逐渐接近水泵功耗量，相关人员要找到两者相等时的水流量临界值，并在两者未达到平等状态时，找出最大差值，然后根据这些数据参数，有效调整水流量。水流量的调节可以通过水泵叶片的调整实现。循环水流量运行过程中，也会产生电能损耗，相关人员要将水量控制在最佳状态，以使能耗降低。在确定最佳水流量后，相关人员还要对供水方式进行优化，使供水中的水泵数量增多，这些水泵需要组合在一起，完成最佳水流量供应工作，这可以最大程度解决能耗问题。

2.2 确定凝汽器最佳真空

凝汽器的真空度直接关系到汽轮机组的运行效率和热经济性，为了节约成本，相关人员要在优化设计中确定凝汽器的最佳真空参数。机组运行功率与真空参数大小呈正相关，在某个范围内，真空参数越大越好，但超过该临界值，真空非最佳状态，机组运行效率也非最佳。在确定最佳真空方面，相关人员可以研究循环水流量与真空参数之间的关系。前者会对后者产生一定的影响，主要表现在蒸汽循环利用中，蒸汽水形成的过程会对蒸汽器真空产生负面影响。当机组输出功率与循环水泵消耗功率差值最大时，真空参数最佳。在调节真空参数时，相关人员可以从循环水流量调节方面入手，使两种增加后的功率差值最大。凝汽器在运行中，其真空度会处于变化状态中，要使该参数一直处于最佳状态，相关人员还要借助真空泵来自由启停，使真空得到有效调节。但在优化真空泵启停方式中，还要注意控制真空调整过程中的耗能，使其远远小于真空泵消耗功率。相关人员还要找到真空泵停止应用的判断依据，以保证调整耗能大于运行耗能时，能及时使其处于停止运行状态。

2.3 循环水泵的一系列调节方式

第一，循环水泵台数的调节。现阶段许多电厂在进行冷却水量调节时，都会预先进行循环水泵台数合理启停。如一机两泵扩大单元制模式，主张在提高两台五成容量的循环水泵基础上，在冬季运行一台、夏季运行两台;又如一机三泵模式，则主张提供三台 3.3 成容量的循环泵，随后在冬季运行一台、春季运行两台、夏季则运行三台。在此期间，技术人员的核心使命，则是依照以往运行操控经验和现场环境温度等，进行循环水泵运行台数灵活性调整，为了换取更多的经济性效果，还要求这类人员不断提升个人的操作和判断技能，避免出现任何随机亦或是盲目性的处理行为。第二，循环水泵转速的调节。在针对大功率循环水泵转速改变过程中，主要会沿用到变极和变频两类调速方法，最近阶段，变频调速发展速率飞快，主张借助供给电动机的供电频率调整途径，来令电机的转速和负载转速等快速变化，进一步彰显出运行效率高、调试范畴宽阔、精准度高、调速过程平稳、无级变速等种种优势。而循环水泵的流量和转速的一次方、压力和转速的平方、功率和转速的三次方等分别维持正比例关系，当技术人员想要透过转速降低来减少流量时，当下消耗的功率也会同时降低很多。第三，循环水泵导叶与叶片的安装角度调节。可调叶片循环水泵包含动叶和静叶可调、有级和无级等各类形式，其中静叶可调循环水泵过往使用频率较高，原因在于其主张配合人工进行控制的基础上，能够依照各类季节和运行工况特征等，在停泵后人工调叶，不过因为其间操作工序过于复杂，最终获取的节能成效并不是十分理想。至于动叶无级可调叶泵，在经过专门的全自动调叶软件支持控制后，就可以保证在不停泵的情况下合理调整叶片角度、循环水泵的流量、扬程参数等等，从而令循环水泵可以适應机组的一系列工况、运行过程变得更加经济可靠，既可以凸显出应有的节能特征，又能够适应电厂循环水系统无人值班的全新管理趋势。归结来讲，经过动叶可调循环水泵和传统的固定叶循环水泵对比之后发现，前者的制造技术明显存在更大的挑战难度，同时还会消耗较多的成本费用。

结束语

在冷端系统优化设计中，相关人员要分别从节能、节水和节约成本角度出发，确定优化设计点，以使系统在发挥功能同时达到节约环保目的。在冷端系统优化设计中，相关人员需要考虑具体的实例概况以及优化要求，如此冷端系统才会与汽轮机相匹配。在设计中，可能会遇到技术或其他方面的问题，相关人员还要重点解决这些问题，使其不会影响冷端节能情况。

参考文献：

[1] 霍光明，徐楠，陈娟，侯站民，曹丹.火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化分析[J].中国新技术新产品，2016（10）：72-73.

[2] 雷雯静.解析火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化[J].企业技术开发 ，2016，34（26）：100-101.