浅谈火力发电厂汽机辅机优化经济运行

刘志东

摘要：在竞争日益激烈的形势下，火力发电厂的运行更需釆用精细化管理，为企业获取更高的经济效益。本文針对火力发电厂汽机辅机的节能与增效方面进行探讨，在保证火力发电厂机组安全运行的前提下，分析研究汽机辅机的运行现状，并对火力发电厂机组优化运行提出了相关方案，以便机组获得优化运行方式。

Abstract： In the increasingly competitive situation， the operation of thermal power plants needs to use refined management to obtain higher economic benefits for enterprises. In this paper， the energy saving and efficiency enhancement of the auxiliary equipment of the coal-fired power plant are discussed. Under the premise of ensuring the safe operation of the thermal power plant， the operation status of the auxiliary machine of the steam turbine is analyzed and studied， and relevant schemes for the optimal operation of the thermal power plant are proposed， in order to get the optimal operation way of the unit.

关键词：火力发电厂;汽轮机;辅机;经济运行

Key words： thermal power plant;steam turbine;auxiliary machine;economic operation

中图分类号：TM6                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）31-0104-03

0  引言

由于我国地大物博、能源相对紧张，能源人均占有量低，因此需要高度重视能源节约问题。当前，我国正处于经济高速发展阶段，而发电企业作为我国最基本的能源工业，对经济发展有着非常重要的意义。我国火力发电厂与其他发达国家相比，投入成本较高，能源浪费现象也比较多，这对火力发电厂的生产效率造成了一定的影响，同时，也会导致发电成本的上涨，进而影响到各行各业的进一步发展，所以，电厂应采取积极有效的措施，尽量降低发电成本，并要想尽一切办法使火力发电厂汽机辅机最大限度的节能降耗，实现优化经济运行。

1  火力发电厂的生产流程与主要构成

1.1 燃煤火电厂的生产过程

火力发电厂通常简称为火电厂，其生产原理基本上都是利用石油、天燃气、煤炭等能源的化学能转换电能的过程。这里以火电厂煤炭为例，首先通过磨煤机将原煤磨成煤粉，经热空气携带将磨碎的煤粉通过排粉风机送入锅炉内燃烧，而燃烧后所形成的热烟气被送入烟道尾部释放能量。除尘装置，将煤炭燃烧之后产生的灰烬实现分离，在借助引风机的作用下能够从烟囱中排出，在煤炭燃烧时助燃空气需要通过送风机使其到达预热装置中，而热空气就是利用热烟气加热而成的。

1.2 火电的成本组成

主要涉及以下几点：首先折旧成本，折旧成本主要是指建厂总投资生成的成本。而降低折旧成本的关键性的问题，主要体现在，大幅度的降低火电厂整体动态投资费用，与此同时，为确保线损率低的同时还需要注意合理控制发电设备的运行时间，如能有效的控制设备运转时间，那么电厂设备将会延长使用寿命，进而设备的折旧年限也得到相应的延长。其次，是火电厂燃煤成本。火电厂使用燃煤质量的优劣直接影响到锅炉设备的工作性能，而且会对整个汽机机组的安全运行效率造成一定的影响。如能使用品质等各方面良好的燃煤，会有效的提升机组的运行效率，而发电成本也会因此有所下降，然而实际应用中，品质较好的燃煤价格要比普通煤高很多，燃煤质量的优劣对于火电厂的发电成本会造成多方面的影响。还有，就是火电厂设备运行维护成本。这种运行维护成本，主要针对火电厂在设备正常运行当中所产生的材料费、水电费以及工人的工资福利等方面的费用。再有，就是火电厂的财务成本。所谓财务成本，主要指火电厂正常运营期间所产生的流动债务利息偿还费用以及长期因工作所需而产生的接待费用。

2  辅机的经济运行

要想保证火电厂汽轮发电机汽轮发电机组安全性，经济性，需要从机组的设计安装运行的多个角度进行严格质量把控，其中任何一个环节出现问题，都会影响到整个机组的节能潜力。汽轮机组运行的经济性在很大程度上取决于汽轮机实际运行状况。当汽轮机处于正常运行条件下各参数可保持一定范围内，这对于确保机组实现经济运行是十分重要的，同时在运行过程中一旦某些数据参数超出额定范围，将不利于汽轮机组正常运行，因此在汽轮机组处于运行期间，一定要严密监测各个环节，并给以适时的调节，能够确保汽轮机实行安全运行，同时汽轮机组在运行中的机械性是与设备质量性能具有一定联系的，同时，还与其实际运行情况，辅助设备实际情况具有联系，辅助设备的经济性在整个机组运行经济性中具有十分重要，作用，也是确保机组安全、稳定运行过程中不可或缺的重要组成部分。

3  火电厂在经济运行存在的弊端

火电厂运营是一种能源转换系统，其转换率主要受到电站使用工艺方法以及汽轮机组性能，辅助设备性能等影响，此外还与锅炉实际运行状态汽轮机组，发电机组运行情况具有紧密联系，当发电机组投入正常使用之后，机组的工艺结构和主要设备已基本确定。这种状况下，合理的设备管理，以及实现设备经济运行，对于提高能源转换来说是十分重要的，主要表现于火电厂所有设备在运行中处于最佳工作状态和经济指标，机组处于满负荷状态运行和经济性符合标准，是两个不同的概念。因此，在实际工作中，应认真做好定量化分析工作，建立并完善汽轮主机和辅机等相关设备经济运行模板，使整个机组运行完全建立在经济运行标准范围之内，这一环节也是机组经济运行管理中需首先解决的问题之一。火电厂的发电机组属于大工业体系，在运行中需要借助汽轮机主机和多个辅机以实现良好协调性，还需科学合理的调配各种设备之间的工作参数，只有这样才能从根本上优化机组的经济运行，而单个设备的经济性是整个机组经济运行的基础，只有将机组运行的整体经济性得到提高，其才能真正实现利益最大化的工作目标。因此创建汽轮机主机和辅机机组安全运行对于整个火电厂运行来说是十分重要的。由于不同发电站运行方式不同，比如对于发电机组，辅机等各种设备来说，其构成和性能要求不同，设备运行参数也存在差异。近年来，人们逐渐认识到火电厂对于相关设备与经济运行模式没有统一通用的标准。

4  给水泵优化

电厂给水泵按照其运行方式，可将其分为两种即定速和变速的水泵，在采用定速的水泵运行过程中主要依靠锅炉调节水阀门，该调节方式在实际操作中存在一定缺陷，比如当机组处于低负荷运行时，此时会产生较大的阀门节流损耗，而相对来看变速给水泵运行过程中是依靠平移泵和变速曲线来实现的。将其和定速水泵相比较，变速水泵具有诸多优势，具体表现为，水泵进行给水时，无需阀门的调节就可实现节流的目的，特别是机组处于低负荷运转时，节能效果更加明显。

给水泵优化运行需要结合给水泵的具体使用情况，结合单台给水泵所具有的最大余量等特征，在机组进行负荷运转条件下能够对气动电动给水泵进行不同试验，同时应当严格按照有关标准对给水泵运行情况进行分析，进而确定需要采用哪种机器运行方法，进一步提高整个火电厂汽轮机辅机运行经济性。从目前整个基础运行条件来看，汽动给水泵为备用运行水泵时，此时该水泵需要在长期运行中处于热备用状态，转速达到3000转每分钟，进而能够保证水泵在循环过程中拥有足够流量，同时这种备用泵还会产生较大蒸汽流量损耗，进而会使整个机组在运行过程中的消耗量增加，因此当机组处于低负荷状态运行过程中应当选择单泵运行的方式，采用单泵备用方式，相比使用一台主机，一台备用方式来看能够大大节约运行成本，同时需要注意的是由于无论是否驱动给水泵，即给水泵处于启动或停止状态都会给电厂带来一定的经济损失，因此仅依靠机组运行负荷变化，确定最终的给水泵运行未免太过于草率，操作人员应综合考虑机组负荷变化持续的时间而定，除此之外，还应根据给水泵的实际容量，来确定电动水泵的运行方式。

5  回热加热器优化

火电厂机组处于安全运行中，对于回热加热器各个部件均会参与整个运行过程，但在实际操作中回热加热器一旦出现故障时，将会出现一个或多个加热器切除的问题，尤其是在加热器旁路门阀没有关紧时，极易造成加热器内部出现渗漏现象，进而产生一定程度的泄漏，如果没有及时处理，这种泄漏现象会给整个机组运行带来严重后果，具体体现在以下几点：①当高压加热器被切除之后，来自给水泵的水温会显著低于正常条件下的水温现值，在短时间内使水循环的吸热量显著降低，从一定程度上降低循环效率，但切除低压加热器之后，这种情况下会给凝结水泵运转带来不同影响，进而增加机组的标准煤耗量。②比如当加热器旁路出现泄漏时，随着泄漏量增加会逐渐降低设备的经济性能，同时相对小旁路泄露来说，大旁路泄露问题较为严重。③当加热器选择疏水泵的切换方式时，如果疏水装备不具备的情况下，疏水泵一旦发生故障，疏水将会自动流入抽汽加热器中，同时由于存在输水泵故障问题会导致部分的水进入排气器中，无论对于输水切换或故障发生来说都会从一定程度上影响火电厂机组的优化运行效率。

火电厂汽轮机组中抽气的压力级别各有不同，并且不同级别的压力表现出的功能也存在差异，当压力越大时，其相应的功能级别影响增加，回收加热器抽屉压力较低，通常汽轮机处于长期运行过程中时，需要逐渐提升压力以提高起抽汽性能，回热加热器系统对于火电厂机组经济运行造成的影响主要体现在端差方面。回热加热器存在端差范畴则该指标也是确保机组实现安全运行的关键环节，一旦回热加热器端差处于递增状态，即上端为递增时，此时会降低出水温度，进而缩减自身抽汽量，而对于压力较高的回热加热器来说其抽汽量会增加。然而当回热加热器下端的端差出现递增现象时，其产生的影响是与上端情况相反的，因此要想使回热加热器能够处于最佳运行状态，需要确保回热加热器端差能够保持在一定范围内，通过实践我们发现，导致回热加热器出现较大端差变化是受到多种因素影响的。如回热加热器上端端差出现递增现象时，会使回热传热面存在结垢进而增加热阻力，同时由于透气侧密封性不够，部分空气渗入，此外由于阀门故障而导致巯水位偏高，总之，影响因素很多，所以，作为工作人员需要认真检查排除影响设备运行的多种因素，尽可能使回热加热器端差变化能够有效控制在某一范围内，确保汽机辅机实现安全以及经济性运行。

6  循环水泵的优化运行

通常凝汽器压力在机组处于冷却温度或者负荷条件下时，会随其循环使流量增加而增加，同时循环水流量的变化也是与循环水泵的功耗、流量递增、机组出力增大等有着密切的关系，同时因此对于汽机辅机优化运行调整时，可以依据循环水泵的实际数量设计相应的运行方式形成水泵功耗和机组出力均处于最大值时，凝汽器运行压力也处于压力最佳背壓状态，而此时的循环水泵也处于最佳运行状态。实际工作中，火电机组配置的水泵台数是有限的，一般来说，火电厂循环系统多釆用母管制系统，大型的机组运行一般都由三台循环水泵同时向母管供水，各循环泵都有前后进出口阀门设置，而各台水泵之间又有联络阀进行连接，设备正常运行时，只有两台水泵协同运行，而有一台作为备用。通常会由于运行泵和备用泵组合方式的不固定，甚至运行当中水泵的运行方式有所改变，都会引起水泵功耗量的增加。一般情况下，汽轮机组运行时的排气量是由外界负荷来决定的，属于不可调节的。所以，要想控制冷却水温的升高，最简单的办法就是有效的控制冷却水量。而冷却水量决定于循环泵的容量和实际运行台数。当冷却水量有所增加时，排汽压力会降低，这样，汽轮机的功耗有所增加。所以要通过较为精确的试验，对不同水泵运行方式之下，凝汽器的不同性能、水泵的具体功耗、机组出力增加等方面进行分别检测，并结合水泵循环水温变化和机组的负荷，最终确定循环水泵的优化运行方式。

7  空冷凝汽器真空抽气系统

火电机组凝汽机主要是在汽轮机处于运行情况下，将排出的蒸汽凝结，能够为锅炉实现二次使用，在排汽位置能够利用抽汽设备使其处于真空状态，凝汽器内部真空是确保机组实现安全运行的关键条件，因此作为真空抽气系统来说也是发电机组安全运行的重点部位。无论开启或停止，甚至火电机组正常运行状态下，凝汽器必须充分利用如抽气设备，使其内部一直保持真空状态。

目前，绝大多数火电厂使用的抽气设备为喷射式的。这种喷射式这种喷射式抽气设备，根据其使用限制，可将其分为两种，分别是射水和射汽抽汽器，这两种抽汽器类型存在较大差异，主要为前者采用压力差的方式实现真空抽取，而后者是利用压力蒸汽的方式来实现真空，从原理上两者之相似的，然而部分火电厂使用水环真空泵的方式，从抽汽器类型来看，采用真空泵是比较合适的，启动真空泵之后由于低真空抽取力相比抽汽机来说要好，能够显著缩短设备启动时间，当设备处于运行状态时，相对抽汽机来说，真空泵消耗功率能够缩短60%。此外真空泵相比汽水损耗率来说要显著减小，机械化运行水平高，然而也存在一些问题：比如火电厂在前期真空泵投资力度上比较大，成本高，在处理能力上相比抽汽器来说受限制，当存在真空泵出现泄漏时，很容易出现设备过载运行的情况，进而影响最终整体真空系统的安全运行。在实际应用中射水抽汽器的应用显著优势，相对来看投资成本较低，而且结构设计简单，性能稳定，因此目前已经被火电厂广泛使用，然而由于射水抽汽器在运行过程中的成本高，存在较多的水资源浪费，同时在运行中还需要搭配射水泵辅助运行，这种情况下也会显著增加火电厂的维护成本，尤其对于水资源相对比较缺乏的地区，可以采用其他的方式。总之，火电厂在选择抽气设备时，应从严格认真分析该电厂所处地理环境的实际情况出发，挑选出最佳抽气设备，确保抽气设备达到优化经济运行的状态。

8  加强汽机辅机运行小指标竞赛管控

火电厂真空及疏放水系统安全经济运行对机组经济运行提升有较大促进作用。夏季加强汽机空冷翅片高、低压冲洗管控，夏季空冷喷淋用水管控、空冷散热器喷淋喷头检查治理。针对以上情况下发除盐水补水措施及夏季空冷风机冷端优化运行措施，努力提高机组真空。加强机组各疏水系统阀门内漏治理，合理控制机组各加热器水位，提高换热器热效率。采暖季根据气温情况分时段调整机组各采暖系统温度调整，降低机组热耗率。定期排查机组各疏水系统阀门内漏排查及治理，根据采暖疏水水质化验情况及时回收采暖系统疏水，合理控制机组启停机系统冲洗用水，降低机组除盐水补水率，将上述真空、除盐水补水、热耗率、汽耗率等经济指标全部以小指标竞赛为载体加强管控且效果显著。

9  小结

在社会经济高速发展及能源紧缺的大环境下，做好火力发电厂的经济运行是相当有必要的。在发电厂汽机辅机运行过程中，在保证生产高效率的同时，还应保证能源的节约。总之，火力发电厂的汽轮机组是一个具有高效整体结构，而且运行过程较为复杂，需要有一系列的辅机一同运行，所以，未来电力行业内相关工作人员应本着深入研究，不斷创新的精神，使火电厂汽机辅机达到优化经济运行的最佳效果。

参考文献：

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