电厂汽轮机辅机的设计及运行优化研究

李谭领

摘 要 随着我国工业化和城市化进程不断加快，社会对电能的需求也显著增加，为了保证社会日益扩大的用电需求，在合理区间内扩大电厂数量和电厂规模的同时，更要保障现有电厂的稳定高效运行。在电厂集控运行中，汽轮机作为核心部件，其运行的安全性、稳定性和工作效率，会对电厂的发电效率和实际效益产生较大影响。

关键词 电厂汽轮机辅机;设计;运行优化

1电厂汽轮机部分辅机设计及实际优化方案

1.1 以凝汽设备为对象开展优化工作

凝汽设备是凝汽式汽轮发电机组一组很重要的设备。凝汽器的主要作用是在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空。将低压缸排出的蒸汽凝结成水，然后回收到给水系统进行循环利用。凝汽设备主要包括：凝汽器、真空泵（或抽汽器）、凝结水泵。影响凝汽器真空度的原因有很多：如循环水入口水温、凝汽器端差、循环水的温升、换热面积、冷却水量、蒸汽负荷、真空系统的严密性等。在设计阶段，凝汽器真空度的最佳选择设计。循环冷却水温取决于环境温度，相对稳定。蒸汽负荷是根据锅炉来汽及抽汽系统决定的，一般汽机及锅炉选好后，这些数值都是比较确定的数据。而当换热面积一定的情况下，只有增加冷却水量才能是提高凝汽器的真空度，冷却水量的增加会导致循环水泵的流量增大，则导致循环水泵的能耗增加。故设计阶段考虑的真空最佳数值，则是提高真空度可以使汽机能耗的减小与增加水量使循环水泵能耗的增加的比较最佳值。在运行阶段，提高凝汽器真空度的方式分析。在机组运行阶段，凝汽器真空度的缓慢及快速下降，则分析一下原因：

（1）真空系统严密性。真空系统不严密，导致空气从外部漏入，使系统内不饱和蒸汽量变多，真空度下降。具体表现出来的现象是：汽轮机的排汽温度与循冷却水出口的温差变大。

（2）循环水量减少或者暂时中断。循环水量减少会使冷却不及时，也会导致真空度下降。

（3）循环水的水温增高。循环水的水温是根据室外温度及冷却塔的冷却效果而改变，若电厂所在地区的气候温度升高或者冷却塔故障会导致冷却水温升高，进而导致真空度下降。

（4）真空泵或者射水抽气器故障。工业水水温升高，使抽气室压力升高，降低了抽气器的效率。

根据以上分析，在设计阶段要考虑好最佳的循环水量及冷却塔的冷却面积，要选取好换热的最佳端差，使我们设计的真空度为最佳。在设备采购阶段，要选取减少泄露真空，质量好点的设备。在运行阶段，真空系统的安全阀、法兰及疏水门等处要常检查，定期维修;夏季工况，可以补充冷却水方式及增加冷却塔的冷却风量，使循环水温增加的少些。循环水泵、冷却塔、真空泵等设备也要定期维护，做到少出故障，安全正常运行。

1.2 以高压加热器为对象开展优化工作

高压加热器是汽机热力循环系统最重要设备之一，它的工作原理是利用汽轮机的抽汽来加热进入锅炉的给水的温度。此设备和低压加热器及除氧器等设备构成了汽轮机的给水加热系统，它在系统中起到了换热器的作用。一般情况下，高压加热器设计为表面式换热器，蒸汽和水通过管板等介质来交换热量。高加设备若发生故障造成停运，则会使输送到锅炉的给水温度大大降低。锅炉内水的吸热量增加，水的蒸发量相对减少，热经济性降低，煤耗增加。蒸汽在锅炉中的加热度提高，引起过热蒸汽温度提高，会烧坏锅炉过热器。高加设备运行的好坏也直接影响汽轮机组的安全运行，高压加热器管束泄漏轻则影响汽轮机组跳闸，重则会发生汽轮机水击，对汽轮机设备造成损坏。高压加热器的损坏原因大部分是由于高加管束泄漏。而造成管束泄漏的原因有以下方面：

（1）机组运行时，暖管时间不充足。进入高加的给水与蒸汽对管束产生很大冲击力，管束两侧的温差对材质的屈服强度产生很大影响。冲击力的累加超过了管束材料的屈服强度，管束变形，造成了管束泄漏。

（2）给水中的溶氧量超标。溶氧量超标会对管束造成腐蚀，长时间运行。

（3）设备管束结垢，不及时清理，使管束应力变小，长时间运行造成管道泄漏。

针对以上问题，高压加热器优化运行措施如下：

（1）运行之前、停机之后要暖机，减少管束两侧端差的数值，减少管束两次的热冲击，缓解管道变形。

（2）运行中加强对给水水质的监督，严格控制给水的pH。

（3）及时清理水垢，通过大小修机会，增加对水垢的清理次數及化学清洗次数。长时间停运，要进行充氮保护。

1.3 以冷却塔为对象开展优化工作

冷却塔根据冷却介质分为空冷塔和湿冷塔。本文只讲空冷塔的优化设计。空冷塔的初始端差是影响空冷机组经济性运行最重要的指标之一。初始端差简称ITD，指热交换前空冷凝汽器入口设计点排汽温度与冷却空气入口设计点温度的差值。影响初始端差的因素有很多：厂址气象条件、空冷系统的总投资额度、不同排汽参数的汽机设备费与年少发电量的差值比较等。在设计阶段，应根据需要冷却的蒸汽量及热负荷、设计温度、海拔等温度，选择，初步选取几种不同ITD参数时的风扇数及冷却塔大小等参数，计算每种方案下的运行费用及投资费用，然后作对比，选取最佳方案[1]。

2电厂汽轮机辅机的技术改进措施

2.1 改进输送水体系

输送水体系对辅机的正常运作有着至关重要的影响，一旦输送水体系出现震荡等问题，便会导致水泵口出现崩裂，甚至是大量漏水的现象，对电厂造成了巨大的经济损失。这种问题的产生与输送水体系不合规格有着密切关系，改进方法为在凝气设备处直接安置与空气接触的输送水泵，这样便可有效的消除由于水泵冲撞而产生的震动情况。

2.2 进一步对输送水位调控力度进行加强

电厂汽轮机辅机在运行过程中，会受到输送水位高低的影响，所以为了更好地提高汽轮机辅机的工作效率，则需要根据实际情况来进行技术改进。在辅机工作过程中，其输送水位通常情况下会达不到预期的设计要求，从而导致输送水处的温度出现升高的情况，甚至还会有气流冲击问题的发生，所以需要对输送水位高度预期的设计进行降低，这样才能提高其灵活性，确保其操作范围的进一步扩大。同时还需要对其进行实验来确保方案的最优性。另外还需要对输送水位的支撑高度进行提高，这也会实现对输送水位调控力度的改进。

参考文献

[1] 王旋.对于火电厂大型汽轮机的安装与运作故障的分析[J].中国新技术新产品，2012（2）：120.