汽轮机辅机运行优化和节能技术探讨

摘要：随着火力发电机组的不断发展，汽轮机组在设计和制造上的技术不断的完善与进步，汽轮机组的经济性受到人们广泛重视。因此，如何对现有的机组进行运行优化设计，通过合理的运行方式，在保证火力发电机组安全运行的前提下，寻求最为经济的运行工况，这已经成为电力行业继续发展壮大下去的不变趋势。而汽轮机辅机系统的运行状况对汽轮机系统有着重要的影响，无论在安全性还是经济性上都是不容忽视的因素，故而如何通过对汽轮机辅机系统的运行进行优化，进一步提升汽轮机系统的运行安全性和经济性则是目前继续探讨的关键所在。

关键词：汽轮机;辅机系统;运行优化;节能

汽轮机组的优化方式是一项庞大而又复杂的工作，从其设计、制造、安装、运行工况等的各个环节上，都可以着手进行优化。而针对目前企业来讲，最为合适的方法即是在运行工况上进行合理的优化，使其具有经济的运行方式。这主要是取决于实际运行状态和理想运行状态的匹配程度，在正常工作时，汽轮机组的各个参数都保持在额定功率范围内，很难对整体进行优化，但是当发生意外状况时，很容易发生安全事故，因此对汽轮机组的运行优化需要进行严密的论证和实时监视，以此保证在安全性的前提下提高其经济性。总的来讲，在运行过程中可能产生的能量消耗和损失有两大类：其一是由于能量直接逃逸造成的损失，例如换热器的自身散热，蒸汽泄漏，冷凝器效果不佳等，导致运行时需要额外能量补充来平衡逃逸能量。其二是由于额外能量做功导致的能量流失，例如传热性能不佳、蒸汽阻力过大、冷凝水阻力过大等。需要额外能量来抵抗因工况不佳产生的阻力。这些都会引起汽轮机经济性能的降低，甚至会引起安全性的不稳定。

1.凝汽器系统

辅机系统中的凝汽器普遍存在真空度低、密封性差等问题，使电煤消耗率增加。因此，对凝汽器的真空系统进行优化，保证在其他工况不变的情况下，每提高1%的真空度，可见通过优化凝汽器的真空系统可以有效的提高机组的经济性。治理真空度的方法就是检漏、包括有停机水压检漏和运行中的示踪气体检漏。工作要求和方法并不复杂，关键在于细致认真的排查漏点、根据漏点的大小和部位进行反反复复多次的检漏。在严格堵漏后，可以有效的提高凝汽器的真空度，以此来提高机组的经济运行性。

凝汽器的热负荷问题也是汽轮机工况恶化的主要原因之一，过高的热负荷会导致冷却水温大幅增加，传热器两段温差急剧增加使机组真空度降低。这也是影响机组经济性的因素。通常热负荷增加有两个因素：其一是机组低压缸压入凝汽器的热流量增加，其二是疏水系统漏水导致。同时凝汽器的清洁度也会因传热不稳定加速能量消耗。

为了降低这些因素导致的能耗升高，要选用合理的密封结构控制好升降负荷率，特别在控制开机、停机的过程中要降低机组震动，调整合适的汽封间隙来保证流通率的稳定性。对疏水系统进行优化改造，消除内部漏水的问题，通过调整加热器的水位保护器和调节阀来保证正常的加热器疏水。

2.给水加热器

目前给水加热器的问题存在于端差呈现出无规律状态，对于同样配置的机组和加热器其性能差异很大。这也说明了在相同的工况条件下，加热器端差的增加与壳侧水位有着必然的联系，如果壳侧水位过高会导致有效传热面积减少，在加热器中能量吸收则会减少，降低了给水温度，使得加热器给水端差增大。如果壳侧水位降低，则不能浸没疏水冷却端口，则加热蒸汽就会进去疏水段，导致疏水段的冷却作用失效。

为了保持回热加热器的热力性能，壳侧不凝结气体需要及时排放，为了有效排放需要确定一个合理的流向。在加热器内部通常设置有放空管，通过放空管中的孔板来控制气体排放量，放空系统不能逐级串联，否则会导致压力低的加热器中气体浓缩影响传热性能。由不同额定压力的加热器引出的排放管也不能连接到一起，否则会引起气体回流问题，并要保证放空管路的通畅。

例如：某电厂的供热就高压加热器进行水位优化调整，水位设定值从120mm变成20mm，给水端差从0.99℃变为﹣0.04℃，有效减少了0.02%的煤耗;将疏水端差从3.28℃变为6.68℃，增加了0.003%的煤耗;综合各方面因素后，该加热器的煤耗降低了0.017%，折合成电能为0.056g/kw·h，节能效果明显。

3.循环水系统及凝结泵系统

循环水系统通常存在的问题是流量不足、设计阻力偏小、扬程选择不恰当导致泵效率偏低，这也是影响机组运行经济性的因素之一。造成循环水流量偏低的原因有多种，因依据不同的原因作出选择性优化。目前一般600MW大容量机组的循环水配备采用单元制运行，各个单元之间通过连通管链接，可以单独的使用配套水泵来运行，又可以通过连通管有效的分配机组的循环水泵数量和循环水量。通常情况下为了节能优化，对循环水泵的改进主要有以下三个方面：一是提高循环水泵的工作效率，二是增加循环水泵的有效流量，三是适当降低循环水泵的扬程。针对这三个方面可以通过车削其叶轮外径、更换大叶轮、变频或是调速电机控制循环水泵工况来实现。

凝结水泵也会出现同样的问题，通常凝结水泵的扬程偏高是影响机组经济效能的因素之一，凝结水在通过加热器进入到除氧器后，除氧器一般的最大工作压力约为0.8MPa，进入除氧器的凝结水最大的工作压力约为1.2MPa。凝结泵将凝结水送入到除氧器中，通常需要2Mpa的压力即可，即使加上管道阻力和其他阻力因素的影响也不会偏离过大，而目前大多数凝水泵的泵头压力普遍为3Mpa或以上，这对于额外能量的消耗非常大，针对此应该通过上述的方式来对泵进行改造，满足其在适当的工况下工作，过多的余量只会导致经济性的降低，徒增成本。

例如：某电厂对300MW机组的真空泵运行方式进行的优化分析，将其工作的冷却水换为循环水。夏季工况运行时机组的循环水温度为31℃，优化前得真空泵工作液出口温度位45℃，而优化后则仅为35℃;同时，循环冷却水出口温度也比优化前略有下降，真空泵的耗功与凝汽器的压力则比优化前有显著下降，取得显著节能效果。

4.抽气设备

对于大型机组来讲抽气设备一般是循环水真空泵，这类型的真空泵内泵液的工作温度一般都低于常温，故而在实际的运行过程中的实际温度会远高于额定温度，根据真空泵的特性如果工作液的温度上升10度，真空度要下降20%。其工作液的温度高是因为真空泵冷却水温度高，造成真空泵抽真空能力下降，这会导致真空度不足引起的能量损耗。

对真空泵的优化措施是：通过采用地下水、冷却水等低温的水对工作液进行冷却以提高真空泵的抽真空能力，还可以改善凝汽器换热问题，提高凝汽器的真空度。将换热过后的出水排入到循环水系统中相当于补充循环水消耗量，不会浪费水资源。该方式对射水抽气器同样有效果，用低温的工业用水作为射水抽气器的工作用水，改变其水循环系统利用直流系统可以有效的提高抽气器的效率和出力;设法降低射水抽气器的冷却水也能起到相同的效果。

5.给水泵运行优化分析

给水泵的耗电量极大，是电厂能耗最大的辅机之一，直接影响到了汽轮机辅机的运行经济性。在机组负荷一定时，给水泵的耗电量与主汽压力有关，主汽压力小则给水泵耗电量小。为起到良好的节能效果，笔者认为在给水泵的运行优化上可以采用如下方式：就是在主汽轮机滑压运行模式下，最大限度的开大给水调节阀开度，给水泵则通过自动调节转速系统来适应给水系统的阻力和流量要求，有效减少给水调节阀的流量损伤，降低主汽的压力，减少给水泵耗电量。例如：某电厂137.5MW机组电动给水泵通过优化分析，在负荷为85MW实现滑压运行，与定压运行相比，无论是在主蒸汽压力、给水泵出口压力、给水泵处理流量，还是在给水泵转速以及给水泵电功耗上，滑压运行的功耗均较低，能节省约520kW的电功率，取得显著节能效果。

6.结语

随着我国的大型火力发电机组的增加和不断投入使用，大部分的煤炭能源将用来维持发电。通过对汽轮机主要辅机的运行优化，寻求最具有安全性和经济性的运行方式来提高辅机设备的效率和能量转化率，提升总体的发电能力，降低成本，节约能源。本文针对目前大型火力发电机组辅机的主要设备系统的运行方式分析，提出对火力发电机组节能措施，提高机组的运行效率具有一定的积极作用和意义，值得参考。

参考文献：

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[2]杨焱洲.节能对标管理在汽轮机最优运行中的应用探讨[J].河南科技.2013（8）.

[3]董信照.电厂汽轮机组辅机优化最佳运行方式[J].中国新技术新产品.2014（4）.

作者简介：刘振盛（1979.3-），男，宁夏银川市人，大专学历，工程师，研究方向：电力工程。