解析火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化

雷雯静

摘 要：国内的凝汽式汽轮机在冷端系统的运行还存在着一些问题，这些问题不仅会影响发电的效率，同时还会浪费很多能源。文章对电厂的凝汽式汽轮机进行分析，针对凝汽式汽轮机在冷端运行上的问题进行分析，主要包括凝汽器的最佳真空和最佳冷却水量问题，通过对这两方面内容的优化处理，从而提高凝汽式汽轮机冷端运行的工作效率。

关键词：火电厂；凝汽式汽轮机；冷端运行

中图分类号：TK264.11 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0100-02

在对凝汽式汽轮机冷端运行进行研究时，一定要先把汽轮机的负荷，以及冷却水的进水温度确定后，再对其最佳的真空值进行研究，这是一种通过控制变化量，而研究其中一个变量的方法，而且通过多年的实践证明，这种方法的研究效果非常好，可以准确的分析出问题的原因，下面就对其做进一步的分析。

1 优化汽轮机冷端运行的方法

1.1 凝汽器的最佳真空以及最佳冷却水量的概况

在实际运行中，无论在设计的角度还是在运行的角度看，其真空状态不是越高越好。当冷却水入口的温度，以及蒸汽负荷在相应的条件下，只有通过增加冷却水的流量，才可以增加凝汽器的真空度，也就是要想提高凝汽器的真空度，就必须通过提高循环水泵的耗功费用，冷却水水资源的使用费用，还有冷却水的热污染环保费用的实际支出作为代价。最佳的真空位置和冷却水的流量位置，它们之间存在一定的关系，如图1所示。

在汽轮机运行工作中，如果排汽量Dc在不变的情况下，冷却水的入口温度tw1也保持一个固定值时，从中选择一个最初的冷却水量，那么从而就会得到一个初始的凝汽器压力，其可以有效的增加冷却的进水量，在同样的条件下，如果凝汽器里面的压力降低了，那么汽轮机的功率也就会增加，进而可以让收益的数值增加$Ct。

如果对循环水泵的耗功支出进行拖动处理，也能够增加$Cp的数值，与此同时，水资源的使用费用和冷却水在热污染方面的环保费用会同时增加，通过有关人士的认真分析，它们之间的关系可以用公式$wnet=$Ct-$Cp-$Cw来进行计算，那么通过计算分析，增加冷却水量的净收益值就是$wnet=$Ct-$Cp-$Cw。$wnet的值是会随着冷却水量Dw的增加而增加，达到a点时就是它的最大值，而在以后又开始呈现一个下降的趋势。

1.2 最佳的真空和最佳冷却水量的确定

要想对凝汽器在最佳真空和最佳冷却水量数值进行确定时，就必须对其压力进行计算。首先来分析凝汽器的饱和温度，凝汽式的汽轮机在正常的使用中，汽轮机相关的排汽压力和排汽温度是存在一定的关系，实际中凝汽器内的蒸汽压力，可以根据它所对应的饱和温度来进行确定，而饱和的温度tc又可以用tc= tw1+$t+Dt进行计算，在这个式子中，tw1是冷却水在进入后水的实际温度值，而$t是冷却水所提升的温度值，在$t=tw2-tw1中，Dt是凝汽器在传热过程中所产的的端差值，e，Dt=tc-tw2中，冷却水的进水端的温度tw1和环境的温度有关系，如果针对直流的供水系统而言，这个数值直接等于环境中冷却水的温度。而如果针对循环供水的系统，这个数值就直接等于冷却塔位置的出口水的温度值。通过凝汽器的热平衡原理，就可以得到冷却水在凝汽器内所升高的温度值，

因为在公式$t=525 m中，m是凝汽器的冷却倍率，而m=DwDc中的Dw，是冷却水的流量值，Dc是其中的排汽量，Dt是凝汽器中的传热温差，再通过Dt：Dt=$teKAc4 187Dw-1计算出单压凝汽器饱和温度，如果是计算双压凝汽器的温度，就必须对汽轮机在双背压运行情况的凝汽器进行分析。

1.3 汽轮机功率和凝汽器压力的关系

目前而言，要想确定汽轮机在背压方面的变化情况，必须对它的功率在增加过程中所产生的影响进行分析，在通常的情况下都是选择使用下面几种方法进行分析：主要有热力学的分析方法，还有热平衡方法，以及汽轮机的原理分析方法，还有效热降法和特性曲线拟合方法等。因为这种特性的曲线拟合方法不仅简捷和方便，而且计算的准确性和实用性都非常强等特点，所以在通常的情况下，都是根据制造厂家所提供的汽轮机所具有的特性曲线特征，然后在根据特性曲线拟合的方法，从而得到在不同的蒸汽负荷状态下，汽轮机的功率和排汽压力的关系，其关系式为Pt=f（pc）。

1.4 循环水泵耗功增量的确定

在对循环水泵的耗功进行计算时，可以通过Pp=QgDwH/3 600×1 000 GpGm来计算，在式中，Q代表了冷却水的密度值，单位是t/m3，而H则代表了循环水泵的总扬程，单位是m，Gp和Gm则分别代表了水泵的实际效率和电动机的效率值。水资源的应用费用和冷却水热污染的环保费用$Cw，将会直接和冷却水量的多少有关，具体的费用值需要根据当地政府有关部门的规定来进行确定，确定之后才可以进行计算。

1.5 凝汽器的最佳真空和最佳冷却水量的确定

在实际对冷凝水这两方面进行分析时，计算中其所设定的冷却水进水的温度tw1，和汽轮机在排汽量Dc的条件下，对冷却水量Dw的值进行改变，然后通过有关的公式可以分别算出汽轮机功率的增加量$Pt，还有循环水泵在耗功方面的增加量$Pp，以及水资源在使用中在热污染的环保方面的收费$Cw值。这样如果知道了汽轮机实际的功率增量$Pt数值，还有循环水泵在耗功方面的增量$Pp数值以后，就可以计算出汽轮机实际功率增量的收益$Ct值，以及拖动循环水泵在电动机耗功方面的增加量支出$Cp数值，从而就可以确定其最终的净收益值，可以根据公式：$wnet=$Ct-$Cp-$Cw，公中明显体现出了它们之间的关系，然后再根据上式中，相应的净收益在最大的情况下对应的真空数和冷却水量数，就可以计算出最佳的真空值和最佳的冷却水量值。这样在实际的计算分析中，就很容易通过选择不同冷却水进水的温度，还有不同的汽轮机排汽的总量，得出其所对应的工做情况下凝汽器的最佳真空值和最佳的冷却水量值，最终实现了对火电厂凝汽式汽轮机在冷端运行方面的优化工作。

如果循环水泵是变速而且可以进行调控的，就应该通过改变循环水泵的转速，或者是改变动叶在安装过程的角来，以此来改变循环的水量。如果循环泵的冷却水量不能够进行连续性的调节，或者是不能进行定速调节，在把循环水泵的使用台数改变之后，就不能确保所得冷却的水量，而只能是接近的最佳值。所以判定循环水泵的运行方式，是否是最优的运行方式，必须要根据$wnet值的大小来判断，当$wnet>0的情况下，就应该使用多泵方式运行，否则就必须使用单泵方式运行。

2 结 语

在对凝汽器的最佳真空值确定中，不仅要考虑传统的因素，同时还要考虑水资源在该地区的使用费用，以及冷却过程的热污染费用等，只有这样，才可以让汽轮机在冷端运行过程中，实现真正的经济收益最大化。

参考文献：

[1] 周兰欣，张学镭，陈素敏，等.凝汽器压力应达值的确定方法[J].汽轮机技术，2002，（3）.

[2] 赵斌，刘玲，张方兵.汽轮机冷端优化研究[J].热力透平，2007，（1）.