凝汽式汽轮机冷端系统的运行优化问题分析

范世安

摘 要：本文针对凝汽式汽轮机冷端系统运行优化进行了研究，希望能够为凝汽式汽轮机冷端系统运行优化工作人员提供一定的帮助。

关键词：凝汽式汽轮机；冷端系统；运行优化

中图分类号：TK264 文献标识码：A

一、前言

目前，我国对于凝汽式汽轮机冷端系统的运行优化，通常是在给定的冷却水进水温度以及汽轮机负荷的条件下，调节冷却水量，使循环水泵功耗增量和汽轮机功率增量之间的差值最大化来实现的，该种研究方法具有一定的片面性，仅仅考虑了循环水泵功耗和汽轮机功率的变化，并没有考虑水资源的消耗以及对大气、河流等造成的热污染问题，这种运行优化方式违背了当今社会节约、环保的发展理念。因此，在“竞价上网”、“厂网分开”的电力行业运行机制下，如何提高凝汽式汽轮机冷端系统的经济型和低污染性，对电厂来说具有非常重要的现实意义。

二、凝汽式汽轮机冷端系统的运行优化

1实例概况

文章以某电厂为例，该电厂600MW机组凝汽式汽轮机冷端系统，凝汽器型号为N-36800-1型，汽轮机型号为N600-24.2/566/566型，2台80LKXA-31型定速闭式循环水泵，冷却水的供水方式为开式供水。通过对该凝汽式汽轮机冷端系统进行运行优化，取得了良好的实践效果，确定了凝汽式蒸汽机的最佳冷却水流量和最佳真空，冷却水量改变了汽轮机的净收益，同时还降低了热污染费用，保证冷端运行得到了真正意义上的经济效益和环境效益最大化，为实现凝汽式汽轮机冷端系统的低耗水量、低污染运行奠定了坚实的基础。

2凝汽式汽轮机冷端系统的运行优化分析

2.1确定最佳循环水流量

循环冷却水系统的作用是为凝汽式汽轮机供给循环冷却水，并且在凝汽器吸收热量的过程中，能够将汽轮机低压缸排出的汽凝结成水重新进入到加热器中，然后再进入到锅炉中实现蒸汽水循环利用。凝汽式汽轮机正常运行状况下，当负荷确定时，汽轮机的排汽量也就确定了。但是，当地气温、自然条件等会影响循环水入口的温度，因此凝汽式汽轮机冷端系统循环水流量的确定应该根据不同地区以及当地的温度进行确定。当确定了上述两个条件之后，最佳循环水流量的计算方法表示为：改变凝汽式汽轮机的排汽量，循环水的温度也随着发生变化，记录循环水流量、温度差以及吸收的热量，然后根据公式计算出凝汽式汽轮机的饱和温度以及凝汽器压力。循环水流量能够对凝汽式汽轮机真空造成影响，增加循环水泵的流量会导致功率增大，机组处力也随着增加，当水流量增大至某个临界值时，机组出力功率与循环水泵的功耗相同，在此之前两者的差值会出现一个最大值，循环水泵叶片的角度是可调节的，通过调节叶片的角度能够对进水量进行调节。循环水流量不仅会对凝汽式汽轮机冷端系统的输出功率以及能源消耗造成影响，同时在运行的过程中还会消耗生产的点亮，因此通过确定最佳循环水流量，对于提高整个电厂的发电效率、能源损耗等具有非常重要的现实意义。此外，当确定最佳循环水流量之后，如何进行该循环水流量的供应是当务之急，主要是因为目前凝汽式汽轮机的循环水泵通常采用定速运行的方式，并不能够精确的实现最优化的运行，为了解决这种问题，应该采用多台循环水泵组合的方式，保证循环水流量尽可能的接近最佳循环水流量，这样能够有效的提高整个机组的运行效率和经济性。

2.2确定凝汽器最佳真空

凝汽器是凝汽式汽轮机冷端系统的重要组成部分，凝汽器的真空主要指的是直接将机组工作和放热设施联系起来，由于凝汽器中压力的大小对汽轮机组的做功和汽轮机组的可调节性、安全性等具有直接的关系，因此需要确定凝汽器的最佳真空。通过增加凝汽器的真空能够增大机组的功率，通过一系列的试验和计算，凝汽器的真空并不是越高越高，而是应该确定某个最佳值，想要提高凝汽器的真空应该从以下几个方面入手：首先，循环水与水蒸汽在凝汽器中相遇，进行蒸汽，循环水流量的大小会对凝汽器真空造成一定的影响，增加循环水泵的流量会导致功率增加，但是增加流量时会导致机组出力随着增大，并且流量增加时，机组出力更多，当循环水流量达到某一临界值时，机组出力功率和循环水泵的功耗相同，在此之前会出现一个最大的差值，通过调节循环水泵叶片的角度能够改变进水量；当机组功率输出和循环谁笨消耗功率差值最大时，整体输出也最大，也就是说当改变循环水量，循环水泵功率的增加值和机组电功率增加值之间的差值最大时，对应的真空即为最佳真空。此外，为了保证凝汽器的最佳真空，还应该进行备用真空泵启停优化，当凝汽器在运行的过程中，真空出现下降的问题，如何启动备用真空泵进行真空补充，应该根据备用泵的净收益进行，即当启动备用真空泵后，提高真空消耗的电功率不能超过真空泵消耗的功率，只有这样启动备用泵才是经济、合理的，否则不能启动备用真空泵。对于真空升高后是否停止备用真空泵的判断方法与上述方法类似，当真空泵消耗的功率超过真空降低而减少的功率时，停止备用真空泵。

2.3水资源使用费和冷却水热污染费用的确定，以及考虑两种费用之后的凝汽式汽轮机净收益。水资源使用费以及冷却水热污染的环保收费与冷却水量具有直接的关系，应该根据当地政府部门以及规定进行计算。考虑了两种费用之后的凝汽式汽轮机的净收益ΔWnet表示为：ΔWnet=ΔCt-ΔCp-ΔCw。其中，ΔCw表示水资源使用费以及冷却水污染的环保费用；ΔCp表示拖动循环水泵的电动机损耗增加的费用；ΔCt表示凝汽式汽轮机功率增加的收益。

结语

总而言之，凝汽式汽轮机冷端系统是电厂的重要组成部分，其运行的安全性、经济性对电厂的正常运行和可持续发展具有至关重要的作用。因此，凝汽式汽轮机冷端系统的运行，除了确定凝汽器的最佳冷却水流量和最佳真空等传统的因素，还应该考虑冷却水资源使用费用以及冷却水的热污染费用，这样能够保证凝汽式汽轮机冷端运行实现真正意义上的经济效益和社会效益最大化。

参考文献

[1]马立恒，王运民.火电厂凝汽式汽轮机冷端系统运行优化研究[J].汽轮机技术，2010，52（02）：137-138.

[2]莫润锦，尹文文，张慧娥.电厂汽轮机冷端湿冷系统运行优化[J].河南科技，2014（08）：114.

[3]张治.电厂汽轮机冷端系统运行优化研究[J].科技传播，2014（06）：63-64.