600MW火电机组冷端系统节能优化改造效果

李国粹

摘 要：汽轮发电机组是供电企业的重要设备，凝汽器系统是节能的重点部位，本文结合本单位的实际情况，对火电机组冷端系统的节能优化改造措施进行分析，介绍了几种节能优化方法，旨在给其他同类型的机组提供理论依据。

關键词：火电机组 火力发电 冷端系统 节能改造

中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1003-9082（2019）04-0-01

引言

随着我国电力生产规模逐渐扩大，电力企业也逐渐从生产型企业转变为经营型企业，提高效益、降低成本成为发电企业经营管理的长期目标。当前电力企业生产过程中的能耗还比较高，从电力企业的生产情况来看，电厂的凝汽器的真空度对用电率、供电煤耗的影响十分明显。凝汽器的真空下降，则发电热耗会逐渐上升，如果发电煤耗按330g/（kW·h）为标准计算，则发电机组的平均真空只需要提高0.7kPa，则发电过程中的煤耗就可以降低2g/（kW·h）以上，具有十分显著的经济效益。对此，在电力企业生产过程中，必须要加强对节能降耗的重视，以600MW火电机组为例，分析汽轮机的冷端系统在节能降耗中的潜力。

一、凝汽器的真空大小与能耗的关系

本文以某单位600MW火电机组为例进行分析，主设备均选用哈尔滨三大动力厂的国产设备，汽轮机是亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机，其中汽轮机的真空系统中的主要设备有凝汽器、真空泵、循环水泵，凝汽器为N-36000-1型，双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布置。其中凝汽器有两个，A凝汽器为4.7kPa、B凝汽器为5.73kPa。

从热力学的角度来看，火电机组的凝汽器的真空下降的时候，其发电热耗水平是会不断上升的，所以想要降低火电机组的能耗，就必须要提高机组的真空。

二、真空系统节能降耗的方法及其效果分析

真空系统节能降耗的方法就是在保证机组安全稳定运行的前提下，对设备管理和运行方式进行优化，进行技术改造，提高机组真空，从而降低设备的电耗。其具体的方法如下：

1.加强运行管理，优化辅机运行方式

对火电机组设备进行安装调试的时候，通常考虑的是安全，对节能降耗的考虑较少，所以一般都会采用旋转热备用、安全裕度大的运行方式，确保设备安全、机组运行安全。等到真正开始生产之后，主机和辅机的运行方式都可以得到一定程度的优化，根据本单位设备的实际情况，通过优化运行方式可以达到节能的目的。

2.加强真空系统的严密性

在火电机组的运行过程中，必须要确保机组的真空系统的严密性，真空系统的严密性不达标，也会导致系统的能耗较高。根据相关标准规定，真空下降的速度如果小于0.399kPa/min，则视为严密性合格，如果下降的速度小于0.266kPa/min，则视为严密性良好，效果小于0.133kPa/min，则视为优良。对机组运行的真空严密性进行检测，一般都采用停泵法或者关门法，即停止真空泵的运行或者关闭真空手动门，然后对真空的下降速度进行观察，可以看出，在进行真空严密性试验的时候，采用停运真空泵法最合适，因为关闭抽真空手动门的试验方法存在一些误差。为了加强真空严密性管理，提高机组的真空度，可以将机组的真空严密性分成不同的区，分别为：奖励一区，奖励二区，正常区、查漏区、考核一区、考核二区，形成不同的奖惩机制，每个月都要对机组的真空严密性进行考核，并且对责任人的工作质量进行量化，强化责任人的责任意识，提高其对机组真空严密性的认识。通过严格地运行管理，可以保持机组的真空度满足要求，为机组节能降耗做出贡献。

3.优化循环水系统运行方式

火力发电厂的循环水设备一般都采用单元制设计，每台机组都配备了两台循环水泵，形成独立的单元，机组之间的循环水系统是没有关联的，这种方法会导致单泵运行的循环水量不足，双泵运行的水量过多，造成浪费。根据实践得知，根据机组的真空值大小来确定是开一台还是两台循环水泵，如果在满足机组真空的条件下，开一台循环水泵，则可以使电厂的用电率下降0.03%。在夏季，单机组、双水泵的运行方式对电厂的用电率的影响最明显，对于两台以上的机组，则可以考虑优化水循环系统，将水循环系统联通，然后采用母管制供水的方式，解决单台机组优化运行时的矛盾，使得水系统的运行方式更加多样化，更加灵活。本单位的机组容量较大，传统的配备方式是，两台600MW机组的循环水泵在夏季需要4泵，针对这种运行方式，提出了两台机组、三泵的运行方式，在两台机组的循环水管道之间增加一个联络门，假设两台机组、三泵的方式每年可以减少1台循环水泵4个月的运行时间，则大约可以节约电量907万kW·h，其节能效果十分显著。目前，还可以通过运用相应的软件，对不同负荷条件、不同环境温度下的循环水的最佳运行方式给出提示，使得循环水系统的运行更合理、更科学。经过优化之后，两台机组的平均真空可以上升0.4kPa和0.65kPa，节能效果明显。

4.双背压机组抽真空装置优化

当前很多电厂都使用凝汽式汽轮机组，这种发电机组的凝汽器一般都采用双背压凝汽器，循环水可以串联进入两侧的凝汽器铜管，形成双背压，低压一侧的凝结水可以通过水封进入高压侧的凝汽器，再由凝结水泵将水打出。从理论上分析可知，在满足一定条件的情况下，双压式凝汽器的平均排汽压力比单压式凝汽器的排汽压力要小，但是实际运行过程中，很多机组的双背压凝汽器的实际压力都是达不到设计值大小的，设计的真空低压侧的压力大约为4.7kPa，高压侧的压力大小为5.73kPa，高压侧与低压侧的真空大约相差1kPa，排汽的温度大约相差4℃，实际运行过程中，温度的差值大约为2℃，真空相差0.5kPa。造成这一现象的原因是因为高压侧与低压侧抽真空管道产生的阻力相差不大，而且又通过同一个母管和真空泵连接起来，母管产生均压作用，使低压侧的凝汽器抽真空管的出力受到限制，从而导致高压侧和低压侧的凝汽器真空值达不到相应的设计要求。

针对这一问题，可以采用下面的方式进行解决，通过高压侧抽真空手动门，来增加高压侧的抽真空管道阻力，使得高压侧与低压侧真空管道的出力保持均衡，在高壓侧的凝汽器真空保持不变的时候，低压侧的真空值会有较大幅度的增长。这种方案适用于火电机组正常运行的时候，如果机组运行不正常，则不能采用这种方案。高压侧的真空手动门经过节流之后，在确保高压侧的真空和排汽温度保持不变的情况下，低压侧的排汽温度可以下降，真空明显提高，达到节能降耗的目的。经过实践发现，低压侧的真空大约可以上升1.4kPa，高压侧和低压侧的平均真空都可以提高大约0.7kPa左右，与设计理论值很接近。

5.对设备技术进行改造

通过技术改造达到节能降耗的目的，也是目前发电厂考虑的重点之一。火电机组是发电厂的主要设备，在机组设计与设备选型的时候，一般都需要考虑设备的型号规格的通用性，尽量能够让设备满足所有的工作情况，这也就决定了在生产过程中所采用的设备可能并不是最适合该机组的设备，设备的工作性能和状态都不能达到最佳状态。随着科学技术水平不断提高，设备的技术也不断创新，通过设备技术改造，也能达到节能降耗的目的。比如对凝汽器胶球清洗系统进行改造。凝汽器的胶球清洗设备是确保凝汽器的铜管保持清洁，提高换热效果的设备，在机组运行过程中，凝汽器的循环水侧投入胶球之后，胶球会随着水流进入到凝汽器的铜管中，然后对铜管的内壁进行清洗，胶球的清晰装置也可以在运行的过程中对凝汽器的铜管进行自动清洗，从而使得铜管保持清洁。对于一些水质条件比较差的水循环系统，必须要配备胶球清洗装置。本单位的水循环的水质都比较差，最初安装的胶球清洗装置是手动控制的，投运以及推出的时候操作量很大，而且胶球清洗设备本身也存在一些问题，在运行过程中可能会出现栅孔堵塞、污垢无法清除的问题，收球率较低，对机组的运行产生影响。对此，可以将胶球清洗系统更换为自动清洗装置，通过可编程PLC控制系统，对胶球清洗系统的运行进行控制，从系统的启动、正常运行、停运各个环节着手，实现自动化控制。而且新系统还带有滤网差压自动反清洗功能，可以在线清洗滤网，而且能够进行报警，当清洗不干净或者污垢量较大的时候就可以进行自动报警，提示技术人员。

三、节能效果分析

通过以上的优化运行方式以及设备技术改造方式，可以对机组的运行过程中的能耗进行有效控制，机组冷端系统的节能效果十分显著。通过对机组的真空严密性进行控制，机组的真空度保持在93.7%以上;通过对循环水系统进行优化，将单机双泵的方式变为两机三泵，每年可以节约电能900万kW·h以上，而且还能运用软件对循环水泵的运行过程进行优化，使得两台机组的真空度上升;通过设备改造，保证了胶球清洗系统的投入率，平均真空升高了大约0.6%，可以使得供电煤耗下降1.8g/（kW·h）。由此可见，通过运行方式的优化以及技术改造，可以达到节能降耗的目的。

结语

综上所述，火电厂是发电的主要场所，在火电厂生产过程中，机组设备的能耗较高，一直都是电厂考虑的重点问题。结合本单位的实际情况，通过对设备的运行方式进行优化，对设备进行技术改造，可以达到良好的节能效果，在生产过程中应该要加以推广和应用。

参考文献

[1]邢希东，邢百俊，金日锋.600MW火电机组冷端系统节能优化改造效果[J].能源技术经济，2010（12）

[2]李大才，赵艳粉，高峰.国产600MW超临界机组冷端节能优化[J].电力与能源，2014（06）

[3]王应林.浅析600MW火电机组汽机侧节能降耗的措施[J].大科技，2017（22）