关于汽轮机循环水系统运行方式的优化研究

孟振良

摘 要：在火电厂当中，循环水系统是特别重要的，作为一个特别重要的辅助系统对整个火电厂的经济以及安全有着特别大的影响作用，在循环水流量发生变化的时候其中的凝结器真空也会发生一定的变化，这就会影响到汽轮机的电功率变化。当前在确定了循环水的系统当中最佳的一种循环水流量的过程当中，就忽视了许多的因素，另外也并没有形成一个特别统一的方法来对背压变化对发电机功率的变化进行计算。这就导致了许多的凝汽器的真空以及循环水的流量在计算过程当中出现误差。本篇论文主要是对等效热降的方法进行一系列的分析研究，之后再对凝汽器的最佳真空进行计算分析，最终对循环水的流量计算进行统一的修正。

关键词：汽轮机;循环水系统;运行方式;优化研究

在火电厂当中对于煤的消耗特别多，而在这样消耗大量煤的过程当中也需要耗费许多的水资源，因此就需要对水循环的系统当中运行的方式进行优化性的研究，这样不仅能够节约火电厂的用电，还能够实现水资源的节约利用，促进能源的节约。当前人们关注的一个话题就是循环水的优化设计，但是由于受到一些技术以及资金等各方面的因素影响，使得许多的火电厂在进行这样的循环水系统的技术改变过程当中受到了特别大的阻碍，但是在对背压变化当中发电机功率的影响分析当中有特别多的方法，当前研究当中最有效的一个方法就是等效热降，这样的方法既准确又特别方便，本篇文章主要对此来进行研究之后，再对凝汽器当中最佳真空以及最佳循环水量的计算进行修正。

一、循环水工艺介绍

由于水的再冷却是通过冷却塔来进行的，因此冷却水在循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。为了维持各种矿物质在和离子含量稳定在某定值上，必须对系统补充一定量的冷却水（补充水）。并排出一定量的冷却水（排污量）。新鲜水的含盐量和经过浓缩的冷却循环水的含量是不同的，他们的比值称为浓缩倍效：N=S/S料。提高浓缩倍数不但可以节水，而且也可减少随排水而流失的药剂量，因此节约了药剂费用。过种敞开式循环冷却水系统要损失一部分水，但与直流冷却水系统相比，可以节省大量的冷却水，且排污水也相应减少，而且减少系统对外界的热污染。因此不论从节约水资源.还是从经济和保护环境的观点出发，都应设法降低各类工厂"的冷却水用量，减少接污水。

二、循环水泵运行经济调度研究

本文采用能量价值分析方法研究该厂循环水泵运行经济调度问题，该方法以企业能否取得经济效益作为节能分析的基础，认为在发电市场经济环境中，单位千瓦的电能和生产单位千瓦的热能（单位发电煤耗）价格是不等的，其价格差异取决于煤价占上网电价的百分比。在电厂运行中，增开1台循环水泵，机组上网电量减少，企业收入减少;同时机组背压降低，使机组热耗降低，发电煤耗下降，发电成本降低。若增开循环水泵后综合成本变小，则认为增开循环水泵是合理的;反之，則不合理。该分析方法在市场经济条件下可使企业的经济效益最大化。根据汽轮机原理，循环水泵经济调度研究首先需获取汽轮机功率背压特性、凝汽器变工况特性等原始数据。为此，本文开展了汽轮机组微增出力试验及凝汽器变工况试验研究。微增出力试验研究汽轮机功率背压特性是指当背压改变时功率的变化特性，也常称为“微增出力”特性，是构建循环水系统经济调度的基准。由于制造厂所提供的背压修正曲线基于理论求解，有可能偏离现场实际情况。汽轮机微增出力试验综合了制造、安装、机组性能老化等多方面因素，能真实反映客观实际，对确定凝汽器最经济真空和循环水泵经济调度更具实际指导意义，故本文采用微增出力试验来求取真空对功率的影响。

三、效果分析

为了使得汽轮机的理想比焓降增大，以及汽轮机电功率的提高，最直接有效的方法就是促进凝汽器真空的提高，但是由于在实际运行以及设计的过程当中受到经济因素的限制，导致结果较差，并不是说真空的程度越高越好。由于在凝汽器，、当中的真空特别复杂，对于真空的影响因素也特别复杂。从总体的范围上来说，要想真正提高凝汽器的真空，就需要适当对循环水泵的泵耗能进行增加。但是增加水泵的耗能实际上是不利于整个系统的运行，因此就需要对循环水泵以及真空的关系进行权衡与协调，这就衍生出了一种最佳真空的新概念。

为提高循环水系统运行方式灵活性，满足不同季节、不同水温、不同负荷下主机最佳真空对循环水量的要求，可采用和循环水泵电机变频和 2 塔贯通再加 1 台循泵双速电机 2 种改造方案。循环水泵电机变频改造是通过对每台机组中 1台循环水泵电机进行变频改造，通过高压变频调速技术，根据机组负荷大小，不同季节的环境温度变化等因素，合理控制循环水量维持凝汽器排汽压力的最佳真空，达到提高机组运行效率，降低机组煤耗，降低循环水泵电机耗电率，节约厂用电。如循环水泵电机变频冷端改造后，通过改变循环水泵电机转速，凝汽器冷却水量可连续调节，可实现在保证机组最佳真空的条件下，循环水泵电机电耗下降到设计值。

四、优化设计的研究过程当中出现的主要问题

当前虽然对于水循环的系统优化设计研究取得了一定的进展，但是在对于凝汽器的最佳真空以及基础的最佳水循环流量的计算过程当中仍有许多不机密的地方，如果对这些地方的处理不恰当，可能会造成严重的计算结果偏差，最终就不能够保证，运行方式的最优化。

（一）凝汽器的特性计算

在对凝汽器进行特性计算的过程当中通常采用的是，别尔曼公式来对，当中的传热系统，进行计算。但是由于这个公司并没有对空气量以及水侧壁管的清洁程度进行考虑，这些因素也会对传热系数产生一定的影响，这就使得之后的计算结果产生比较大的误差。

（二）水循环系统的问题

在对凝汽器进行最佳真空的计算过程当中，并没有考虑整个水循环系统的费用，没有考虑，费用的真空只可能是将能量收益扩大到最大化，而不是对经济收益的最大化表现。基于水资源的日益匮乏，循环水的费用不断上涨以及环境保护意识的提高，由此造成的经济损失已不容忽视。因此，本文在确定凝汽器最佳真空和循环水系统的最优运行方式的过程中把循环水的费用考虑进去。考虑了循环水费用的凝汽器最佳真空和循环水泵的最佳组合方式将更加合理。由于在凝汽器水侧管壁清洁程度不同的情况下循环水泵的最佳组合方式会有所改变。因此，本文在确定凝汽器的最佳真空和循环水泵的最佳组合时，把凝汽器清洁系数对其的影响考虑进去。

五、结束语

根据循环水系统存在的问题，开展了循环水系统改造及运行优化研究。实际运行效果表明：机组凝汽器能够保证在最经济真空附近运行，同时可避免由于两台机组循环水系统未贯通、某台机组循环水故障导致该机组非计划停机的恶性事故，提高了机组的经济性及可靠性，具有较强的可实现性及应用价值。当前人们最为关注的一个话题就是循环水的优化设计，但是由于技术以及资金各方面的因素影响，使得许多的火电厂在进行这样的循环水系统的技术改变过程当中受到了特别大的阻碍，但是在对背压变化当中发电机功率的影响分析当中有特别多的方法，当前最有效的方法就是等效热降，这样的方法既准确又特别方便，本篇文章主要对此来进行研究之后，再对凝汽器当中最佳真空以及最佳循环水量的计算进行修正。

参考文献：

[1]孟芳群.汽轮机循环水系统运行方式的优化研究[D].东北电力大学，2005.

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