集控运行汽轮机运行优化措施分析
2024-02-01刘志鹏
刘志鹏
(国网能源哈密煤电有限公司,新疆 哈密 839000)
1 火电厂集控运行绿色生产要求
为了引导火力发电企业实现绿色发展,国家制定了“大增小”的方针,明确了火力发电企业的节能减排目标。“十三五”期间,我国的火电厂在节约能源上已取得了一些成绩,见表1。
表1 火电厂“十三五”节能成果
由表1可知,火电厂在节约能源方面还有很大的空间。为了提高火力发电厂的能源利用率和节能降耗,技术人员要加大对集控运行运行的有关技术研究,深入分析其各个环节,探索高能耗环节,分析高能耗的原因,介绍相关节能降耗技术,提高能耗。
2 集控运行汽轮机分析
火力发电厂集控运行的汽轮机可以分为脉冲型和反向型两种。在脉冲装置中,由于大量的水蒸气进入气流通道,产生了驱动动力,带动叶片的转动。蒸气膨胀后,叶片的转速会增加,整个机组的运转速率也会随之增加。该装置在运转过程中会产生大量的水蒸气,从而在气流中产生叶片反应,加快叶片的转动,提高机组的工作效率。汽轮机口内的水蒸气是一种膨胀的过程,其流动方向是连续的,它会直接影响叶片的转速和整个机组的运转。
3 电厂集控运行汽轮机运行存在的问题
3.1 汽轮机的蒸汽分配方式对能耗有很大影响
当前,汽轮机的配汽方式多为复合,为了确保机组的高效运转,在各个阶段都要采取不同的方法。在高负载时,采用连续阀作为动力源,其工作效率比较高。在汽轮机起动和低载工况下,汽轮机的工作方式多为单阀。但是,在机组启动、低负载时,其工作效率比较低下,且能量损耗比较大。
3.2 汽轮机组运行能耗过大
在计算机操作过程中,各个机组的性能都会对整个机组的运行效率产生一定的影响。从目前的情况来看,某些电站的机组存在很大的问题。如循环水泵在使用中存在的能耗高、压力不足等问题,使其无法充分发挥其应有的功能。再比如,在给水泵装置的运行中,经常会出现不能精确地给水的问题。另外,建立的供水方式也不够理想,不仅会造成能耗的增加,而且会造成能源的浪费。
3.3 裂缝泄漏
在集控运行的操作管理模式下,各装置的工作看似有序,而像汽轮机这样的水力装置却始终承受着很大的外压和振动。另外,涡轮机的浇铸材料为铸铁,所以,铸造技术不能精确地检测出全部的铸件缺陷。在此基础上,汽轮机外壳在满载过程中会逐渐产生砂眼渗漏、裂缝渗漏,从而使整个机组的性能不断降低,甚至彻底报废。
4 集控运行汽轮机节能降耗的具体技术措施
4.1 减少汽轮机排热损失
在降低燃煤机组排气温度时,需要从以下几个方面进行考虑:(1)一次风量的调节能使燃烧曲线得到最优化,保证在磨煤机正常运转时保持较低的风量,从而进一步减小其燃烧阻力。(2)有效地减小汽轮机燃烧系统的漏风,保证汽轮机的底部密封,并能有效地减小汽轮机底部的空气泄漏,并对进口进行密封,保证在任何时候都能关闭。在汽轮机主体上有太多的开孔,尽量减小漏风。(3)工作人员应依据现场条件,适当调节含氧量的设计值,以确保过量空气系数。(4)通过在加热表面上强化除尘操作,会使热传递效率下降,因为在受热表面上积累了大量的烟尘,从而使排气温度进一步升高,能源损耗增大。所以,为了保证其优良的换热效果,工人必须定期吹灰。
4.2 减少再热器的热水消耗量
现热井正常补水方式是:启动补水泵或输送泵将凝结水储水箱除盐水输送至热井,补水泵及输送泵一天的启停次数达到10次,节能性差,也加剧了设备磨损,降低设备使用周期及加剧设备备件损耗。现改造构思是:利用除盐水罐液位与热井的高度差(10m),将除盐水补水管道改造直接连接在补水泵及输送泵出口母管,在改造上安装截止阀与逆止阀实现压差补水;能持续为热井提供0.09MPa的压力水源;此项改造后,热井能持续提供补水,通过原管道调节阀调节热井液位,补水水量最大可提高至50t/h,完全满足机组正常情况下的热井补水量,减少补水泵(59A)、输送泵(96A)的启动频次,具有节能降耗、热井液位稳定(见表2)。具有节能降耗,提质增效、减少设备磨损,降低设备维护周期、减少备件使用率,节省检修资源、不影响原系统运行的特点,具备推广性。投入改造后的补水管路,在正常运行中,不用启动补水泵即可满足热井补水需求,且热井水位变化扰动明显降低,水位波动性更小,投入改造后的补水管路,并不影响系统正常运行,也不影响紧急启动补水泵、输送泵进行大量补水,减少人为操作,产生经济效益一天约为268元,一年9.8万元,双机改造后,一年产生经济效益为19.6万元(不包含设备检修备件、油脂更换、人工等费用)。
表2 工作水温对排汽压力和机组功率的影响
4.3 加强汽轮机燃烧调整
为了进一步提高汽轮机燃烧效率,工作人员需要做以下工作:(1)设定科学合理的过剩空气系数,以改善燃烧模式及实际工况。比如,通过改进分配,可以保证过剩的空气系数是合理的。若系数过高或过低,会使汽轮机的燃烧效率大幅下降。(2)要对燃烧费用进行合理的控制,采取科学、完善的煤种混合燃烧模式,并按煤的热值进行调节。然而,在节省燃油费用时,应从保证汽轮机燃烧的安全性和稳定性出发,从保证汽轮机运行的安全性和稳定性出发,以减少燃烧费用。(3)员工应该加强对设备的保养,以降低燃料消耗量。(4)在实际运行中,为了避免因燃料状况不理想而需要加油的情况,必须按照煤种的燃烧状况和煤种状况来进行分配。(5)对油箱进行改造,尤其是对大容量油枪进行改造,并将其更名为小型油枪。
5 集控运行中汽轮机运行的优化措施
5.1 优化汽轮机启停组织
现在,大部分的普通汽轮机都是600MW。该涡轮采用与中压气缸共同起动的方法。下面是几个蒸发器的起动步骤:在起动前,有关人员要认真地做好充分的准备工作,包括全面、系统地检查和试验润滑系统,保证润滑系统的密封,了解润滑油的含量,保证其含水量不少于最少的一页,以及由冷凝器的循环水。在使用过程中,若发现汽轮机的压力和温度有显著上升,有关工作人员要立即开启备用旁通。在实际的高压缸启动时,往往会发生温升。在高温下,透平的寿命会随着温度的升高而减少。为防止这一现象,减少汽轮机的使用寿命,必须采用以下最优的方法:首先,在启动时设定适当的热气压力,一般不大于0.5MPa;其次,一定要保证涡轮增压气缸的排气阀门总是处于开启状态;在此基础上,汽轮机的压力缸应该尽量增大。通过采取上述措施,可以有效地改善汽轮机高压缸的排气温度,提高其工作效率。在涡轮机组停机后,机组的大多数零件会逐步由运行向非运行,或者由动态向静止过渡。汽轮机进汽量由高峰逐步降至零,部分主进汽阀会自动关闭,其他汽缸也会慢慢地从工作温度下降。一般情况下,涡轮机可分成两种,一种是滑动式参数透平,另一种是标称参数透平机。通常,有关人员都会选择第一种涡轮,因为它有许多优势。采用该型式汽轮机,不仅可以有效地减少热量,而且可以提高机组的工作效率,而且还可以利用汽轮机的预热作用来实现发电,从而提高机组的利用率。
5.2 装置的最佳运行
(1)机组运行背压。运行背压的高低是空冷机组经济安全运行的关键所在,运行背压的变化直接影响整个机组的安全和经济生产。根据背压的变化,背压在基准值基础上增加时,机组的热耗率和发电煤耗均为正向增加,反之,则为下降;机组背压进一步运行优化运行方式,可有效机组发电煤耗。而背压值作为影响机组正常运行中的最大得影响参数,根据300MW直接空冷机组的运行历史数据,火电机组参数变化对供电煤耗的影响;机组的运行背压每变化lkPa约影响供电煤耗2.529/kW·h。所有控制机组背压在合理区间范围内能有效提高机组经济性,降低机组煤耗。
通过研究冷端系统的冷凝特性,分析引起机组背压值变化的主要因素,选择合适的背压;冬季对空冷防冻系统逻辑进行优化,通过整体优化系统,经过机组背压优化控制2020年1~11月,背压累计值为11.41kPa,同比下降0.75kPa,1~11月发电量为26.5亿kWh,节约煤量4969t煤,折算节约资金约134.16万元。
(2)汽轮机冷却液系统的优化。在涡轮冷却液系统中,一般存在排气口的流量控制薄弱和涡轮运转时的阻力不稳定等问题。造成这种现象的主要原因是:冷却水调节阀的开口量过小,造成了高的阻力,增大了涡轮的能量消耗,同时也带来了一些安全隐患。通过调节水泵转速、开启阀门、控制流量、减小扬程等方法,可以有效地解决以上问题。
(3)优化水泵。实施低负荷单台给水泵运行方式,通过设定单台给水泵运行逻辑方案,提高单台给水泵的运行安全可靠性,项目的实施于8月15日开展,将工程师站给水泵逻辑模块新增单台给水泵逻辑,在DCS画面新增单台给水泵运行模块点击按钮。项目于从08月16日开始正式实施,并组织各个值学习《低负荷运行技术措施》后开展实展低负荷单台给水泵运行。
实施的效果对比如下:
当负荷145MW时,2台给水泵运行,给水泵电流平均值总和约520A,1小时耗电为:1.732×520×6×0.916=4949kW/h。
当负荷145MW时,单台给水泵运行,给水泵电流平均值330A,1h耗电为:1.732×330×6×0.916=3141kW/h。1台给水泵与2台给水泵运行比较:1h电量节约1808kW·h。
2017年8月16日~9月30日,共计45天;1#机实施低负荷单台给水泵运行方案。单泵运行周期时间共计426.5h。平均一天低负荷单台给水泵运行时间为9.5h。由于本年度执行单台给水泵周期时间短(45天)共计节约电量:39.87万kW·h。也就意味着这45天上网电量也就多增加39.87万kW·h。经测算,维持单台给水泵耗电率可以降低约0.6左右,按上网电价及电泵自用电计算一度电约0.32元/kW·h,单台给水泵45天节约金额12.76万元。如果2台机组均在低负荷运行阶段实施低负荷单台给水泵运行,预计2台机在低负荷区域(一天低负荷运行8h),低负荷单台给水泵运行节约资金17.95万元,全年可利用月数为5个月,全年可节约资金约90万元。
6 结语
随着社会的进步,人们对能源的需求也越来越大。电厂是我国目前最主要的能源基地,必须持续地提高其发电效率和发电容量。尽管在汽轮机实际应用中仍有许多问题,但若能有效地进行解决,将会大大延长汽轮机的寿命,降低机组的运行事故,也能提高汽轮机的发电效能,增加经济效益。同时,也能有效地缓解我国目前的供电问题,推动社会和经济的发展。