浅谈火力发电厂汽机辅机的优化

摘 要：近年来，我国在以经济建设为中心的同时，不可再生资源日益减少的问题及使用效率低下等问题日益突显。火力发电厂肩负着电能生产和保证热用户的冬季取暖的重要任务，其中汽轮机组运行效率的高低与电能生产和热能产出有着直接关系。同时由于机组年均负荷率较高，致使辅助设备长时间运行在非额定工况下，这在一定程度上增大了火电厂的总体能耗。为了实现节能降耗、优质高产的目标，对汽机辅助设备进行优化调整已经势在必行。基于此点，本文就火力发电厂汽机辅机优化展开探讨。

关键词：火力发电厂汽轮机组；辅助设备；优化

1 火力发电厂汽轮机组主要辅助设备概述

在火力发电厂中，汽轮机设备、锅炉设备、电气设备是最重要的组成部分，其中电气设备是最基础的承载设备，锅炉设备是热能提供的最原始力量，汽轮机设备是将锅炉产出的热能转换成电能及热能的经济效益设备。在凝器式真空汽轮机组中，汽轮机分三岗责任制，汽轮机主司机主要负责的是汽轮机及与其连接的主蒸汽设备系统，汽轮机副司机主要负责的是机组润滑油冷却设备系统，热网加热器及其供热设备系统，发电机空冷器冷却设备系统，高低加给水加热设备系统，辅机主要负责的辅助设备有冷却水供水设备系统，凝汽器设备循环系统，抽气器设备系统，除氧给水设备系统。本文主要探讨辅机主要负责的辅助设备的原理及优化。

1.1 冷却水供水设备系统

火力发电厂的冷却水供水系统主要提供两种形式：一种是直接供水系统，一种是闭式循环水供水系统。直接供水系统是由化学车间将江边泵站的江水经过初步处理用冷却水泵直接提供给汽轮机辅助设备使用，并且在厂用电中断后可以用直流油泵保证机组最基本的设备冷却用水，一般直接供水系统冷却水入口水温在8℃～10 ℃。闭式循环水供水系统是由冷却水塔、冷却水井、冷却水降温池组构成。冷却水塔水位正常，将水供给冷却水井，冷却水井的水由机组循环水泵打给凝汽器，给机组做功后的汽进行热交换，将热量由水带走到水塔中心淋盘式自由落下，热量散发到大气中，落下的水温回到15℃～25 ℃，其余基础辅助设备用冷却水通過冷却水井连接的冷却水泵供给冷却水用水，回水回收至冷却水降温池组，降温池组给冷却水塔进行补水，若由于事故造成冷却水塔水位大量缺失，可由化学车间对冷却水塔进行补水。冷却水塔供水温度一般在15℃～25 ℃，冷却幅度能达到5℃～10 ℃。此设备系统唯一的缺点就是用地面积过大，优点是循环系统对水资源的节约性和利用率高，在经济上具有可持续性。

1.2 凝汽器设备循环系统

汽轮机组凝汽器设备循环系统主要是由凝汽器、循环水泵和凝结水泵等组成。其在运行过程中主要体现四个方面的作用：①在汽轮机排气口建立真空，提高机组循环热效率。②机组循环水可回收循环使用，排汽凝结水可回收经过低加加热器加热再至除氧器供给锅炉用水。③真空系统可对凝结水进行真空除氧。④当负荷发生变化时可有效回收排气及疏水。影响凝汽器设备正常工作的因素有漏入空气和存在不可凝结的气体，影响其安全性和经济性。

1.3 抽气器设备系统

抽气设备依据工作原理可划分为两种，一种是射流式抽气器，一种是容积式真空泵。其中射流式抽气器包括射汽式抽气器和射水式抽气器。容积式真空泵分为离心式真空泵和液环式真空泵。一般早期的汽轮机都是射汽式抽气器，它是以高压蒸汽作为介质，通过热膨胀做功来实现抽吸作用，但由于系统复杂，经济性差，不容易操作及维护等缺点，设计时尽量选择射水式抽气器的方式。射水式抽气器系统简单，经济性优良，容易操作方便维护等针对射汽式抽气器的优点，使得设计者及使用者都优先选择，但缺点是耗水量大，占地面积大，但具有可持续性，如果生产厂房面积足够的话，还是要优先选择。

2 火力发电厂运行中辅机存在的问题

火力发电厂中汽机辅助设备具有保证运行的最基本的作用，同时也由于设备价格相对不高，导致在运行中容易被忽视，使得本来许多不该产生的问题由于在管理上的疏忽产生了，小问题的积累对电厂的发展产生了大影响，主要体现在以下几点：

a.火力发电厂在使用辅助设备时由于对设备管理工作上的不重视，忽视了管道网络性能，使得其不能发挥真正的作用，人为降低了设备的能效使用率，从侧面降低了其经济效益。

b.火力发电厂在持续性发展方面在资金、技术、人才等方面与发达国家比存在着巨大的差距，造成发电质量与产量低下，在设备的使用上也是存在浪费能源现象。

C.火力发电厂的凝汽器式汽机辅助设备结构复杂，在实际生产过程中，一些技术手段不足以满足生产及发展需求。

3 火力发电厂汽机辅机的优化策略

在火力发电厂中，汽轮机组能够安全、经济、高效运行直接关系到发电厂的总体经济效益，发电量的上网电价和保证供热的取暖费是火力发电厂的最重要的经济收益。锅炉将煤的燃烧产生的热能转化为蒸汽动能，汽轮机将蒸汽动能转化为电能及热能，由于这个过程比较复杂，需要一系列辅助设备帮助配合完成，汽轮机辅机有效提高辅助设备利用率可以帮助确保汽轮机高效、节能、安全、稳定运行。

3 .1 循环水泵的优化

在汽轮机负荷和循环水温度不变的前提下，凝汽器的压力会随着循环水量的变化而变化，循环水量减少，压力增加，循环水量增加，压力减少，这一变化对机循环水泵有着直接的影响。当机组出力增加值与循环水泵功耗增加值差值为最大时，是机组循环水泵最佳运行方式。然而在实际运行中，机组配套循环水泵一般都为1机2泵，2机4泵的模式，在实际运行中也是看情况运行台数，想要进一步实现循环水泵优化，只能通过实验的方式来进行组合各种不同运行方式，收集汽轮机出力增加值、循环水泵流量、循环水泵功耗增加值，凝汽器压力变化值来确定在各种工况下的最佳优化方案。需要注意的是如果是2机4泵运行模式，一定要将循环水系统的联络门打开，保证一台泵出问题后凝汽器不断水。近几年由于技术的进步，将变频器技术应用到生产部门，使得企业节能降耗，减少了不少运行成本，如果有条件的话，机循环水泵如果可以技改成加一个一拖二式的变频器，使得一台循环水泵工频运行，一台循环水泵变频运行，可以随着工况的变化调节循环水量，会具有更加灵活性，能够更顺利的完成循环水泵达到最优化的目的，也能够改变循环水流量无法实现连续调节的现状。

3.2 给水泵的优化

给水泵是汽轮机组中耗电量最大的辅机设备，其耗电量的多少直接关系到汽轮机组正常运行的经济性。现在很多汽轮机组都将给水泵改成一拖二式的变频器控制启动，利用变频的可调节性实现了对给水泵的节能降耗优化。

3.3 抽气设备优化

抽气设备最大的作用就是确保及维持凝汽器的真空度。影响抽气设备工作效率的因素有以下几点：工作液温度、真空泵转速以及吸入口温度和压力等等。其中工作液温度是最主要的影响因素。为此，对抽气设备的优化实质上就是对工作液温度进行调节。具体可以采用以下措施：降低泵工作水温度，提高其抽吸能力，并且还可以进一步降低真空泵的耗功，从而使凝汽器的换热条件得以改善，其真空度自然会有所提高。由于地下水用完以后会直接排入到循环水系统当中，这就相当于对给水塔进行补水，不会导致大量水资源的浪费。

4 结语

对于电力企业来讲，技术上的提升是可以为企业带来成本降低，提高利润的良好效果，本文仅在汽轮机辅机方面提供一些优化想法和参考，希望电力行业的专业人员多分享一下各自的经验，加深对设备上运行方面的一些优化交流，提高我国运行水平，减小与发达国家之间的技术差距。

参考文献：

[1] 岳建华， 谢建民， 朱延海， 马天庭， 胡轶群， 马继明. 火力发电厂给水泵再循环控制系统优化研究[J]. 中国电力，2014（09）：11-17.

[2] 董海英， 刘桂英， 乔玉新.FNP-2 型太阳净全辐射表的安装维护及常见故障处理[J]. 气象水文海洋器，2015（02）：107-109.

作者简介：

张一明（1985.5——）男，东北电力大学，火电厂集控运行专业，大专，主要从事电厂运行工作。