电厂汽机热力系统运行优化研究

范超

【摘 要】进行汽机热力系统优化的前提是确定好计算系统热力的方法，其中应用最广泛的方法为等效热降法，热工理论广泛应用于汽机热力系统的经济性诊断中。该方法具有简便、快捷的优势，在进行热力系统节能潜力分析和节能改造时，首先计算各级回热抽汽的抽汽效率和抽汽等效热降；其次计算新蒸汽的等效热降。不仅实现了整体热力系统的计算，同时也可以对热力系统进行局部定量分析。

【关键词】电厂汽机；热力系统；运行优化

引言

随着我国经济的快速发展，能源消耗量不断的增加，电厂为了实现利益最大化，对热电厂系统不断的改造与优化调度，热电厂热力系统的改造与优化调度是对热电厂节能提效的有效措施。基于此，本文主要对电厂汽机热力系统运行优化进行了简要的探讨。

1电厂汽机热力系统故障分析

1.1水冲击事故的影响

对于汽轮机的热力系统而言，水冲击事故的影响严重。由于热力系统中的蒸汽温度自动调节功能失效，导致蒸汽温度急剧下降；一旦汽轮机启动，随之而来的是减温水压力突然上涨，造成减温水调节功能失灵，从而带来了水冲洗事故。

1.2无法维持凝汽器的真空值

凝汽器真空值无法持续的主要表现包括排气温度的上升、真空值下降以及凝结水温度的升高。导致该类故障的主要原因为：循环水泵出口阀门出现损坏，引起循环水量的减少，甚至是丢失循环水；凝汽器等部件损坏；真空系统管道等设备损坏等。

1.3高压加热器故障

高压加热器故障主要是指高压加热器的解列。造成这类故障的原因主要是高压加热器阀门或者水管等部件出现严重损坏，例如泄露或者裂缝等，从而引起高压加热器的自动报警，造成高水位自动启动停用操作。

2电厂汽机热力系统运行优化

2.1热力系统故障优化

①蒸汽溫度不稳定，在常规处理方式之余，还需对汽轮机进行监视，定期记录其运行情况的详细信息；②凝汽器真空值不能持续，需要与真空表详细核对，确定变化范围，采取有效处理措施，例如真空值下降，应当对其进行减负处理，并且开启备用真空泵；③泵出现跳闸现象，需首先确定故障严重程度，自动或手动开启备用泵，开启后，强行启动原泵，如若不成功，确定为严重故障，则需要适当降低当前负荷，并且通知专业检修人员进行处理。

2.2汽轮机回热系统优化

（1）汽轮机回热系统优化利用汽轮机高压缸补汽阀倒抽蒸汽，设置70%容量的0号高压加热器，增加汽轮机回热系统总级数，提高机组部分负荷工况的给水温度，改善蒸汽动力循环，降低汽轮机热耗。经工程实践验证，低负荷工况汽轮机热耗下降值可达11.6kJ/kW，机组热经济性有一定提升。但是机组实际节能效果与理论测算值存在较大的差距，尤其在高负荷工况，建议0号高压加热器的投用和切除点下调至75%THA负荷工况。（2）机组给水温度提高后，低负荷工况锅炉SCR脱硝装置入口烟气温度提升至310℃以上，可保证SCR在全负荷范围内处于催化剂的高效区运行。（3）回热系统优化成果显示，随着机组负荷率的下降，汽轮机热耗和供电煤耗下降值随之扩大，说明基于0号高压加热器的回热系统适合大容量高参数机组的调峰需求。（4）采用补汽阀倒抽蒸汽作为0号高压加热器高压汽源，不影响汽轮机本体结构，回热系统优化方案技术风险较低。

2.3给水温度优化

给水温度对机组的经济性有较大影响。图8为350MW空冷机组的回热系统按等温升分配时的热耗相对变化与给水温度的关系曲线。可以看出，随着给水温度的提高，热力系统的热耗降低，存在一个最佳给水温度，使热耗最低，并且在最佳给水温度附近，热耗的变化趋势比较平缓。在工程设计时，给水温度的选取还需考虑锅炉的造价以及设计难度。故实际工程中一般没有严格地去追求最佳给水温度。对于超临界机组给水温度一般选取在285℃左右。

2.4疏水系统能效优化

①机组有较多的疏水阀阀门，且频繁出现阀门内漏问题，从而导致系统热能损失。实际上，汽机机组阀门内漏量较多，外漏量较少，给系统的经济性造成较大影响的是高温高压管道上的疏水阀门的泄漏。阀门前后差压大、工作条件恶劣和机组启停时的蒸汽冲刷是导致系统部门疏水阀门泄漏的主要原因，同时不同原因造成的内漏程度不同，对系统造成的影响程度也不同。可以通过定期检查机组的各类疏、放水阀，及时修理和更换泄漏阀门，解决汽机阀门内漏问题。主蒸汽、再热汽和抽汽系统的管道和阀门对机组的正常运行至关重要，一旦其存在内漏问题那么影响严重，因此必须加以重视，对这些部位进行重点检修；②在部分汽机设备中，中压缸的启动需要使用高压缸上的排气通风阀。但系统进行倒缸操作的前提是汽机转速务必达到每分钟2650转，该状况下的汽轮机中压缸启动功能是无效功能。为了提高系统能效，可适当减少通风阀[2]。

2.5汽泵启动优化

汽泵启动过程中其耗电量巨大，花费时间长达20小时，因此在机组启停过程中优化汽泵启动过程，可以有效减少汽机耗电量，提升汽机热力系统的能效。①只有利用辅汽汽源，才能实现机组启动时汽泵的全程启动。具体流程为：先利用高辅汽源冲动小机给锅炉供水，再给锅炉点火。但保证汽泵再循环门在锅炉上水的过程中保持全开的状态，并在机组冷态启动点火后，务必对其振动情况进行监测，并全程通过汽泵给水；②除了在机组破坏真空前将汽泵运行停止外，从机组开始滑停直至结束全程均需汽泵给水。

3热力系统自适应优化调度模型的建立

热力系统由于所配备的汽轮机的类型和数量的不同导致结构的不同，建立的优化调度计算模型也是不同的，设备之间的这种并联特征简化连接关系，在自适应优化调度中，应优化调度计算对热力系统结构的适应性，根据用户提供的信息建立合适的优化调度计算模型。

3.1热力系统规模的确定

热力系统的规模包括各种压力等级的母管数目，热力系统中的汽轮机数目，过来的数目、减压器的数目，实现热力系统的自适应优化调度，采用母管制热系统企业中，用汽条件十分复杂，需要很多压力等级蒸汽。然后确定设备的数目，就可以建立优化调度的标准模型和优化计算。

3.2决策变量的设置

热力系统最大规模确定以后，还应将汽轮机的进气量、向各个压力等级母管的排汽量、发电机功率、表征设备启停的整数变量作为决策变量。当实际的热力系统蒸汽母管和汽轮机数量小于最大标准的时候，对实际的热力系统情况，将相应的蒸汽管中没有蒸汽流量设置为零，使用自适应热力系统优化调度有限的解决各种实际热力系统单独建立优化调度用数学模型的难题。

3.3各种约束关系的建立

通过建立热力系统自适应优化调度模型，在辅以汽轮机的各种约束条件，如最小流量约束、调节抽汽量的约束、最大进汽量约束、最大功率约束、等，寻找好的计算方法，以便于获得此热电负荷下的最优解，实施运行调度，获得汽轮机热力系统的最佳节能效果。

结束语

综上所述，要实现电厂热力系统运行的优化，可分别通过优化机组能效、疏水系统能效、轴封系统能效的途径实现各系统的能效优化。同时通过优化气泵启动和机组启动工作实现系统运行操作优化，从而促进了燃煤火电行业的发展。

参考文献：

[1]武顺，李鲁宁.电厂汽轮机节能降耗运行分析[J].科技风，2018（26）：143.

[2]刘钰林.汽轮机及其热力系统性能分析与优化[J].内燃机与配件，2018（13）：70-71.

[3]黄涛.汽轮机回热抽汽系统设计要点分析[J].南方能源建设，2018，5（01）：68-72.

[4]陈厚钗.热电厂汽机热力性能测试分析及性能评价[J].低碳世界，2016（20）：41-42.

[5]张启林，杨雁，叶东平.大型冷凝机组供热改造的相关供热系统及布置[J].机械工程师，2011（07）：69-71.

（作者身份证号码：220422198108134439）