凝汽式汽輪機冷端系統的運行優化問題分析

范世安

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

一、前言

目前，我國對于凝汽式汽輪機冷端系統的運行優化，通常是在給定的冷卻水進水溫度以及汽輪機負荷的條件下，調節冷卻水量，使循環水泵功耗增量和汽輪機功率增量之間的差值最大化來實現的，該種研究方法具有一定的片面性，僅僅考慮了循環水泵功耗和汽輪機功率的變化，并沒有考慮水資源的消耗以及對大氣、河流等造成的熱污染問題，這種運行優化方式違背了當今社會節約、環保的發展理念。因此，在“競價上網”、“廠網分開”的電力行業運行機制下，如何提高凝汽式汽輪機冷端系統的經濟型和低污染性，對電廠來說具有非常重要的現實意義。

二、凝汽式汽輪機冷端系統的運行優化

1 實例概況

文章以某電廠為例，該電廠600MW機組凝汽式汽輪機冷端系統，凝汽器型號為N-36800-1型，汽輪機型號為N600-24.2/566/566型，2臺80LKXA-31型定速閉式循環水泵，冷卻水的供水方式為開式供水。通過對該凝汽式汽輪機冷端系統進行運行優化，取得了良好的實踐效果，確定了凝汽式蒸汽機的最佳冷卻水流量和最佳真空，冷卻水量改變了汽輪機的凈收益，同時還降低了熱污染費用，保證冷端運行得到了真正意義上的經濟效益和環境效益最大化，為實現凝汽式汽輪機冷端系統的低耗水量、低污染運行奠定了堅實的基礎。

2 凝汽式汽輪機冷端系統的運行優化分析

2.1 確定最佳循環水流量

循環冷卻水系統的作用是為凝汽式汽輪機供給循環冷卻水，并且在凝汽器吸收熱量的過程中，能夠將汽輪機低壓缸排出的汽凝結成水重新進入到加熱器中，然后再進入到鍋爐中實現蒸汽水循環利用。凝汽式汽輪機正常運行狀況下，當負荷確定時，汽輪機的排汽量也就確定了。但是，當地氣溫、自然條件等會影響循環水入口的溫度，因此凝汽式汽輪機冷端系統循環水流量的確定應該根據不同地區以及當地的溫度進行確定。當確定了上述兩個條件之后，最佳循環水流量的計算方法表示為：改變凝汽式汽輪機的排汽量，循環水的溫度也隨著發生變化，記錄循環水流量、溫度差以及吸收的熱量，然后根據公式計算出凝汽式汽輪機的飽和溫度以及凝汽器壓力。循環水流量能夠對凝汽式汽輪機真空造成影響，增加循環水泵的流量會導致功率增大，機組處力也隨著增加，當水流量增大至某個臨界值時，機組出力功率與循環水泵的功耗相同，在此之前兩者的差值會出現一個最大值，循環水泵葉片的角度是可調節的，通過調節葉片的角度能夠對進水量進行調節。循環水流量不僅會對凝汽式汽輪機冷端系統的輸出功率以及能源消耗造成影響，同時在運行的過程中還會消耗生產的點亮，因此通過確定最佳循環水流量，對于提高整個電廠的發電效率、能源損耗等具有非常重要的現實意義。此外，當確定最佳循環水流量之后，如何進行該循環水流量的供應是當務之急，主要是因為目前凝汽式汽輪機的循環水泵通常采用定速運行的方式，并不能夠精確的實現最優化的運行，為了解決這種問題，應該采用多臺循環水泵組合的方式，保證循環水流量盡可能的接近最佳循環水流量，這樣能夠有效的提高整個機組的運行效率和經濟性。

2.2 確定凝汽器最佳真空

凝汽器是凝汽式汽輪機冷端系統的重要組成部分，凝汽器的真空主要指的是直接將機組工作和放熱設施聯系起來，由于凝汽器中壓力的大小對汽輪機組的做功和汽輪機組的可調節性、安全性等具有直接的關系，因此需要確定凝汽器的最佳真空。通過增加凝汽器的真空能夠增大機組的功率，通過一系列的試驗和計算，凝汽器的真空并不是越高越高，而是應該確定某個最佳值，想要提高凝汽器的真空應該從以下幾個方面入手：首先，循環水與水蒸汽在凝汽器中相遇，進行蒸汽，循環水流量的大小會對凝汽器真空造成一定的影響，增加循環水泵的流量會導致功率增加，但是增加流量時會導致機組出力隨著增大，并且流量增加時，機組出力更多，當循環水流量達到某一臨界值時，機組出力功率和循環水泵的功耗相同，在此之前會出現一個最大的差值，通過調節循環水泵葉片的角度能夠改變進水量；當機組功率輸出和循環誰笨消耗功率差值最大時，整體輸出也最大，也就是說當改變循環水量，循環水泵功率的增加值和機組電功率增加值之間的差值最大時，對應的真空即為最佳真空。此外，為了保證凝汽器的最佳真空，還應該進行備用真空泵啟停優化，當凝汽器在運行的過程中，真空出現下降的問題，如何啟動備用真空泵進行真空補充，應該根據備用泵的凈收益進行，即當啟動備用真空泵后，提高真空消耗的電功率不能超過真空泵消耗的功率，只有這樣啟動備用泵才是經濟、合理的，否則不能啟動備用真空泵。對于真空升高后是否停止備用真空泵的判斷方法與上述方法類似，當真空泵消耗的功率超過真空降低而減少的功率時，停止備用真空泵。

2.3 水資源使用費和冷卻水熱污染費用的確定，以及考慮兩種費用之后的凝汽式汽輪機凈收益。水資源使用費以及冷卻水熱污染的環保收費與冷卻水量具有直接的關系，應該根據當地政府部門以及規定進行計算。考慮了兩種費用之后的凝汽式汽輪機的凈收益ΔWnet表示為：ΔWnet=ΔCt-ΔCp-ΔCw。 其 中，ΔCw表示水資源使用費以及冷卻水污染的環保費用；ΔCp表示拖動循環水泵的電動機損耗增加的費用；ΔCt表示凝汽式汽輪機功率增加的收益。

結語

總而言之，凝汽式汽輪機冷端系統是電廠的重要組成部分，其運行的安全性、經濟性對電廠的正常運行和可持續發展具有至關重要的作用。因此，凝汽式汽輪機冷端系統的運行，除了確定凝汽器的最佳冷卻水流量和最佳真空等傳統的因素，還應該考慮冷卻水資源使用費用以及冷卻水的熱污染費用，這樣能夠保證凝汽式汽輪機冷端運行實現真正意義上的經濟效益和社會效益最大化。

[1]馬立恒，王運民.火電廠凝汽式汽輪機冷端系統運行優化研究[J].汽輪機技術，2010，52（02）：137-138.

[2]莫潤錦，尹文文，張慧娥.電廠汽輪機冷端濕冷系統運行優化[J].河南科技，2014（08）：114.

[3]張治.電廠汽輪機冷端系統運行優化研究[J].科技傳播，2014（06）：63-64.