大型火電廠汽輪機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用

谷嘯威++宗緒東

摘 要：近幾年來(lái)，華電國(guó)際系統(tǒng)多個(gè)300/600MW級(jí)機(jī)組大型火電廠，實(shí)施了多項(xiàng)深度節(jié)能的新技術(shù)及改造方案，其中幾項(xiàng)為：涼水塔噴濺裝置由濺碟式更換為旋轉(zhuǎn)式；凝汽器補(bǔ)水采用真空法；真空泵組采用低電流節(jié)能型；軸封溢流改接至#7（8）低加入口；除氧器連續(xù)排汽回收；開式水泵冬季運(yùn)行時(shí)采用旁路或電機(jī)改雙速，實(shí)施后節(jié)能效果顯著，為其他電廠的節(jié)能改造提供了參考。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)式；真空補(bǔ)水；節(jié)能型；回收；旁路；雙速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.059

0 前言

火電廠是工業(yè)能源消耗大戶，隨著電力行業(yè)發(fā)電側(cè)形勢(shì)的變化及國(guó)家對(duì)節(jié)能的重視，并頒布了國(guó)家十三五電力能源節(jié)能目標(biāo)，深度挖潛被提上了日程。華電國(guó)際所屬電廠不但重視汽機(jī)系統(tǒng)本體部分節(jié)能（大部分都已進(jìn)行了改造），對(duì)輔助的設(shè)備及系統(tǒng)的節(jié)能改造和挖潛，也非常重視。除了大部分電廠都采用的循環(huán)水泵高效改造及電機(jī)高低速雙速改造、凝結(jié)水泵電機(jī)加裝變頻器等，還進(jìn)行了其他深度節(jié)能改造。

1 涼水塔噴濺裝置由濺碟式更換為旋轉(zhuǎn)式

涼水塔噴濺裝置在機(jī)組安裝時(shí)一般為濺碟式噴濺裝置，由于淋水面積偏小，裝置上存在重水區(qū)、輕水區(qū)及無(wú)水區(qū)，淋水均勻性較差，冷卻效果較差，導(dǎo)致冷卻塔出水溫度偏高。將冷卻塔噴濺裝置更換為節(jié)能型旋轉(zhuǎn)式噴濺裝置，應(yīng)用后平均可降低冷卻塔出塔水溫1.1～2.8℃，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

旋轉(zhuǎn)式噴濺裝置工作原理：依靠水流自身壓力推動(dòng)濺碟旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度與射流水速度有關(guān)，旋轉(zhuǎn)速度在60～250r/min。每個(gè)裝置具有自己的轉(zhuǎn)速，互相并不等同，更有利于交叉淋水的均勻性。該裝置采用了高耐磨、耐水腐蝕的輕型、密封性好的高分子材料軸承，具有終身免潤(rùn)滑的功能，使用壽命可達(dá)十年以上。該裝置改變了傳統(tǒng)噴濺裝置濺水流向的單一狀態(tài)即線型自由落體運(yùn)動(dòng)，完成了既做自由落體運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的二維過(guò)程，噴淋面積大，淋水均勻性好，水滴與空氣接觸充分，冷卻效果好。進(jìn)行冷卻塔旋轉(zhuǎn)噴濺裝置實(shí)施后，按出塔水溫降低1℃計(jì)算，對(duì)300MW機(jī)組而言，煤耗率降低約0.96g/（kW·h）。

2 凝汽器補(bǔ)水采用真空法

機(jī)組運(yùn)行時(shí)凝結(jié)水會(huì)有一定的損耗，會(huì)反映在凝汽器水位的下降，一般都是采用從凝結(jié)水箱通過(guò)凝補(bǔ)泵來(lái)對(duì)凝汽器進(jìn)行補(bǔ)水和備用，此方法凝補(bǔ)泵一直處于運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致廠用電率的增加。

在凝補(bǔ)泵入口母管上加裝旁路管及旁路門，接至除鹽水出口母管上，機(jī)組運(yùn)行時(shí)凝補(bǔ)泵停運(yùn)，凝汽器需補(bǔ)水時(shí)，利用旁路來(lái)自動(dòng)補(bǔ)水。工作原理就是通過(guò)除鹽水箱水位至凝汽器汽側(cè)負(fù)壓之間的壓差，將補(bǔ)水吸入凝汽器內(nèi)，此法稱為真空補(bǔ)水法。在改造前，要論證凝結(jié)水箱的運(yùn)行水位與出口母管接入點(diǎn)標(biāo)高差值，是否有足夠的余量克服系統(tǒng)阻力并有一定的富裕量。比如300MW機(jī)組一臺(tái)凝補(bǔ)泵電機(jī)功率一般為30KW，改造后，按照年75%運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，年可節(jié)電19.71萬(wàn)kw.h。

3 真空泵組加裝低電流節(jié)能型

當(dāng)前大型火力發(fā)電廠每臺(tái)機(jī)組大都設(shè)計(jì)2-3臺(tái)水環(huán)式真空泵組，采用降低工作水溫度的方法，可進(jìn)一步提高凝汽器真空，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，但實(shí)踐證明，不適用于所有的機(jī)組，整體節(jié)能效果并不非常明顯；且機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，也不管機(jī)組真空嚴(yán)密性如何，都采用設(shè)計(jì)一至兩臺(tái)真空泵連續(xù)運(yùn)行的方式。300MW機(jī)組單臺(tái)真空泵電機(jī)功率一般為160MW，運(yùn)行時(shí)抽空氣裕量較大。加裝一套由羅茨風(fēng)機(jī)+小容量真空泵串聯(lián)的節(jié)能型高效真空泵組，電機(jī)功率分別為：羅茨風(fēng)機(jī)電機(jī)功率18.5KW，小容量真空泵電機(jī)功率7.5KW，高效真空泵組電機(jī)功率合計(jì)26KW，運(yùn)行后真空泵組能降低耗電率83%左右，節(jié)能效果非常明顯。

工作原理：由羅茨泵抽取凝汽器空氣和蒸汽混合物后，進(jìn)入管式換熱器冷卻，剩余空氣由水環(huán)式真空泵抽出。因高效真空泵系統(tǒng)極限真空<400Pa，能夠保證凝汽器極限真空需要。羅茨泵出口壓力達(dá)到12kPa，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度為50℃，可以避免小容量水環(huán)式真空泵汽蝕。

高效真空泵組抽空氣量約為原真空泵組的90%左右，能滿足在凝汽器真空嚴(yán)密性合格情況下抽空氣的需求，一臺(tái)高效真空泵組運(yùn)行即能滿足單臺(tái)機(jī)組對(duì)真空經(jīng)濟(jì)性的要求。原設(shè)計(jì)水環(huán)式真空泵作為機(jī)組啟動(dòng)時(shí)快速抽真空及正常運(yùn)行時(shí)的備用。

4 軸封溢流疏水改接至#7（8）低加入口

各大型火電廠汽輪機(jī)軸封母管都或多或少存在不同程度的溢流，除改造軸封減少漏汽量外，原設(shè)計(jì)一般都是將溢流蒸汽至凝汽器，增加了凝汽器熱負(fù)荷，還導(dǎo)致高參數(shù)工質(zhì)的浪費(fèi)。將軸封溢流的蒸汽接至#7（8）低加入口蒸汽管道（根據(jù)#7、8低加進(jìn)汽參數(shù)，原則上為參數(shù)接近），可提高熱力系統(tǒng)的熱效率，平均可降低煤耗率約0.2g/（kW·h）。

5 除氧器連續(xù)排汽回收

為了排除凝結(jié)水中的不凝結(jié)氣體，除氧器都設(shè)有連續(xù)排汽，這必然會(huì)造成工質(zhì)和熱量浪費(fèi)。可在除氧器排大氣門前加裝管道、閥門，將除氧器排汽引至軸加汽側(cè)（軸加疏水管徑要進(jìn)行核算，根據(jù)疏水量更換合適管徑的管道），正常運(yùn)行中關(guān)閉除氧器排大氣門，開啟除氧器排汽至軸加門，不凝結(jié)氣體被軸加風(fēng)機(jī)抽走，改造方案詳見圖，此方案改造后平均可降低煤耗率約0.12g/（kW·h）。

6 開式冷卻水泵冬季運(yùn)行時(shí)采用旁路或電機(jī)改雙速

在華中以及北方地區(qū)，開式冷卻水的大用戶如大、小機(jī)冷油器及發(fā)電機(jī)氫（空）冷器，在冬季運(yùn)行期間，其調(diào)閥開度一般在5—20%，節(jié)流現(xiàn)象非常嚴(yán)重，節(jié)流損失較大，因開式水泵電機(jī)功率較大，以300MW機(jī)組為例，電機(jī)功率為180KW，能耗損失較大。

有兩種改造方案：一：在開式泵入口母管上加裝旁路門及旁路管，接至開式水泵出口母管上，為增加系統(tǒng)壓差，保證開式冷卻水的流量，將開式水回水管路接至吸水井或循環(huán)水前池。在冬季機(jī)組運(yùn)行時(shí)，停運(yùn)開式水泵，開式冷卻水采用旁路系統(tǒng)運(yùn)行。二：將一臺(tái)開式冷卻水泵的電機(jī)改為高低雙速電機(jī)，冬季改為一臺(tái)低速開式水泵或并聯(lián)組合運(yùn)行的方式。此兩種方法在改造前，都應(yīng)當(dāng)對(duì)改造后的開式水壓力是否滿足發(fā)電機(jī)氫（空）冷器揚(yáng)程需求進(jìn)行論證。

兩種方案改造實(shí)施后，都能起到非常明顯的節(jié)能效果。

7 結(jié)束語(yǔ)

上述汽輪機(jī)輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及改造方案，均在華電國(guó)際多個(gè)電廠實(shí)施并應(yīng)用，從運(yùn)行情況來(lái)看，對(duì)提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性及降低廠用電率方面，均達(dá)到了預(yù)期節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]東北電力集團(tuán)公司.電力工程師手冊(cè)（動(dòng)力卷）[S].2001.

作者簡(jiǎn)介：谷嘯威（1972-），男，工程碩士，生技部汽機(jī)點(diǎn)檢長(zhǎng)，主要從事火電（核電）汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)備安全生產(chǎn)及節(jié)能技術(shù)與管理等。