600MW火電機組冷端系統節能優化改造效果

李國粹

摘 要：汽輪發電機組是供電企業的重要設備，凝汽器系統是節能的重點部位，本文結合本單位的實際情況，對火電機組冷端系統的節能優化改造措施進行分析，介紹了幾種節能優化方法，旨在給其他同類型的機組提供理論依據。

關鍵詞：火電機組 火力發電 冷端系統 節能改造

中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）04-0-01

引言

隨著我國電力生產規模逐漸擴大，電力企業也逐漸從生產型企業轉變為經營型企業，提高效益、降低成本成為發電企業經營管理的長期目標。當前電力企業生產過程中的能耗還比較高，從電力企業的生產情況來看，電廠的凝汽器的真空度對用電率、供電煤耗的影響十分明顯。凝汽器的真空下降，則發電熱耗會逐漸上升，如果發電煤耗按330g/（kW·h）為標準計算，則發電機組的平均真空只需要提高0.7kPa，則發電過程中的煤耗就可以降低2g/（kW·h）以上，具有十分顯著的經濟效益。對此，在電力企業生產過程中，必須要加強對節能降耗的重視，以600MW火電機組為例，分析汽輪機的冷端系統在節能降耗中的潛力。

一、凝汽器的真空大小與能耗的關系

本文以某單位600MW火電機組為例進行分析，主設備均選用哈爾濱三大動力廠的國產設備，汽輪機是亞臨界、一次中間再熱、單軸、四缸、四排汽、反動凝汽式汽輪機，其中汽輪機的真空系統中的主要設備有凝汽器、真空泵、循環水泵，凝汽器為N-36000-1型，雙背壓、雙殼體、單流程、表面式、橫向布置。其中凝汽器有兩個，A凝汽器為4.7kPa、B凝汽器為5.73kPa。

從熱力學的角度來看，火電機組的凝汽器的真空下降的時候，其發電熱耗水平是會不斷上升的，所以想要降低火電機組的能耗，就必須要提高機組的真空。

二、真空系統節能降耗的方法及其效果分析

真空系統節能降耗的方法就是在保證機組安全穩定運行的前提下，對設備管理和運行方式進行優化，進行技術改造，提高機組真空，從而降低設備的電耗。其具體的方法如下：

1.加強運行管理，優化輔機運行方式

對火電機組設備進行安裝調試的時候，通常考慮的是安全，對節能降耗的考慮較少，所以一般都會采用旋轉熱備用、安全裕度大的運行方式，確保設備安全、機組運行安全。等到真正開始生產之后，主機和輔機的運行方式都可以得到一定程度的優化，根據本單位設備的實際情況，通過優化運行方式可以達到節能的目的。

2.加強真空系統的嚴密性

在火電機組的運行過程中，必須要確保機組的真空系統的嚴密性，真空系統的嚴密性不達標，也會導致系統的能耗較高。根據相關標準規定，真空下降的速度如果小于0.399kPa/min，則視為嚴密性合格，如果下降的速度小于0.266kPa/min，則視為嚴密性良好，效果小于0.133kPa/min，則視為優良。對機組運行的真空嚴密性進行檢測，一般都采用停泵法或者關門法，即停止真空泵的運行或者關閉真空手動門，然后對真空的下降速度進行觀察，可以看出，在進行真空嚴密性試驗的時候，采用停運真空泵法最合適，因為關閉抽真空手動門的試驗方法存在一些誤差。為了加強真空嚴密性管理，提高機組的真空度，可以將機組的真空嚴密性分成不同的區，分別為：獎勵一區，獎勵二區，正常區、查漏區、考核一區、考核二區，形成不同的獎懲機制，每個月都要對機組的真空嚴密性進行考核，并且對責任人的工作質量進行量化，強化責任人的責任意識，提高其對機組真空嚴密性的認識。通過嚴格地運行管理，可以保持機組的真空度滿足要求，為機組節能降耗做出貢獻。

3.優化循環水系統運行方式

火力發電廠的循環水設備一般都采用單元制設計，每臺機組都配備了兩臺循環水泵，形成獨立的單元，機組之間的循環水系統是沒有關聯的，這種方法會導致單泵運行的循環水量不足，雙泵運行的水量過多，造成浪費。根據實踐得知，根據機組的真空值大小來確定是開一臺還是兩臺循環水泵，如果在滿足機組真空的條件下，開一臺循環水泵，則可以使電廠的用電率下降0.03%。在夏季，單機組、雙水泵的運行方式對電廠的用電率的影響最明顯，對于兩臺以上的機組，則可以考慮優化水循環系統，將水循環系統聯通，然后采用母管制供水的方式，解決單臺機組優化運行時的矛盾，使得水系統的運行方式更加多樣化，更加靈活。本單位的機組容量較大，傳統的配備方式是，兩臺600MW機組的循環水泵在夏季需要4泵，針對這種運行方式，提出了兩臺機組、三泵的運行方式，在兩臺機組的循環水管道之間增加一個聯絡門，假設兩臺機組、三泵的方式每年可以減少1臺循環水泵4個月的運行時間，則大約可以節約電量907萬kW·h，其節能效果十分顯著。目前，還可以通過運用相應的軟件，對不同負荷條件、不同環境溫度下的循環水的最佳運行方式給出提示，使得循環水系統的運行更合理、更科學。經過優化之后，兩臺機組的平均真空可以上升0.4kPa和0.65kPa，節能效果明顯。

4.雙背壓機組抽真空裝置優化

當前很多電廠都使用凝汽式汽輪機組，這種發電機組的凝汽器一般都采用雙背壓凝汽器，循環水可以串聯進入兩側的凝汽器銅管，形成雙背壓，低壓一側的凝結水可以通過水封進入高壓側的凝汽器，再由凝結水泵將水打出。從理論上分析可知，在滿足一定條件的情況下，雙壓式凝汽器的平均排汽壓力比單壓式凝汽器的排汽壓力要小，但是實際運行過程中，很多機組的雙背壓凝汽器的實際壓力都是達不到設計值大小的，設計的真空低壓側的壓力大約為4.7kPa，高壓側的壓力大小為5.73kPa，高壓側與低壓側的真空大約相差1kPa，排汽的溫度大約相差4℃，實際運行過程中，溫度的差值大約為2℃，真空相差0.5kPa。造成這一現象的原因是因為高壓側與低壓側抽真空管道產生的阻力相差不大，而且又通過同一個母管和真空泵連接起來，母管產生均壓作用，使低壓側的凝汽器抽真空管的出力受到限制，從而導致高壓側和低壓側的凝汽器真空值達不到相應的設計要求。

針對這一問題，可以采用下面的方式進行解決，通過高壓側抽真空手動門，來增加高壓側的抽真空管道阻力，使得高壓側與低壓側真空管道的出力保持均衡，在高壓側的凝汽器真空保持不變的時候，低壓側的真空值會有較大幅度的增長。這種方案適用于火電機組正常運行的時候，如果機組運行不正常，則不能采用這種方案。高壓側的真空手動門經過節流之后，在確保高壓側的真空和排汽溫度保持不變的情況下，低壓側的排汽溫度可以下降，真空明顯提高，達到節能降耗的目的。經過實踐發現，低壓側的真空大約可以上升1.4kPa，高壓側和低壓側的平均真空都可以提高大約0.7kPa左右，與設計理論值很接近。

5.對設備技術進行改造

通過技術改造達到節能降耗的目的，也是目前發電廠考慮的重點之一。火電機組是發電廠的主要設備，在機組設計與設備選型的時候，一般都需要考慮設備的型號規格的通用性，盡量能夠讓設備滿足所有的工作情況，這也就決定了在生產過程中所采用的設備可能并不是最適合該機組的設備，設備的工作性能和狀態都不能達到最佳狀態。隨著科學技術水平不斷提高，設備的技術也不斷創新，通過設備技術改造，也能達到節能降耗的目的。比如對凝汽器膠球清洗系統進行改造。凝汽器的膠球清洗設備是確保凝汽器的銅管保持清潔，提高換熱效果的設備，在機組運行過程中，凝汽器的循環水側投入膠球之后，膠球會隨著水流進入到凝汽器的銅管中，然后對銅管的內壁進行清洗，膠球的清晰裝置也可以在運行的過程中對凝汽器的銅管進行自動清洗，從而使得銅管保持清潔。對于一些水質條件比較差的水循環系統，必須要配備膠球清洗裝置。本單位的水循環的水質都比較差，最初安裝的膠球清洗裝置是手動控制的，投運以及推出的時候操作量很大，而且膠球清洗設備本身也存在一些問題，在運行過程中可能會出現柵孔堵塞、污垢無法清除的問題，收球率較低，對機組的運行產生影響。對此，可以將膠球清洗系統更換為自動清洗裝置，通過可編程PLC控制系統，對膠球清洗系統的運行進行控制，從系統的啟動、正常運行、停運各個環節著手，實現自動化控制。而且新系統還帶有濾網差壓自動反清洗功能，可以在線清洗濾網，而且能夠進行報警，當清洗不干凈或者污垢量較大的時候就可以進行自動報警，提示技術人員。

三、節能效果分析

通過以上的優化運行方式以及設備技術改造方式，可以對機組的運行過程中的能耗進行有效控制，機組冷端系統的節能效果十分顯著。通過對機組的真空嚴密性進行控制，機組的真空度保持在93.7%以上;通過對循環水系統進行優化，將單機雙泵的方式變為兩機三泵，每年可以節約電能900萬kW·h以上，而且還能運用軟件對循環水泵的運行過程進行優化，使得兩臺機組的真空度上升;通過設備改造，保證了膠球清洗系統的投入率，平均真空升高了大約0.6%，可以使得供電煤耗下降1.8g/（kW·h）。由此可見，通過運行方式的優化以及技術改造，可以達到節能降耗的目的。

結語

綜上所述，火電廠是發電的主要場所，在火電廠生產過程中，機組設備的能耗較高，一直都是電廠考慮的重點問題。結合本單位的實際情況，通過對設備的運行方式進行優化，對設備進行技術改造，可以達到良好的節能效果，在生產過程中應該要加以推廣和應用。

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