電廠汽機熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化研究

范超

【摘 要】進行汽機熱力系統(tǒng)優(yōu)化的前提是確定好計算系統(tǒng)熱力的方法，其中應(yīng)用最廣泛的方法為等效熱降法，熱工理論廣泛應(yīng)用于汽機熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟性診斷中。該方法具有簡便、快捷的優(yōu)勢，在進行熱力系統(tǒng)節(jié)能潛力分析和節(jié)能改造時，首先計算各級回?zé)岢槠某槠屎统槠刃峤担黄浯斡嬎阈抡羝牡刃峤怠２粌H實現(xiàn)了整體熱力系統(tǒng)的計算，同時也可以對熱力系統(tǒng)進行局部定量分析。

【關(guān)鍵詞】電廠汽機；熱力系統(tǒng)；運行優(yōu)化

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗量不斷的增加，電廠為了實現(xiàn)利益最大化，對熱電廠系統(tǒng)不斷的改造與優(yōu)化調(diào)度，熱電廠熱力系統(tǒng)的改造與優(yōu)化調(diào)度是對熱電廠節(jié)能提效的有效措施。基于此，本文主要對電廠汽機熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化進行了簡要的探討。

1電廠汽機熱力系統(tǒng)故障分析

1.1水沖擊事故的影響

對于汽輪機的熱力系統(tǒng)而言，水沖擊事故的影響嚴(yán)重。由于熱力系統(tǒng)中的蒸汽溫度自動調(diào)節(jié)功能失效，導(dǎo)致蒸汽溫度急劇下降；一旦汽輪機啟動，隨之而來的是減溫水壓力突然上漲，造成減溫水調(diào)節(jié)功能失靈，從而帶來了水沖洗事故。

1.2無法維持凝汽器的真空值

凝汽器真空值無法持續(xù)的主要表現(xiàn)包括排氣溫度的上升、真空值下降以及凝結(jié)水溫度的升高。導(dǎo)致該類故障的主要原因為：循環(huán)水泵出口閥門出現(xiàn)損壞，引起循環(huán)水量的減少，甚至是丟失循環(huán)水；凝汽器等部件損壞；真空系統(tǒng)管道等設(shè)備損壞等。

1.3高壓加熱器故障

高壓加熱器故障主要是指高壓加熱器的解列。造成這類故障的原因主要是高壓加熱器閥門或者水管等部件出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，例如泄露或者裂縫等，從而引起高壓加熱器的自動報警，造成高水位自動啟動停用操作。

2電廠汽機熱力系統(tǒng)運行優(yōu)化

2.1熱力系統(tǒng)故障優(yōu)化

①蒸汽溫度不穩(wěn)定，在常規(guī)處理方式之余，還需對汽輪機進行監(jiān)視，定期記錄其運行情況的詳細(xì)信息；②凝汽器真空值不能持續(xù)，需要與真空表詳細(xì)核對，確定變化范圍，采取有效處理措施，例如真空值下降，應(yīng)當(dāng)對其進行減負(fù)處理，并且開啟備用真空泵；③泵出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，需首先確定故障嚴(yán)重程度，自動或手動開啟備用泵，開啟后，強行啟動原泵，如若不成功，確定為嚴(yán)重故障，則需要適當(dāng)降低當(dāng)前負(fù)荷，并且通知專業(yè)檢修人員進行處理。

2.2汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化

（1）汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化利用汽輪機高壓缸補汽閥倒抽蒸汽，設(shè)置70%容量的0號高壓加熱器，增加汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)總級數(shù)，提高機組部分負(fù)荷工況的給水溫度，改善蒸汽動力循環(huán)，降低汽輪機熱耗。經(jīng)工程實踐驗證，低負(fù)荷工況汽輪機熱耗下降值可達11.6kJ/kW，機組熱經(jīng)濟性有一定提升。但是機組實際節(jié)能效果與理論測算值存在較大的差距，尤其在高負(fù)荷工況，建議0號高壓加熱器的投用和切除點下調(diào)至75%THA負(fù)荷工況。（2）機組給水溫度提高后，低負(fù)荷工況鍋爐SCR脫硝裝置入口煙氣溫度提升至310℃以上，可保證SCR在全負(fù)荷范圍內(nèi)處于催化劑的高效區(qū)運行。（3）回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化成果顯示，隨著機組負(fù)荷率的下降，汽輪機熱耗和供電煤耗下降值隨之?dāng)U大，說明基于0號高壓加熱器的回?zé)嵯到y(tǒng)適合大容量高參數(shù)機組的調(diào)峰需求。（4）采用補汽閥倒抽蒸汽作為0號高壓加熱器高壓汽源，不影響汽輪機本體結(jié)構(gòu)，回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化方案技術(shù)風(fēng)險較低。

2.3給水溫度優(yōu)化

給水溫度對機組的經(jīng)濟性有較大影響。圖8為350MW空冷機組的回?zé)嵯到y(tǒng)按等溫升分配時的熱耗相對變化與給水溫度的關(guān)系曲線。可以看出，隨著給水溫度的提高，熱力系統(tǒng)的熱耗降低，存在一個最佳給水溫度，使熱耗最低，并且在最佳給水溫度附近，熱耗的變化趨勢比較平緩。在工程設(shè)計時，給水溫度的選取還需考慮鍋爐的造價以及設(shè)計難度。故實際工程中一般沒有嚴(yán)格地去追求最佳給水溫度。對于超臨界機組給水溫度一般選取在285℃左右。

2.4疏水系統(tǒng)能效優(yōu)化

①機組有較多的疏水閥閥門，且頻繁出現(xiàn)閥門內(nèi)漏問題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)熱能損失。實際上，汽機機組閥門內(nèi)漏量較多，外漏量較少，給系統(tǒng)的經(jīng)濟性造成較大影響的是高溫高壓管道上的疏水閥門的泄漏。閥門前后差壓大、工作條件惡劣和機組啟停時的蒸汽沖刷是導(dǎo)致系統(tǒng)部門疏水閥門泄漏的主要原因，同時不同原因造成的內(nèi)漏程度不同，對系統(tǒng)造成的影響程度也不同。可以通過定期檢查機組的各類疏、放水閥，及時修理和更換泄漏閥門，解決汽機閥門內(nèi)漏問題。主蒸汽、再熱汽和抽汽系統(tǒng)的管道和閥門對機組的正常運行至關(guān)重要，一旦其存在內(nèi)漏問題那么影響嚴(yán)重，因此必須加以重視，對這些部位進行重點檢修；②在部分汽機設(shè)備中，中壓缸的啟動需要使用高壓缸上的排氣通風(fēng)閥。但系統(tǒng)進行倒缸操作的前提是汽機轉(zhuǎn)速務(wù)必達到每分鐘2650轉(zhuǎn)，該狀況下的汽輪機中壓缸啟動功能是無效功能。為了提高系統(tǒng)能效，可適當(dāng)減少通風(fēng)閥[2]。

2.5汽泵啟動優(yōu)化

汽泵啟動過程中其耗電量巨大，花費時間長達20小時，因此在機組啟停過程中優(yōu)化汽泵啟動過程，可以有效減少汽機耗電量，提升汽機熱力系統(tǒng)的能效。①只有利用輔汽汽源，才能實現(xiàn)機組啟動時汽泵的全程啟動。具體流程為：先利用高輔汽源沖動小機給鍋爐供水，再給鍋爐點火。但保證汽泵再循環(huán)門在鍋爐上水的過程中保持全開的狀態(tài)，并在機組冷態(tài)啟動點火后，務(wù)必對其振動情況進行監(jiān)測，并全程通過汽泵給水；②除了在機組破壞真空前將汽泵運行停止外，從機組開始滑停直至結(jié)束全程均需汽泵給水。

3熱力系統(tǒng)自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)度模型的建立

熱力系統(tǒng)由于所配備的汽輪機的類型和數(shù)量的不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的不同，建立的優(yōu)化調(diào)度計算模型也是不同的，設(shè)備之間的這種并聯(lián)特征簡化連接關(guān)系，在自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)度中，應(yīng)優(yōu)化調(diào)度計算對熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，根據(jù)用戶提供的信息建立合適的優(yōu)化調(diào)度計算模型。

3.1熱力系統(tǒng)規(guī)模的確定

熱力系統(tǒng)的規(guī)模包括各種壓力等級的母管數(shù)目，熱力系統(tǒng)中的汽輪機數(shù)目，過來的數(shù)目、減壓器的數(shù)目，實現(xiàn)熱力系統(tǒng)的自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)度，采用母管制熱系統(tǒng)企業(yè)中，用汽條件十分復(fù)雜，需要很多壓力等級蒸汽。然后確定設(shè)備的數(shù)目，就可以建立優(yōu)化調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)模型和優(yōu)化計算。

3.2決策變量的設(shè)置

熱力系統(tǒng)最大規(guī)模確定以后，還應(yīng)將汽輪機的進氣量、向各個壓力等級母管的排汽量、發(fā)電機功率、表征設(shè)備啟停的整數(shù)變量作為決策變量。當(dāng)實際的熱力系統(tǒng)蒸汽母管和汽輪機數(shù)量小于最大標(biāo)準(zhǔn)的時候，對實際的熱力系統(tǒng)情況，將相應(yīng)的蒸汽管中沒有蒸汽流量設(shè)置為零，使用自適應(yīng)熱力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度有限的解決各種實際熱力系統(tǒng)單獨建立優(yōu)化調(diào)度用數(shù)學(xué)模型的難題。

3.3各種約束關(guān)系的建立

通過建立熱力系統(tǒng)自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)度模型，在輔以汽輪機的各種約束條件，如最小流量約束、調(diào)節(jié)抽汽量的約束、最大進汽量約束、最大功率約束、等，尋找好的計算方法，以便于獲得此熱電負(fù)荷下的最優(yōu)解，實施運行調(diào)度，獲得汽輪機熱力系統(tǒng)的最佳節(jié)能效果。

結(jié)束語

綜上所述，要實現(xiàn)電廠熱力系統(tǒng)運行的優(yōu)化，可分別通過優(yōu)化機組能效、疏水系統(tǒng)能效、軸封系統(tǒng)能效的途徑實現(xiàn)各系統(tǒng)的能效優(yōu)化。同時通過優(yōu)化氣泵啟動和機組啟動工作實現(xiàn)系統(tǒng)運行操作優(yōu)化，從而促進了燃煤火電行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]武順，李魯寧.電廠汽輪機節(jié)能降耗運行分析[J].科技風(fēng)，2018（26）：143.

[2]劉鈺林.汽輪機及其熱力系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化[J].內(nèi)燃機與配件，2018（13）：70-71.

[3]黃濤.汽輪機回?zé)岢槠到y(tǒng)設(shè)計要點分析[J].南方能源建設(shè)，2018，5（01）：68-72.

[4]陳厚釵.熱電廠汽機熱力性能測試分析及性能評價[J].低碳世界，2016（20）：41-42.

[5]張啟林，楊雁，葉東平.大型冷凝機組供熱改造的相關(guān)供熱系統(tǒng)及布置[J].機械工程師，2011（07）：69-71.

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