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电厂汽轮机辅机的设计及运行优化白永中

发表时间：2020/6/12 来源：《基层建设》2020年第6期作者：白永中1 马升2

[导读] 摘要：我国电厂发电以汽轮机发电为主，保持着较高效率的运行水平。

        1.陕西长青能源化工有限公司陕西宝鸡 721000；2.陕西长青能源化工有限公司陕西宝鸡 721000
        摘要：我国电厂发电以汽轮机发电为主，保持着较高效率的运行水平。辅机系统作为汽轮机的重要组成部分却往往被忽略，在实际运行中存在着严重资源浪费问题。那么对辅机系统设备运行方式进行优化和采取有效措施进行改进，是电厂提高发电效率的首要目标..主要的阐述了提高电厂辅机的效率，以及节能降耗的措施。居民生活和社会生产对电力的需求量持续增加，然而电力企业的市场竞争压力不断加大，想要实现更加稳定的发展，需要对生产模式进行优化，合理控制生产成本。汽轮机是我国电厂采用的主要发电设备，设备运行中如果出现问题或故障，会对生产效率带来直接影响，为居民生活和社会生产带来困扰。对汽轮机辅机进行改进和优化，可切实提升生产效率，保证生产安全，有助于电厂控制生产成本，实现既定的经济效益.
        关键词：电厂；汽轮机辅机；优化；改进
        1电厂汽机辅机系统设备构成
        在电厂发电的系统中，主要的热力设备包含锅炉及汽轮发电机，除此以外还有各种辅助设备将主机设备与水系统、蒸汽系统、输送电系统连接起来，形成整个的电厂系统。汽机部分的辅助系统包含水系统、油系统及蒸汽系统三大部分。水系统：包含循环水冷却水系统、凝结水及给水系统、除盐水系统。油系统：润滑油系统、密封油系统（若设计需要）及抗燃油系统。蒸汽系统：四大管道系统、高低压旁路系统、抽汽系统及轴封系统。汽机部分的辅助设备包含凝汽设备、低压加热器、高压加热器、除氧器、给水泵及冷却塔等设备.
        2优化汽轮机辅机的主要方式
        2.1优化循环水泵
        我国电厂生产中，循环水泵的运行效率和数量与辅机运行有着直接影响，但是由于其数量难以满足辅机需求，导致循环水泵无法长时间工作，所以电厂在循环水泵优化中，需要综合考虑这一因素，结合自身生产实际情况，对循环水泵进行科学优化，保证优化方案的合理性和科学性。我国大多数电厂通过改变出水量的方式对水泵进行优化，但是这种优化方式需要对压力条件和冷却液温度进行动态控制，以保证循环水泵的稳定。循环水泵在具体工作中，如果水体积较大，辅机压力会相对减小。实际优化中，要综合考虑水泵的耗能和做功情况，保证其处于最佳运行状态，起到优化辅机的作用.
        2.2优化冷却液系统
        冷却液系统在汽轮机辅机运行中扮演着关键角色，也是电厂生产运行中最容易出现故障的部分。该系统受出水点控制不足、阻力不定等因素的影响，不仅会导致资源过度消耗，还会为生产增添隐患，影响生产安全和稳定运行。电厂要采取有效措施和方式对冷却液系统进行优化。电力生产行业中，大多数电厂都采用调整水泵速度阀门的方式进行优化，通过对水流度进行严格控制，起到降低扬程、减小水压的效果。此优化方式不仅能提升辅机的运行稳定性和节能水平，还可以确保生产安全。
        3电厂汽轮机部分辅机系统实际优化方案
        3.1改进输送水体系
        输送水体系对汽轮机辅机运行具有直接影响，如果该体系出现问题或故障，容易造成水泵崩裂，故障严重甚至会引发大范围漏水情况，为企业带来严重的经济损失。所以，电厂要给予高度重视，通过改进输送水体系保证汽轮机辅机的正常运行。目前，大多数电厂主要采用在凝气设备与空气接触部位安装输送水泵的方式进行改进，此措施可以有效解决水泵冲击造成的震动问题，确保输送水体系安全，但是此改进方式需要结合具体生产情况灵活运用。

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电厂可通过采用加紧节门或安装减震设备的方式进行改进，在保证输送水体系运行质量的基础上，发挥体系的节能优势
        3.2改进水位调控
        电厂实际生产运行中，可以通过改进水位调控提升汽轮机辅机的生产效率和运行质量。输送水位的合理性、科学性对辅机运行具有直接影响，通过这一改进措施可以保证其工作效率。具体操作中，电厂技术人员需要对输送水位的数值进行科学预定，结合温度和气流冲击等因素，对数值进行科学调控，保证调控的合理性和灵活性.
        3.3以冷却塔为对象开展优化工作
        冷却塔根据冷却介质分为空冷塔和湿冷塔。本文只讲空冷塔的优化设计。空冷塔的初始端差是影响空冷机组经济性运行最重要的指标之一。初始端差简称ITD，指热交换前空冷凝汽器入口设计点排汽温度与冷却空气入口设计点温度的差值。影响初始端差的因素有很多：厂址气象条件、空冷系统的总投资额度、不同排汽参数的汽机设备费与年少发电量的差值比较等。在设计阶段，应根据需要冷却的蒸汽量及热负荷、设计温度、海拔等温度，选择，初步选取几种不同ITD参数时的风扇数及冷却塔大小等参数，计算每种方案下的运行费用及投资费用，然后作对比，选取最佳方案
        3.4以凝汽设备为对象开展优化工作凝汽设备是凝汽式汽轮发电机组一组很重要的设备。凝汽器的主要作用是在汽轮机的排汽口建立并保持高度真空。将低压缸排出的蒸汽凝结成水，然后回收到给水系统进行循环利用。凝汽设备主要包括：凝汽器、真空泵（或抽汽器）、凝结水泵。影响凝汽器真空度的原因有很多：如循环水入口水温、凝汽器端差、循环水的温升、换热面积、冷却水量、蒸汽负荷、真空系统的严密性等。在设计阶段，凝汽器真空度的最佳选择设计。循环冷却水温取决于环境温度，相对稳定。蒸汽负荷是根据锅炉来汽及抽汽系统决定的，一般汽机及锅炉选好后，这些数值都是比较确定的数据。而当换热面积一定的情况下，只有增加冷却水量才能是提高凝汽器的真空度，冷却水量的增加会导致循环水泵的流量增大，则导致循环水泵的能耗增加。故设计阶段考虑的真空最佳数值，则是提高真空度可以使汽机能耗的减小与增加水量使循环水泵能耗的增加的比较最佳值。在运行阶段，提高凝汽器真空度的方式分析。在机组运行阶段，凝汽器真空度的缓慢及快速下降，则分析一下原因：（1）真空系统严密性。真空系统不严密，导致空气从外部漏入，使系统内不饱和蒸汽量变多，真空度下降。具体表现出来的现象是：汽轮机的排汽温度与循冷却水出口的温差变大。（2）循环水量减少或者暂时中断。循环水量减少会使冷却不及时，也会导致真空度下降。（3）循环水的水温增高。循环水的水温是根据室外温度及冷却塔的冷却效果而改变，若电厂所在地区的气候温度升高或者冷却塔故障会导致冷却水温升高，进而导致真空度下降。（4）真空泵或者射水抽气器故障。工业水水温升高，使抽气室压力升高，降低了抽气器的效率。根据以上分析，在设计阶段要考虑好最佳的循环水量及冷却塔的冷却面积，要选取好换热的最佳端差，使我们设计的真空度为最佳。在设备采购阶段，要选取减少泄露真空，质量好点的设备。在运行阶段，真空系统的安全阀、法兰及疏水门等处要常检查，定期维修；夏季工况，可以补充冷却水方式及增加冷却塔的冷却风量，使循环水温增加的少些。循环水泵、冷却塔、真空泵等设备也要定期维护，做到少出故障，安全正常运行.
        结语
        目前，保证电厂主要辅机系统维持良好运行状态的最主要方法就是进行相应的优化改进，对电厂汽轮机辅机运行进行优化和改进，提升了汽轮机组的工作效率，提高了电厂对资源的有效利用。在实际电厂工作中，可通过试验计算对比找到电厂汽轮机辅机系统设备的最佳运行方式，采用改进措施提升辅机设备的运行效率和稳定性，不仅能提高辅机系统的经济性和节能目的，同时也是保障辅机系统安全性的有效措施，为电力行业技术的发展指明了有效途径.
        参考文献：
        [1]马建宁.330MW汽轮机辅机性能试验及优化运行分析[D].重庆大学，2019：1-57.
        [2]张鹏飞，呼斯楞.电厂汽轮机辅机运行优化和改进的分析[J].科技创新与应用，2019（05）：67.
        [3]张贵斌.电厂汽轮机中辅机的优化方式及改进措施[J].2019（08）：181-183.