论火力发电厂汽机辅机经济运行优化策略王浩宇

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:王浩宇
[导读] 进入新时代以来,社会的经济水平不断进步,人们生活水平提高
        摘要:进入新时代以来,社会的经济水平不断进步,人们生活水平提高,对于电力能源的需求急剧增长,且由于其他的发电方式依然存在一定的缺点以及无法达到需求,当前电力供应依然是以火力发电厂为主。随着全球范围内的火力发电厂数量不断地增加,市场对于火力发电厂提出了更高的发展要求。由于火力发电设备中的汽机辅机是较为重要的组成,其对于火力发电的效率以及能耗有一定程度的影响。
        关键词:火力发电厂;汽轮机;辅机;经济运行
        引言
        由于我国地大物博、能源相对紧张,能源人均占有量低,因此需要高度重视能源节约问题。当前,我国正处于经济高速发展阶段,而发电企业作为我国最基本的能源工业,对经济发展有着非常重要的意义。我国火力发电厂与其他发达国家相比,投入成本较高,能源浪费现象也比较多,这对火力发电厂的生产效率造成了一定的影响,同时,也会导致发电成本的上涨,进而影响到各行各业的进一步发展,所以,电厂应采取积极有效的措施,尽量降低发电成本,并要想尽一切办法使火力发电厂汽机辅机最大限度的节能降耗,实现优化经济运行。
        1火力发电厂汽机辅机运行原理
        火力发电厂汽机辅机系统主要由抽气设备、凝气设备、冷却设备等组成,在蒸汽能量向机械能的转化过程中,发挥着重要作用。其中,抽气设备主要使用射流式抽气机、容积式真空泵等设备。射流式抽气机可以为汽机运行过程中的高压室蒸汽提供辅助,能够抽取多余气体,提高能量转化效率。但是,射流式抽气机的结构较为复杂,操作也较为烦琐,目前多采用容积式真空泵。凝气设备具体包括凝汽器、抽水设备和凝结水泵等设备。在汽机运行过程中,凝气设备可以在真空状态下对凝结水、补给水进行除氧,控制排气口的真空状态,从而提升汽机循环运行的热效率。此外,在火力发电厂汽机运行过程中,还需要使用冷却系统设备,辅助系统内部温度的调节。在汽机运行中,供水系统主要在两种模式下切换,即开式运行与闭式运行。在开式运行模式下,采用直流型供水体系,在闭式运行模式下则采用循环型供水体系,需要为闭式运行模式设计冷却系统,通常采用冷取水和喷水池形式。
        2火电厂在经济运行存在的弊端
        火电厂运营是一种能源转换系统,其转换率主要受到电站使用工艺方法以及汽轮机组性能,辅助设备性能等影响,此外还与锅炉实际运行状态汽轮机组,发电机组运行情况具有紧密联系,当发电机组投入正常使用之后,机组的工艺结构和主要设备已基本确定。这种状况下,合理的设备管理,以及实现设备经济运行,对于提高能源转换来说是十分重要的,主要表现于火电厂所有设备在运行中处于最佳工作状态和经济指标,机组处于满负荷状态运行和经济性符合标准,是两个不同的概念。因此,在实际工作中,应认真做好定量化分析工作,建立并完善汽轮主机和辅机等相关设备经济运行模板,使整个机组运行完全建立在经济运行标准范围之内,这一环节也是机组经济运行管理中需首先解决的问题之一。火电厂的发电机组属于大工业体系,在运行中需要借助汽轮机主机和多个辅机以实现良好协调性,还需科学合理的调配各种设备之间的工作参数,只有这样才能从根本上优化机组的经济运行,而单个设备的经济性是整个机组经济运行的基础,只有将机组运行的整体经济性得到提高,其才能真正实现利益最大化的工作目标。因此创建汽轮机主机和辅机机组安全运行对于整个火电厂运行来说是十分重要的。由于不同发电站运行方式不同,比如对于发电机组,辅机等各种设备来说,其构成和性能要求不同,设备运行参数也存在差异。近年来,人们逐渐认识到火电厂对于相关设备与经济运行模式没有统一通用的标准。


        3火力发电汽机辅机运行优化策略
        3.1循环水泵优化
        水温以及机组负荷与流量会直接影响到凝汽机的真空变化,进而影响循环水的运行。在不断对水流量进行增加的情况下会使凝汽机的压力降低,进而提升机组的出力度,且在这种情况下会导致循环水泵的耗能不断地加大。而随着水流量的不断增加以及循环水泵以及机组出力差值达到最大化时会使凝汽机的运行状态达到最优。但根据相关研究发现,实际操作中因为技术缺陷而无法随意改变水环水量,且火力发电厂中的循环水泵运行数量也具有限制。因此在当前的技术背景下,仅能通过对水泵不同运行模式,如高低速、气泵或变频等,再结合相关理论知识与实践案例对不同运行方式的凝汽机循环水泵能耗等情况进行有效检测,进而对循环水泵的运行方式进行最优化。
        3.2给水泵运行优化
        针对上述存在的问题,在火力发电厂汽机辅机运行优化过程中,应综合考虑辅机运行安全性、稳定性、经济性等方面的需求,优化系统结构,更新技术设备,提高辅机设备功能和性能的完善性。在给水泵的运行优化方面,目前火力发电厂主要使用定速给水泵或变速给水泵。定速给水泵在运行过程中依赖于锅炉给水阀门调节,如果机组处于较低的负荷状态,阀门节流损耗水平较高。变速给水泵相比定速给水泵具有明显的应用优势,其运行过程负荷变动转速平移泵特征曲线,不需要调节阀门就可以改变水流量。
        在发电厂生产负荷的变化过程中,可以自动调节水泵转速,从而实现节能目标。在具体的设计优化过程中,应考虑火电厂汽机辅机水泵系统的实际运行情况,设计多种不同备用方式,并从经济性角度对水泵系统运行效果进行评价。一般情况下,备用给水泵在热备用状态下的转速应维持在3000r/min左右,从而保证水泵再循环流量。但是,这种方式也会增加蒸汽流量消耗,因此,在低负荷运行工况下可选择单泵运行方式,提高水泵运行经济效益。此外,考虑到水泵频繁启停会造成一定的能量损失,需要基于对实际生产过程的观察分析,确定最佳的组合运行方案,提高水泵运行综合效益。
        3.3回热加热器优化
        火电厂机组处于安全运行中,对于回热加热器各个部件均会参与整个运行过程,但在实际操作中回热加热器一旦出现故障时,将会出现一个或多个加热器切除的问题,尤其是在加热器旁路门阀没有关紧时,极易造成加热器内部出现渗漏现象,进而产生一定程度的泄漏,如果没有及时处理,这种泄漏现象会给整个机组运行带来严重后果,具体体现在以下几点:①当高压加热器被切除之后,来自给水泵的水温会显著低于正常条件下的水温现值,在短时间内使水循环的吸热量显著降低,从一定程度上降低循环效率,但切除低压加热器之后,这种情况下会给凝结水泵运转带来不同影响,进而增加机组的标准煤耗量。②比如当加热器旁路出现泄漏时,随着泄漏量增加会逐渐降低设备的经济性能,同时相对小旁路泄露来说,大旁路泄露问题较为严重。③当加热器选择疏水泵的切换方式时,如果疏水装备不具备的情况下,疏水泵一旦发生故障,疏水将会自动流入抽汽加热器中,同时由于存在输水泵故障问题会导致部分的水进入排气器中,无论对于疏水切换或故障发生来说都会从一定程度上影响火电厂机组的优化运行效率。
        结语
        随着我国城镇化战略工程的不断加速,社会对于电力供应的需求在不断地增加,因此,电力供应企业应当加强对技术设备的优化,以求能够满足我国当前社会的发展需求,且由于火力发电厂汽机辅机是其发电的重要环节,对其进行有效优化能够在一定程度上促进人们生活生产改善,并为火力发电事业发展带来更好的经济效益与社会效益。
        参考文献
        [1]张耀.论火力发电厂汽机辅机经济运行优化策略[J].智库时代,2019(38):24,26.
        [2]宋彦峰.基于火力发电厂汽机辅机优化的研究[J].化工设计通讯,2017,43(05):138-139.
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