火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化探究曹荣1,2

火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化探究曹荣1,2

曹荣1,2

(1.华电电力科学研究院有限公司浙江杭州310030;2.杭州华电能源工程有限公司浙江杭州310030)

摘要：当前我国凝汽式机组在冷端系统运行层面上还存在很多问题，若不及时调节，则难以提升发电效率，严重情况下甚至会额外消耗能源。基于此，本文总结了凝汽器最佳真空和最佳冷却水量之间的关系、汽轮机功率和凝汽器压力之间的关系，并结合实际，集中探讨了现代优化火电厂凝汽式机组冷端运行的有效方法，为火电厂可持续性运营与发展提供参考。

关键词：火电厂；凝汽式汽机组；冷端系统；运行；优化策略

1引言

我国是以煤电作为主要能源的国家，并将长期处于这种格局，燃煤电厂作为煤炭资源消耗大户，在很大程度上影响着我国能源总体利用率。作为火电厂重要子系统之一的冷端系统一般由抽气器、凝结水泵、循环水泵、凝汽器、冷却塔等部件组成。汽轮机排汽进入凝汽器中，经循环水冷却后冷凝，并从凝结水泵里抽出来，通过各个加热器进行加热，作为锅炉给水。循环水经冷却塔冷却后被循环水泵输入凝汽器循环利用。凝汽器里面排汽受冷并凝结成水的这一过程，体积会快速缩小，使本来密闭空间充满蒸汽却变为真空。空气等非凝结气体在汽轮机的排汽中会被抽气器抽出来，从而使真空度得以维持。本文拟通过探讨现代优化火电厂凝汽式机组冷端运行的有效方法，为火电厂可持续性运营与发展提供参考。从凝汽器最佳真空

2火电厂凝汽式汽轮机冷端系统运行优化策略

冷端系统要实现节能目的，必须使其核心设备凝汽器的真空度满足耗能参数要求，这需要确定其最佳真空。在冷端系统设计中，循环水泵也是重点设计对象，需要确定其最佳循环水量，以使冷却水量得以减少，实现节水目的。在冷端系统优化时，还要保证其基础性能，使其能处于高效运行状态。

2.1确定最佳循环水流量

循环水流量大小直接关系到冷却水量，为了节约冷却水，相关人员还要对循环水流量进行调整设计，使其在满足循环冷却系统功能要求同时达到最佳状态。循环冷却水系统在冷却水提供以及蒸汽水循环应用中发挥重大作用。在系统优化设计中，相关人员应使循环的蒸汽水减少量最小，这需要考虑汽轮机排汽量。排汽量一般与汽轮机运行负荷有关，也会受到温度的影响和制约。所以在确定最佳循环水流量时，还要综合考虑影响因素，并将其作为计算的前提条件。在最佳循环水流量计算中，相关人员需要改变其中的一个条件，如排汽量大小，条件改变后，温度也会作出调整，此时的循环水流量以及热量散失情况等都会成为汽轮机饱和温度以及冷端系统压力的参考依据，相关人员还要在参数变化后，及时做好记录。凝汽器的真空度会受到循环水流量影响，在一定范围内，机组运行功率和循环水流量呈正相关。增加水流量，机组运行功率会逐渐接近水泵功耗量，相关人员要找到两者相等时的水流量临界值，并在两者未达到平等状态时，找出最大差值，然后根据这些数据参数，有效调整水流量。水流量的调节可以通过水泵叶片的调整实现。循环水流量运行过程中，也会产生电能损耗，相关人员要将水量控制在最佳状态，以使能耗降低。在确定最佳水流量后，相关人员还要对供水方式进行优化，使供水中的水泵数量增多，这些水泵需要组合在一起，完成最佳水流量供应工作，这可以最大程度解决能耗问题。

2.2确定凝汽器最佳真空

凝汽器的真空度直接关系到汽轮机组的运行效率和热经济性，为了节约成本，相关人员要在优化设计中确定凝汽器的最佳真空参数。机组运行功率与真空参数大小呈正相关，在某个范围内，真空参数越大越好，但超过该临界值，真空非最佳状态，机组运行效率也非最佳。在确定最佳真空方面，相关人员可以研究循环水流量与真空参数之间的关系。前者会对后者产生一定的影响，主要表现在蒸汽循环利用中，蒸汽水形成的过程会对蒸汽器真空产生负面影响。当机组输出功率与循环水泵消耗功率差值最大时，真空参数最佳。在调节真空参数时，相关人员可以从循环水流量调节方面入手，使两种增加后的功率差值最大。凝汽器在运行中，其真空度会处于变化状态中，要使该参数一直处于最佳状态，相关人员还要借助真空泵来自由启停，使真空得到有效调节。但在优化真空泵启停方式中，还要注意控制真空调整过程中的耗能，使其远远小于真空泵消耗功率。相关人员还要找到真空泵停止应用的判断依据，以保证调整耗能大于运行耗能时，能及时使其处于停止运行状态。

2.3在经济角度上优化冷端系统

冷端系统优化设计不仅要考虑能耗，还要考虑到整个机组以及火电厂的运行效益，所以还要站在经济角度上，分析水资源使用费和冷却水热污染费。这两种费用直接关系到汽轮机净收益，为了提升净收益，还要减少各种费用花销。这两种费用大小与冷却水量有关，在计算费用时，相关的参考参数便是冷却水量，相关人员还要通过计算结果，控制冷却水量。在计算过程中，相关的计算准则以政府和行业规定的标准为参考。在计算中，会涉及到这两种费用，也会涉及到拖动循环水泵的电动机耗能费用和汽轮机功率增加收益数值，相关人员需要用该收益值减掉其他费用，最终结果便是汽轮机净收益。

3结语

总之，在针对火电厂凝汽式汽轮机冷端的最佳真空值进行确认过程中，不单单要注意到一系列的传统因素，并且还应该考虑水资源在不同区域的实际应用费用，以及冷却期间热污染治理消耗的费用。长期坚持下去，才可以规划出更加实用的优化处理方案，从而令汽轮机在冷端运行环节中赢得最大的经济收益。

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