电厂汽轮机辅机的节能降耗措施研究

电厂汽轮机辅机的节能降耗措施研究

黄云鹍 1 马杰 2 熊义平 3

北方联合电力有限责任公司乌拉特发电厂运行部内蒙古巴彦淖尔市 014400

摘要：电厂汽轮机辅机在实际生产中可以起到重要作用，为获得最高经济效益，需要基于以往经验来对结合其运行原理确定节能降耗方向，从不同方面来采取措施进行优化，争取从根本上解决目前所存在的生产问题，达到最佳运行效率。本文主要对电厂汽轮机辅机运行节能技术要点进行了简单分析。

关键词：节能降耗;背压汽轮机;给水泵;除氧器;

前言

随着电力体制改革的深化，竞价上网政策的执行，各电厂的节能降耗工作越来越受重视。节能降耗不仅可以降低生产成本，提高企业的经济效益，同时节约能源，减少环境污染。电厂的节能降耗可从多个方面进行，如改善设备性能，提高效率；进行热力系统优化，消除系统不完善的泄漏；调整运行方式和控制运行参数，使机组经济合理运行；提高企业的管理水平。

一、电厂汽轮机辅机节能优化

就我国目前发电形式来看，主要的就是汽轮机发电，汽轮机组运行效率是影响企业经济效益的关键因素。虽然在持续发展中，汽轮机组相关技术在不断优化和更新，生产效率也得到了一定提高，但是从整体上来看，实际生产中还存在较多缺陷，无法达到预期的最佳效果。想要实现企业的健康持续发展，除了要研究提高机组运行效率的方法外，还需要重视节能降耗的重要要求，通过对机组参数以及组成安装的改造优化，提高其运行效率的同时，将能耗控制到最低。以提高电厂汽轮机辅机综合运行效率，就需要总结以往实际施工特点，掌握其作业原理后，确定缺陷种类，然后有针对性的采取措施优化。同时，配合科学合理的管理制度，对机组运行整个流程进行有效控制，做好日常检修，及时消除所存隐患，实时掌握机组运行参数，达到最高效率的生产发电。

二、厂用电率对经济性的影响

厂用电率的大小直接影响机组的供电煤耗率。老厂的厂用电率一般在10左右，大部分高容量的机组电厂的厂用电率平均在4．5左右。厂用电主要是电厂辅机用电，包括输煤、化学制水、送风机、引风机、循环水泵、凝结水泵、磨煤机、排粉机等。各设计院设计时，配套辅机及电动机容量选配的原则，是由确定的汽轮机容量到锅炉容量，再到辅机及辅机电动机容量，其设计容量被一级级放大，且电机功率一般选择为不可调整。从而富裕量过大使厂用电量显著升高。另外低负荷下感应式电动机还会使功率因数降低，增大电路损耗，效率下降，使得辅机的耗电量上升。如某电厂机组循环水泵设计扬程为24m，效率为85．5，而额定工况下实测扬程为l8．6m，效率为70．5，由于设计扬程与实际情况不符，使得循环水泵运行工作点偏离设计工况点，泵效率下降15。其次，由于机组调峰运行，低负荷时辅机的富裕量更大，如300Mw负荷时，循环水泵为1机2泵运行，而210Mw负荷下，仍为1机2泵运行，由于辅机电机功率又不能调节，故厂用电量下降的幅度不大，致使厂用电率大幅度上升。

三、节能措施

1.积极引进新型技术

为达到电厂汽轮机辅机节能优化，需要在原有基础上来选择新型技术，对机组进行改造和调整，使其性能得到进一步提高。例如现在应用越来越广泛的变频技术，在机组运行负荷降低时，利用变频装置对泵转速进行调节降低，相应的机组输出功率会以转速三次方比例递减。将变频技术应用到电厂汽轮机辅机节能改造中，可以充分发挥变频设备所具有的启动频率低和转速低特点，通过较小电流来达到软启动效果。相比以往机组工频启动方式，可避免大电流与大转矩对电机、电缆、开关以及设备带来的冲击，减少设备运行故障的产生，使其具有更高运行寿命。

2.汽轮机辅机改造

电厂在对汽轮机辅机进行设计时，均会对辅机出口管路安装调整阀门，这样在生产过程中，如果机组运行负荷降低，便可以通过增大管路治理的方式促使管道特性变化，以此来保证可以满足生产所需流量要求。但是此种设计方案虽然可以满足生产需求，但是整体能耗并不会降低。例如某电厂汽轮机组凝结水泵设计扬程较高，处于额定负荷状态运行时，主要是通过调节除氧器水位来控制流量大小，结合实际生产经验来看，当节流压差超过1MPa时，凝结水泵处于空耗电量状态。由此可以确认，想要降低辅机运行能耗，可以对凝结水泵进行改造，节省生产过程中的多余电量。改造时可通过对泵叶轮以及车削叶轮进行重新设计，或者是直接取消富余的一级叶轮方式处理，达到降低设计扬程的效果，与实际运行负荷流量进行匹配，不仅可以满足实际生产需求，同时还能够降低辅机输送介质功率，进而能够降低机组运行耗电量，使得机组运行经济效益更高。例如某电厂机组配置有两台凝水泵，一台运行另一台备用，凝结水泵设计参数为：流量1000m³/h、扬程250m、轴功率817kW、转速1520r/min以及运行效率80%。对机组运行参数、系统布置进行分析，且进行诊断试验，可确认凝结水泵出口压力比较高，运行能耗超出设计标准。为提高生产经济效益，最终确定对机组凝结水泵进行扬程减小设计改造，将一级叶轮取消。通过对机组凝结水泵进行技术改造后，相同流量情况下，水泵扬程可以降低40m左右，轴功率降低100kW左右，电机功率降低138.5kW，凝结水泵电机电流降低13.2A，但是水泵运行效率无明显变化。机组处于最大运行负荷状态时，凝结水泵出力安全可以达到机组运行标准，但是水泵轴功率以及电机功率则大大降低，减小了实际生产能耗。

3.循环泵运行优化

目前大部分热电厂均采用电动给水泵,电动给水泵的耗电量约占机组发电量的3.1%左右,占厂用电的四分之一。是电厂耗电最大的辅机设备,降低其耗电量对降低厂用电率有重要意义,并且对背压机组而言电动给水泵改造的空间也非常大。目前所有火力发电厂给锅炉上水采用的方式有三种,用工频电动机带动给水泵的叫做定速给水泵,使用变频器改变电动机转速从而改变给水流量的给水泵叫做变频给水泵,使用小汽轮机来进行驱动的给水泵叫汽动给水泵。定速给水泵的能量损失是最大的,因为要保证锅炉给水又无法调节给水流量,因此采用这种方式无一例外的都会出现“大马拉小车”的现象,造成能源浪费。变频给水泵的优点是利用频率的变化来调节给水泵的转速,从而保证给水压力和流量在合理的范围内,避免的能源的浪费同时也降低了给水泵的功率,从而达到节能降耗的目的。汽动泵较电动给水泵的优点是直接使用蒸汽将热能转化成机械能,电动给水泵的能量转化过程时热能-电能-机械能,所以避免了能源中间损耗,汽动给水泵同样可以通过改变进气流量来实现给水流量的调节。

4.对除氧器排气门的回收利用

目前火电厂中锅炉给水的除氧工艺采用的几乎都是热力除氧法,区别只是除氧器的额定压力及除氧流量不同。热力除氧的优点是既能除掉给水中的氧气,也能除掉给水中的其他气体,而且没有其他产物。使除氧器工作达到理想效果必须满足两个条件:给水要加热到其工作压力下的饱和温度,这是气体在给水中溢出的必要条件;要及时把溢出的气体排至设备外。一般来说排氧门开度越大除氧效果越好,但是同时也增加了工质和热量的损失。所以合理的排氧门开度具有保证好的除氧效果和减少工质和热量浪费的双重意义,但是从节能降耗的角度来讲,即使保证了合理的排气门开度,扔不可避免的损失掉一部分工质和热量。同时对于在城市中心建设的热电厂还带来了噪音污染,其产生的噪音可高达125分贝,对周围环境的影响极大。

结束语

通过采用以上措施，可减少汽轮机辅机的耗电量，降低厂用电率，提高机组的整体经济性。并且辅机设备改造完善的投入产出比相对较大，如在大修中根据情况，取消凝结水泵的最末一级叶轮，或改进和优化运行方式几乎没有成本，但每年可节约几十万元厂用电量，经济效果显著。

参考文献：

[1]赵阳.论电厂汽轮机中辅机的优化方式及改进措施[J].建材与装饰,2017,(19):243-244.

[2]张斌.电厂汽轮机辅机优化运行分析[J].科技展望,2016,26(23):59,61.