劉志東

摘要：在競爭日益激烈的形勢下，火力發(fā)電廠的運行更需釆用精細(xì)化管理，為企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)的節(jié)能與增效方面進(jìn)行探討，在保證火力發(fā)電廠機(jī)組安全運行的前提下，分析研究汽機(jī)輔機(jī)的運行現(xiàn)狀，并對火力發(fā)電廠機(jī)組優(yōu)化運行提出了相關(guān)方案，以便機(jī)組獲得優(yōu)化運行方式。

Abstract： In the increasingly competitive situation， the operation of thermal power plants needs to use refined management to obtain higher economic benefits for enterprises. In this paper， the energy saving and efficiency enhancement of the auxiliary equipment of the coal-fired power plant are discussed. Under the premise of ensuring the safe operation of the thermal power plant， the operation status of the auxiliary machine of the steam turbine is analyzed and studied， and relevant schemes for the optimal operation of the thermal power plant are proposed， in order to get the optimal operation way of the unit.

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;汽輪機(jī);輔機(jī);經(jīng)濟(jì)運行

Key words： thermal power plant;steam turbine;auxiliary machine;economic operation

中圖分類號：TM6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）31-0104-03

0? 引言

由于我國地大物博、能源相對緊張，能源人均占有量低，因此需要高度重視能源節(jié)約問題。當(dāng)前，我國正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段，而發(fā)電企業(yè)作為我國最基本的能源工業(yè)，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的意義。我國火力發(fā)電廠與其他發(fā)達(dá)國家相比，投入成本較高，能源浪費現(xiàn)象也比較多，這對火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率造成了一定的影響，同時，也會導(dǎo)致發(fā)電成本的上漲，進(jìn)而影響到各行各業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，所以，電廠應(yīng)采取積極有效的措施，盡量降低發(fā)電成本，并要想盡一切辦法使火力發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)最大限度的節(jié)能降耗，實現(xiàn)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運行。

1? 火力發(fā)電廠的生產(chǎn)流程與主要構(gòu)成

1.1 燃煤火電廠的生產(chǎn)過程

火力發(fā)電廠通常簡稱為火電廠，其生產(chǎn)原理基本上都是利用石油、天燃?xì)?、煤炭等能源的化學(xué)能轉(zhuǎn)換電能的過程。這里以火電廠煤炭為例，首先通過磨煤機(jī)將原煤磨成煤粉，經(jīng)熱空氣攜帶將磨碎的煤粉通過排粉風(fēng)機(jī)送入鍋爐內(nèi)燃燒，而燃燒后所形成的熱煙氣被送入煙道尾部釋放能量。除塵裝置，將煤炭燃燒之后產(chǎn)生的灰燼實現(xiàn)分離，在借助引風(fēng)機(jī)的作用下能夠從煙囪中排出，在煤炭燃燒時助燃空氣需要通過送風(fēng)機(jī)使其到達(dá)預(yù)熱裝置中，而熱空氣就是利用熱煙氣加熱而成的。

1.2 火電的成本組成

主要涉及以下幾點：首先折舊成本，折舊成本主要是指建廠總投資生成的成本。而降低折舊成本的關(guān)鍵性的問題，主要體現(xiàn)在，大幅度的降低火電廠整體動態(tài)投資費用，與此同時，為確保線損率低的同時還需要注意合理控制發(fā)電設(shè)備的運行時間，如能有效的控制設(shè)備運轉(zhuǎn)時間，那么電廠設(shè)備將會延長使用壽命，進(jìn)而設(shè)備的折舊年限也得到相應(yīng)的延長。其次，是火電廠燃煤成本?；痣姀S使用燃煤質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到鍋爐設(shè)備的工作性能，而且會對整個汽機(jī)機(jī)組的安全運行效率造成一定的影響。如能使用品質(zhì)等各方面良好的燃煤，會有效的提升機(jī)組的運行效率，而發(fā)電成本也會因此有所下降，然而實際應(yīng)用中，品質(zhì)較好的燃煤價格要比普通煤高很多，燃煤質(zhì)量的優(yōu)劣對于火電廠的發(fā)電成本會造成多方面的影響。還有，就是火電廠設(shè)備運行維護(hù)成本。這種運行維護(hù)成本，主要針對火電廠在設(shè)備正常運行當(dāng)中所產(chǎn)生的材料費、水電費以及工人的工資福利等方面的費用。再有，就是火電廠的財務(wù)成本。所謂財務(wù)成本，主要指火電廠正常運營期間所產(chǎn)生的流動債務(wù)利息償還費用以及長期因工作所需而產(chǎn)生的接待費用。

2? 輔機(jī)的經(jīng)濟(jì)運行

要想保證火電廠汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組安全性，經(jīng)濟(jì)性，需要從機(jī)組的設(shè)計安裝運行的多個角度進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量把控，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到整個機(jī)組的節(jié)能潛力。汽輪機(jī)組運行的經(jīng)濟(jì)性在很大程度上取決于汽輪機(jī)實際運行狀況。當(dāng)汽輪機(jī)處于正常運行條件下各參數(shù)可保持一定范圍內(nèi)，這對于確保機(jī)組實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運行是十分重要的，同時在運行過程中一旦某些數(shù)據(jù)參數(shù)超出額定范圍，將不利于汽輪機(jī)組正常運行，因此在汽輪機(jī)組處于運行期間，一定要嚴(yán)密監(jiān)測各個環(huán)節(jié)，并給以適時的調(diào)節(jié)，能夠確保汽輪機(jī)實行安全運行，同時汽輪機(jī)組在運行中的機(jī)械性是與設(shè)備質(zhì)量性能具有一定聯(lián)系的，同時，還與其實際運行情況，輔助設(shè)備實際情況具有聯(lián)系，輔助設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性在整個機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性中具有十分重要，作用，也是確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運行過程中不可或缺的重要組成部分。

3? 火電廠在經(jīng)濟(jì)運行存在的弊端

火電廠運營是一種能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)換率主要受到電站使用工藝方法以及汽輪機(jī)組性能，輔助設(shè)備性能等影響，此外還與鍋爐實際運行狀態(tài)汽輪機(jī)組，發(fā)電機(jī)組運行情況具有緊密聯(lián)系，當(dāng)發(fā)電機(jī)組投入正常使用之后，機(jī)組的工藝結(jié)構(gòu)和主要設(shè)備已基本確定。這種狀況下，合理的設(shè)備管理，以及實現(xiàn)設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行，對于提高能源轉(zhuǎn)換來說是十分重要的，主要表現(xiàn)于火電廠所有設(shè)備在運行中處于最佳工作狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，機(jī)組處于滿負(fù)荷狀態(tài)運行和經(jīng)濟(jì)性符合標(biāo)準(zhǔn)，是兩個不同的概念。因此，在實際工作中，應(yīng)認(rèn)真做好定量化分析工作，建立并完善汽輪主機(jī)和輔機(jī)等相關(guān)設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行模板，使整個機(jī)組運行完全建立在經(jīng)濟(jì)運行標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，這一環(huán)節(jié)也是機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行管理中需首先解決的問題之一?；痣姀S的發(fā)電機(jī)組屬于大工業(yè)體系，在運行中需要借助汽輪機(jī)主機(jī)和多個輔機(jī)以實現(xiàn)良好協(xié)調(diào)性，還需科學(xué)合理的調(diào)配各種設(shè)備之間的工作參數(shù)，只有這樣才能從根本上優(yōu)化機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運行，而單個設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性是整個機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行的基礎(chǔ)，只有將機(jī)組運行的整體經(jīng)濟(jì)性得到提高，其才能真正實現(xiàn)利益最大化的工作目標(biāo)。因此創(chuàng)建汽輪機(jī)主機(jī)和輔機(jī)機(jī)組安全運行對于整個火電廠運行來說是十分重要的。由于不同發(fā)電站運行方式不同，比如對于發(fā)電機(jī)組，輔機(jī)等各種設(shè)備來說，其構(gòu)成和性能要求不同，設(shè)備運行參數(shù)也存在差異。近年來，人們逐漸認(rèn)識到火電廠對于相關(guān)設(shè)備與經(jīng)濟(jì)運行模式?jīng)]有統(tǒng)一通用的標(biāo)準(zhǔn)。

4? 給水泵優(yōu)化

電廠給水泵按照其運行方式，可將其分為兩種即定速和變速的水泵，在采用定速的水泵運行過程中主要依靠鍋爐調(diào)節(jié)水閥門，該調(diào)節(jié)方式在實際操作中存在一定缺陷，比如當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷運行時，此時會產(chǎn)生較大的閥門節(jié)流損耗，而相對來看變速給水泵運行過程中是依靠平移泵和變速曲線來實現(xiàn)的。將其和定速水泵相比較，變速水泵具有諸多優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為，水泵進(jìn)行給水時，無需閥門的調(diào)節(jié)就可實現(xiàn)節(jié)流的目的，特別是機(jī)組處于低負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，節(jié)能效果更加明顯。

給水泵優(yōu)化運行需要結(jié)合給水泵的具體使用情況，結(jié)合單臺給水泵所具有的最大余量等特征，在機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷運轉(zhuǎn)條件下能夠?qū)鈩与妱咏o水泵進(jìn)行不同試驗，同時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對給水泵運行情況進(jìn)行分析，進(jìn)而確定需要采用哪種機(jī)器運行方法，進(jìn)一步提高整個火電廠汽輪機(jī)輔機(jī)運行經(jīng)濟(jì)性。從目前整個基礎(chǔ)運行條件來看，汽動給水泵為備用運行水泵時，此時該水泵需要在長期運行中處于熱備用狀態(tài)，轉(zhuǎn)速達(dá)到3000轉(zhuǎn)每分鐘，進(jìn)而能夠保證水泵在循環(huán)過程中擁有足夠流量，同時這種備用泵還會產(chǎn)生較大蒸汽流量損耗，進(jìn)而會使整個機(jī)組在運行過程中的消耗量增加，因此當(dāng)機(jī)組處于低負(fù)荷狀態(tài)運行過程中應(yīng)當(dāng)選擇單泵運行的方式，采用單泵備用方式，相比使用一臺主機(jī)，一臺備用方式來看能夠大大節(jié)約運行成本，同時需要注意的是由于無論是否驅(qū)動給水泵，即給水泵處于啟動或停止?fàn)顟B(tài)都會給電廠帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，因此僅依靠機(jī)組運行負(fù)荷變化，確定最終的給水泵運行未免太過于草率，操作人員應(yīng)綜合考慮機(jī)組負(fù)荷變化持續(xù)的時間而定，除此之外，還應(yīng)根據(jù)給水泵的實際容量，來確定電動水泵的運行方式。

5? 回?zé)峒訜崞鲀?yōu)化

火電廠機(jī)組處于安全運行中，對于回?zé)峒訜崞鞲鱾€部件均會參與整個運行過程，但在實際操作中回?zé)峒訜崞饕坏┏霈F(xiàn)故障時，將會出現(xiàn)一個或多個加熱器切除的問題，尤其是在加熱器旁路門閥沒有關(guān)緊時，極易造成加熱器內(nèi)部出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生一定程度的泄漏，如果沒有及時處理，這種泄漏現(xiàn)象會給整個機(jī)組運行帶來嚴(yán)重后果，具體體現(xiàn)在以下幾點：①當(dāng)高壓加熱器被切除之后，來自給水泵的水溫會顯著低于正常條件下的水溫現(xiàn)值，在短時間內(nèi)使水循環(huán)的吸熱量顯著降低，從一定程度上降低循環(huán)效率，但切除低壓加熱器之后，這種情況下會給凝結(jié)水泵運轉(zhuǎn)帶來不同影響，進(jìn)而增加機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量。②比如當(dāng)加熱器旁路出現(xiàn)泄漏時，隨著泄漏量增加會逐漸降低設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能，同時相對小旁路泄露來說，大旁路泄露問題較為嚴(yán)重。③當(dāng)加熱器選擇疏水泵的切換方式時，如果疏水裝備不具備的情況下，疏水泵一旦發(fā)生故障，疏水將會自動流入抽汽加熱器中，同時由于存在輸水泵故障問題會導(dǎo)致部分的水進(jìn)入排氣器中，無論對于輸水切換或故障發(fā)生來說都會從一定程度上影響火電廠機(jī)組的優(yōu)化運行效率。

火電廠汽輪機(jī)組中抽氣的壓力級別各有不同，并且不同級別的壓力表現(xiàn)出的功能也存在差異，當(dāng)壓力越大時，其相應(yīng)的功能級別影響增加，回收加熱器抽屜壓力較低，通常汽輪機(jī)處于長期運行過程中時，需要逐漸提升壓力以提高起抽汽性能，回?zé)峒訜崞飨到y(tǒng)對于火電廠機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行造成的影響主要體現(xiàn)在端差方面?；?zé)峒訜崞鞔嬖诙瞬罘懂爠t該指標(biāo)也是確保機(jī)組實現(xiàn)安全運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦回?zé)峒訜崞鞫瞬钐幱谶f增狀態(tài)，即上端為遞增時，此時會降低出水溫度，進(jìn)而縮減自身抽汽量，而對于壓力較高的回?zé)峒訜崞鱽碚f其抽汽量會增加。然而當(dāng)回?zé)峒訜崞飨露说亩瞬畛霈F(xiàn)遞增現(xiàn)象時，其產(chǎn)生的影響是與上端情況相反的，因此要想使回?zé)峒訜崞髂軌蛱幱谧罴堰\行狀態(tài)，需要確保回?zé)峒訜崞鞫瞬钅軌虮３衷谝欢ǚ秶鷥?nèi)，通過實踐我們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致回?zé)峒訜崞鞒霈F(xiàn)較大端差變化是受到多種因素影響的。如回?zé)峒訜崞魃隙硕瞬畛霈F(xiàn)遞增現(xiàn)象時，會使回?zé)醾鳠崦娲嬖诮Y(jié)垢進(jìn)而增加熱阻力，同時由于透氣側(cè)密封性不夠，部分空氣滲入，此外由于閥門故障而導(dǎo)致巰水位偏高，總之，影響因素很多，所以，作為工作人員需要認(rèn)真檢查排除影響設(shè)備運行的多種因素，盡可能使回?zé)峒訜崞鞫瞬钭兓軌蛴行Э刂圃谀骋环秶鷥?nèi)，確保汽機(jī)輔機(jī)實現(xiàn)安全以及經(jīng)濟(jì)性運行。

6? 循環(huán)水泵的優(yōu)化運行

通常凝汽器壓力在機(jī)組處于冷卻溫度或者負(fù)荷條件下時，會隨其循環(huán)使流量增加而增加，同時循環(huán)水流量的變化也是與循環(huán)水泵的功耗、流量遞增、機(jī)組出力增大等有著密切的關(guān)系，同時因此對于汽機(jī)輔機(jī)優(yōu)化運行調(diào)整時，可以依據(jù)循環(huán)水泵的實際數(shù)量設(shè)計相應(yīng)的運行方式形成水泵功耗和機(jī)組出力均處于最大值時，凝汽器運行壓力也處于壓力最佳背壓狀態(tài)，而此時的循環(huán)水泵也處于最佳運行狀態(tài)。實際工作中，火電機(jī)組配置的水泵臺數(shù)是有限的，一般來說，火電廠循環(huán)系統(tǒng)多釆用母管制系統(tǒng)，大型的機(jī)組運行一般都由三臺循環(huán)水泵同時向母管供水，各循環(huán)泵都有前后進(jìn)出口閥門設(shè)置，而各臺水泵之間又有聯(lián)絡(luò)閥進(jìn)行連接，設(shè)備正常運行時，只有兩臺水泵協(xié)同運行，而有一臺作為備用。通常會由于運行泵和備用泵組合方式的不固定，甚至運行當(dāng)中水泵的運行方式有所改變，都會引起水泵功耗量的增加。一般情況下，汽輪機(jī)組運行時的排氣量是由外界負(fù)荷來決定的，屬于不可調(diào)節(jié)的。所以，要想控制冷卻水溫的升高，最簡單的辦法就是有效的控制冷卻水量。而冷卻水量決定于循環(huán)泵的容量和實際運行臺數(shù)。當(dāng)冷卻水量有所增加時，排汽壓力會降低，這樣，汽輪機(jī)的功耗有所增加。所以要通過較為精確的試驗，對不同水泵運行方式之下，凝汽器的不同性能、水泵的具體功耗、機(jī)組出力增加等方面進(jìn)行分別檢測，并結(jié)合水泵循環(huán)水溫變化和機(jī)組的負(fù)荷，最終確定循環(huán)水泵的優(yōu)化運行方式。

7? 空冷凝汽器真空抽氣系統(tǒng)

火電機(jī)組凝汽機(jī)主要是在汽輪機(jī)處于運行情況下，將排出的蒸汽凝結(jié)，能夠為鍋爐實現(xiàn)二次使用，在排汽位置能夠利用抽汽設(shè)備使其處于真空狀態(tài)，凝汽器內(nèi)部真空是確保機(jī)組實現(xiàn)安全運行的關(guān)鍵條件，因此作為真空抽氣系統(tǒng)來說也是發(fā)電機(jī)組安全運行的重點部位。無論開啟或停止，甚至火電機(jī)組正常運行狀態(tài)下，凝汽器必須充分利用如抽氣設(shè)備，使其內(nèi)部一直保持真空狀態(tài)。

目前，絕大多數(shù)火電廠使用的抽氣設(shè)備為噴射式的。這種噴射式這種噴射式抽氣設(shè)備，根據(jù)其使用限制，可將其分為兩種，分別是射水和射汽抽汽器，這兩種抽汽器類型存在較大差異，主要為前者采用壓力差的方式實現(xiàn)真空抽取，而后者是利用壓力蒸汽的方式來實現(xiàn)真空，從原理上兩者之相似的，然而部分火電廠使用水環(huán)真空泵的方式，從抽汽器類型來看，采用真空泵是比較合適的，啟動真空泵之后由于低真空抽取力相比抽汽機(jī)來說要好，能夠顯著縮短設(shè)備啟動時間，當(dāng)設(shè)備處于運行狀態(tài)時，相對抽汽機(jī)來說，真空泵消耗功率能夠縮短60%。此外真空泵相比汽水損耗率來說要顯著減小，機(jī)械化運行水平高，然而也存在一些問題：比如火電廠在前期真空泵投資力度上比較大，成本高，在處理能力上相比抽汽器來說受限制，當(dāng)存在真空泵出現(xiàn)泄漏時，很容易出現(xiàn)設(shè)備過載運行的情況，進(jìn)而影響最終整體真空系統(tǒng)的安全運行。在實際應(yīng)用中射水抽汽器的應(yīng)用顯著優(yōu)勢，相對來看投資成本較低，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，性能穩(wěn)定，因此目前已經(jīng)被火電廠廣泛使用，然而由于射水抽汽器在運行過程中的成本高，存在較多的水資源浪費，同時在運行中還需要搭配射水泵輔助運行，這種情況下也會顯著增加火電廠的維護(hù)成本，尤其對于水資源相對比較缺乏的地區(qū)，可以采用其他的方式。總之，火電廠在選擇抽氣設(shè)備時，應(yīng)從嚴(yán)格認(rèn)真分析該電廠所處地理環(huán)境的實際情況出發(fā)，挑選出最佳抽氣設(shè)備，確保抽氣設(shè)備達(dá)到優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運行的狀態(tài)。

8? 加強(qiáng)汽機(jī)輔機(jī)運行小指標(biāo)競賽管控

火電廠真空及疏放水系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行對機(jī)組經(jīng)濟(jì)運行提升有較大促進(jìn)作用。夏季加強(qiáng)汽機(jī)空冷翅片高、低壓沖洗管控，夏季空冷噴淋用水管控、空冷散熱器噴淋噴頭檢查治理。針對以上情況下發(fā)除鹽水補(bǔ)水措施及夏季空冷風(fēng)機(jī)冷端優(yōu)化運行措施，努力提高機(jī)組真空。加強(qiáng)機(jī)組各疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏治理，合理控制機(jī)組各加熱器水位，提高換熱器熱效率。采暖季根據(jù)氣溫情況分時段調(diào)整機(jī)組各采暖系統(tǒng)溫度調(diào)整，降低機(jī)組熱耗率。定期排查機(jī)組各疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏排查及治理，根據(jù)采暖疏水水質(zhì)化驗情況及時回收采暖系統(tǒng)疏水，合理控制機(jī)組啟停機(jī)系統(tǒng)沖洗用水，降低機(jī)組除鹽水補(bǔ)水率，將上述真空、除鹽水補(bǔ)水、熱耗率、汽耗率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全部以小指標(biāo)競賽為載體加強(qiáng)管控且效果顯著。

9? 小結(jié)

在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展及能源緊缺的大環(huán)境下，做好火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運行是相當(dāng)有必要的。在發(fā)電廠汽機(jī)輔機(jī)運行過程中，在保證生產(chǎn)高效率的同時，還應(yīng)保證能源的節(jié)約?？傊?，火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)組是一個具有高效整體結(jié)構(gòu)，而且運行過程較為復(fù)雜，需要有一系列的輔機(jī)一同運行，所以，未來電力行業(yè)內(nèi)相關(guān)工作人員應(yīng)本著深入研究，不斷創(chuàng)新的精神，使火電廠汽機(jī)輔機(jī)達(dá)到優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運行的最佳效果。

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