吳學(xué)峰

(晉控電力塔山發(fā)電山西有限公司，大同 037000)

0 引 言

目前，煤炭仍然是我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)組的主要能源。不僅能耗高，而且污染物排放量大，單位能效有限，與當(dāng)前社會(huì)需求不相適應(yīng)。造成這種狀況的主要原因是我國(guó)目前使用的汽輪機(jī)組相當(dāng)一部分過(guò)于陳舊，熱力系統(tǒng)的運(yùn)行故障時(shí)有發(fā)生，使得原本性能低下的機(jī)組更難發(fā)揮作用。為了改善這一狀況，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家通常對(duì)舊汽輪機(jī)組進(jìn)行改造，這對(duì)提高舊汽輪機(jī)組的熱效率和節(jié)能減排有很好的效果。該措施成本低，效果好，已在我國(guó)推廣應(yīng)用。

1 熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化問(wèn)題概述

1.1 熱力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)能量守恒定律和朗肯循環(huán)原理，影響熱力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)因素可分為三類：理想循環(huán)效率因素、能量損失因素和設(shè)備效率因素。① 直接決定熱力系統(tǒng)循環(huán)效率的因素有主蒸汽溫度、再熱溫度、主蒸汽壓力和凝結(jié)水過(guò)冷度；②容易引起熱力系統(tǒng)能量損失的因素有熱力系統(tǒng)泄漏、鍋爐排污等。；③ 氣缸效率是影響系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率的直接因素。按性質(zhì)劃分，可分為可控因素和不可控因素。主汽溫度、主汽壓力、再熱溫度、高壓缸效率為可控因素，其余為不可控因素。熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化主要研究可控因素。

2 優(yōu)化調(diào)整的相關(guān)原則

優(yōu)化工作需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，明確優(yōu)化原則后才能開(kāi)始。熱力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率是優(yōu)化工作的重點(diǎn)，其影響因素可分為外部因素、能效因素和運(yùn)行因素。其中，能效系數(shù)對(duì)熱力系統(tǒng)的影響很大，可以作為熱力系統(tǒng)優(yōu)化的主要方向。此外，優(yōu)化工作要按照優(yōu)化原則進(jìn)行，如在優(yōu)化過(guò)程中注意主輔設(shè)備的能耗，在優(yōu)化過(guò)程中注意設(shè)備的維護(hù)工作，注意機(jī)組運(yùn)行的優(yōu)化等參數(shù)。在優(yōu)化工作中，需要注意優(yōu)化原則，才能有效地保證系統(tǒng)的運(yùn)行，獲得現(xiàn)有的條件，進(jìn)而有效地進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

2.1 外部因素

重視檢修人員職業(yè)素養(yǎng)。在實(shí)際的熱力發(fā)電廠中，由于參與到實(shí)際維修的技術(shù)人員的專業(yè)水平良莠不齊，從而也決定了針對(duì)熱力系統(tǒng)的維修與保養(yǎng)程度也不一樣。因此在實(shí)際操作中，需要注重檢修工作中的各項(xiàng)規(guī)范，從而避免因人為因素造成熱力系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的二次損壞。

2.2 能效因素

在針對(duì)熱力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的過(guò)程中，尊重相關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，并掌握設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，通過(guò)重視并監(jiān)控優(yōu)化中的主、輔設(shè)備能耗，從而達(dá)到以優(yōu)化為目的進(jìn)行檢查與優(yōu)化，最終保證在進(jìn)行設(shè)備優(yōu)化和調(diào)整的過(guò)程中思路清晰、目標(biāo)明確，以達(dá)到調(diào)整和優(yōu)化效率的最終目的。

2.3 運(yùn)行因素

重視設(shè)備檢修工作的質(zhì)量，重視運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化；優(yōu)化工作前的檢測(cè)工作需切合實(shí)際，且優(yōu)化計(jì)劃的制定需依據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。

在熱力系統(tǒng)優(yōu)化中，有必要采用相應(yīng)的方法進(jìn)行系統(tǒng)熱力計(jì)算。等效熱降作為一種常用的熱力理論，可以應(yīng)用于熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)診斷。該方法用于熱力系統(tǒng)節(jié)能潛力分析和節(jié)能改造，具有簡(jiǎn)單、快速的優(yōu)點(diǎn)。它不僅可用于整個(gè)熱力系統(tǒng)的計(jì)算，也可用于熱力系統(tǒng)的局部定量分析。具體地說(shuō)，采用等效熱降法計(jì)算回?zé)崾匠槠麟A段的抽汽效率和等效熱降，進(jìn)而計(jì)算出新鮮蒸汽的等效熱降。同時(shí)，該方法還可用于計(jì)算局部因素引起的熱力系統(tǒng)參數(shù)變化，即各種因素引起的循環(huán)吸熱和功損。因此，等效熱降法可用于熱力系統(tǒng)優(yōu)化。

3 各系統(tǒng)能效優(yōu)化

3.1 機(jī)組能效的優(yōu)化

通過(guò)減少設(shè)備疏水管，優(yōu)化汽封間隙和堵汽間隙，優(yōu)化了汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)機(jī)組的能效。① 汽輪機(jī)高壓蒸汽管道之間有一定數(shù)量的疏水管。但由于系統(tǒng)高壓蒸汽管道間距較小，內(nèi)部積聚大量蒸汽的可能性很小，少量蒸汽可通過(guò)高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)后的疏水閥排出。因此，可拆除這些疏水管，以減少蒸汽損失；②部分機(jī)組設(shè)備的氣封間隙為2.5 mm，以防止機(jī)組設(shè)備動(dòng)靜摩擦。實(shí)際上，氣封間隙可縮小1.2 mm，不僅不影響機(jī)組的正常運(yùn)行，而且提高了機(jī)組的工作效率。

3.2 疏水系統(tǒng)能效優(yōu)化

①機(jī)組疏水閥較多，經(jīng)常發(fā)生閥門泄漏，導(dǎo)致系統(tǒng)熱能損失。事實(shí)上，汽輪機(jī)組閥門內(nèi)漏較多，外漏較少，高溫高壓管道疏水閥的泄漏對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性影響很大。閥門前后壓差大、工況惡劣、機(jī)組啟停時(shí)蒸汽沖刷是系統(tǒng)部疏水閥泄漏的主要原因。同時(shí)，不同原因引起的內(nèi)漏也不同，對(duì)系統(tǒng)的影響也不同。定期檢查機(jī)組各種疏水閥和疏水閥，及時(shí)修理和更換泄漏閥，可解決汽輪機(jī)閥門內(nèi)漏問(wèn)題。主蒸汽、再熱蒸汽和抽汽系統(tǒng)的管道和閥門對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行至關(guān)重要。一旦出現(xiàn)內(nèi)漏，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此必須對(duì)這些部件進(jìn)行重視并進(jìn)行重點(diǎn)維修。②在一些汽輪機(jī)設(shè)備中，應(yīng)使用高壓缸上的排氣通風(fēng)閥來(lái)啟動(dòng)中壓缸。但系統(tǒng)倒缸的前提是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速必須達(dá)到2 650 rpm，此時(shí)汽輪機(jī)中壓缸的啟動(dòng)功能失效。為了提高系統(tǒng)的能效，可以適當(dāng)減少通風(fēng)閥。

3.3 軸封系統(tǒng)能效優(yōu)化

可以對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行能效優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化：①布萊登氣封具有間隙小、漏氣量少和磨損程度低的特點(diǎn)，為了提升系統(tǒng)的能效，在汽機(jī)高壓排汽平衡盤處和高壓缸前等位置可使用布萊登氣封；②為了提高系統(tǒng)的熱能利用率，可通過(guò)增大軸封加熱器的面積，從而使其承受更多壓力。

3.4 系統(tǒng)運(yùn)行操作優(yōu)化

為了提高系統(tǒng)的效率，可以對(duì)蒸汽泵的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化工作的作用是降低電能消耗。啟動(dòng)時(shí)可使用輔助蒸汽源。另一方面，我們需要使用蒸汽泵供水和監(jiān)測(cè)振動(dòng)。例如，在優(yōu)化單元啟動(dòng)時(shí)。主機(jī)超速試驗(yàn)可用噴油試驗(yàn)代替，用于機(jī)組設(shè)備的檢修。在這個(gè)環(huán)節(jié)中需要注意的是，機(jī)組需要保持10%的負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間應(yīng)控制在4小時(shí)內(nèi)，然后才能開(kāi)始超速試驗(yàn)，避免轉(zhuǎn)子受力，而轉(zhuǎn)子中存在應(yīng)力會(huì)損壞機(jī)組設(shè)備。如果只對(duì)設(shè)備不進(jìn)行維修，則無(wú)需進(jìn)行閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)。檢修后進(jìn)行調(diào)速嚴(yán)密性試驗(yàn)和主閥試驗(yàn)。

汽輪機(jī)的工作環(huán)境特殊，對(duì)熱力系統(tǒng)的效率提出了更高的要求。在運(yùn)行過(guò)程中，為了保證系統(tǒng)的熱能利用效率得到提高。我們需要優(yōu)化系統(tǒng)。有效實(shí)施優(yōu)化工作的前提是對(duì)影響效率提高的因素有詳細(xì)的了解。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一些有針對(duì)性的方法。以保證系統(tǒng)優(yōu)化的合理性、科學(xué)性和有效性。

3.5 優(yōu)化凝汽器的放水系統(tǒng)

凝汽器檢修完畢后，必須用脫鹽水對(duì)凝汽器轎廂進(jìn)行覆蓋，以檢查凝汽器銅管內(nèi)有無(wú)開(kāi)孔松動(dòng)、管路腐蝕、真空系統(tǒng)泄漏等情況。這是火電廠的一項(xiàng)重要工作，每次檢修后，都要進(jìn)行充水檢漏工作。檢漏后，不少員工直接將凝汽器出水引至地溝，造成水資源浪費(fèi)。而且，由于排水井條件的限制，排水速度不能太快，這也是維修周期的進(jìn)一步延長(zhǎng)。同時(shí)，熱電廠7、8號(hào)機(jī)組凝汽器地溝內(nèi)沒(méi)有地下水井，因此排放的水需要從潛水泵中排出，這也使得電廠的電能浪費(fèi)殆盡。凝汽器充水約需1 000噸脫鹽水，耗水量大。脫鹽水排入塔池后，可節(jié)約原水約1 000 噸。如果一噸原水是1元，那么每臺(tái)機(jī)組可以有效節(jié)約1 000元的成本。如果每臺(tái)機(jī)組增加兩個(gè)低壓閥和部分管線的投資，可直接代替潛水泵排放，大大節(jié)省了人工成本，降低了電耗。另外，凝汽器的放水時(shí)間縮短了4-5個(gè)小時(shí)，為以后的維護(hù)工作節(jié)省了時(shí)間。

3.6 關(guān)鍵設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)

除了以上的優(yōu)化措施以外，針對(duì)汽機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)和保養(yǎng)，可以提高熱力系統(tǒng)的壽命以及工作效率，例如針對(duì)汽機(jī)防止啟動(dòng)過(guò)程汽輪機(jī)振動(dòng)大跳閘的措施如下：

啟動(dòng)過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程。本次啟動(dòng)為溫態(tài)啟動(dòng)，汽輪機(jī)沖車參數(shù)為：主汽壓力 4 MPa，主汽溫度350 ℃，再熱蒸汽壓力0.8～1 MPa，再熱蒸汽溫度320 ℃，啟動(dòng)過(guò)程中蒸汽溫度、蒸汽壓力、機(jī)組負(fù)荷等參數(shù)控制嚴(yán)格參考機(jī)組溫態(tài)啟機(jī)曲線；汽輪機(jī)沖車前，盤車連續(xù)運(yùn)行4小時(shí)以上，盤車時(shí)加強(qiáng)監(jiān)視轉(zhuǎn)子偏心、盤車電流、脹差在正常范圍內(nèi)；

沖車及帶負(fù)荷過(guò)程中，保證主、再熱汽溫、汽壓穩(wěn)定，主汽溫度問(wèn)勝率最大不得超過(guò)83 ℃/h，上下缸溫差<42 ℃，如上下缸溫差溫差報(bào)警，應(yīng)立即打閘停機(jī)并對(duì)氣缸、蒸汽管道充分疏水；沖車前，高中壓缸疏水保持關(guān)閉，沖轉(zhuǎn)時(shí)再開(kāi)啟。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了熱力系統(tǒng)的實(shí)際工作情況，通過(guò)各種優(yōu)化手段保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的能耗，發(fā)揮了相關(guān)系統(tǒng)的最大價(jià)值。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，熱力系統(tǒng)的優(yōu)化還需要進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行。一方面，通過(guò)技術(shù)的不斷優(yōu)化，再通過(guò)設(shè)備的日常維護(hù)，對(duì)熱力系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)非常重要。