摘要：本文以某冶金自备电厂为研究对象，首先简要分析了其汽轮机组冷端的技术现状，探讨了在冷端节能中需要进行优化的主要因素及具体的改进措施，望能为此领域研究有所借鉴与帮助。
关键词：冶金自备电厂；汽轮机；冷端节能
当前，伴随社会经济的持续、快速化发展，工业体系的日渐健全，冶金行业在此背景下，呈现出迅猛的发展势头；在此背景下，冶金电量需求日渐增加，而冶金自备电厂作为其中的重要保证措施，越发受到重视；需要指出的是，伴随冶金自备电厂汽轮机使用时间的不断增加，以及完成建造时其冷端循环水系统大多选用的是半开式或开式的循环方式，因而在节电、节能、节水方面，有着巨大的潜能。本文以某冶金自备电厂为例，就其汽轮机冷端节能技术作一探讨。
1.项目机组冷端现状分析
早在上个世纪90年代时，某冶金自备电厂的2#机组便已经完成建造，并投入使用，时至今日，已有将近30个年头，其汽轮机的的负荷为50MW。需要指出的是，此汽轮机的凝汽器选用的是双道制凝汽器（双流程表面回热式），而河流地表水为其冷却用水。新世纪初，此机组进行了相应改造（汽轮机本体增容），负荷升至60MW。因此机组在循环方式上选用的是开式，并且凝汽器选用传统的胶球清洗装置，另外，其持续运行时间已达3个月，经数据检测得知，凝汽器的各项经济技术指标均呈现出劣化倾向，而且诸如真空端差等指标也较设计值偏大，尤其是夏季，机组的各项能效质保有显著下降。当前，为了保证夏季电力的正常、稳定供应，在每年的5~6月，对此该机进行停机处理，用高压水枪对凝汽器进行全面清洗。在不将清洗费用考虑在内的情况下，仅停机4~5天，供电量变损失大于550万kWh。为了能够最大程度提高凝汽器的真空性，并且保持铜管始终处于洁净状态，减少由于真空异常下降而造成发电量减少的情况发生，该厂最终决定对冷端实施相应改造。
2.对汽轮机冷端指标造成影响的因素分析
（1）冷却水进口处的温度（比如气候环境、冷却塔性能等）；（2）冷却水的流量（运行控制以及循泵性能等）；（3）凝汽器的热负荷（比如排气温度、抽汽量及汽轮机负荷等）；（4）冷却管脏污（比如污垢类型、在线清洗效果、循环水质等）；（5）漏入空气（比如抽气能力、真空严密性等）；（6）凝汽器本体性能（凝汽器喉部结构、管束布置及冷却管的材质等）。从此些影响因素可得知，此厂2#机因将地表水当作其冷却水（水中有着比较多的杂质、杂物，而且贝壳类生物以及微生物也比较多），容易出现凝汽器结垢情况；尤其是在夏季，贝壳类生物、微生物等会大量繁殖，因此，需强化胶球清洗效能；还需要强调的是，夏季有着较好的真空情况，基本满足设计值。
3.汽轮机冷端节能的具体改造措施
3.1项目实施的具体内容
此厂在保证机组能够长期处于安全、稳定运行的情况下，将国内外一些比较先进且成熟的技术或系统融入其中，尽可能选用那些效果突出且比较实用的智能化、自动化决策控制系统，以此将凝汽器冷端系统实际运行当中所存在的各种突出问题给解决掉；另外，最大程度的将冷端系统当中的各个设备的最高性能给呈现出来，在尽量控制消耗的情况下，获得最合理、最高效的运行真空。
具体方案与措施为：（1）安装一套全新且较先进的凝汽器真空保持节能系统，以此促进胶球清洗整体效能的提升。（2）更换该机组凝汽器当中的所有冷却铜管（更换成TP304不锈钢管）；对于新型凝汽器真空保持节能系统而言，其有着比较高的清洗频率，但是却容易磨损，因此，选择不锈钢材质更为合适。（3）当上述措施得到真正落实的条件下，安装一套高效真空泵，较好的将冬季真空问题给解决掉；另外，在与极限真空相接近的情况下，将原先的射水抽气器给替换掉，以此达到节省用电的目的。（4）将自动反冲二次滤网安装在凝汽器循环水进水管上，以此对循环水当中的杂质进行过滤。（5）分别对机组负压系统及凝汽器真空系统等实施氦质谱查漏，依据最终结果进行全面处理。
3.2项目实施的具体技术方案
3.2.1工艺方案
本项目选用的是新型凝汽器真空保持节能系统，其能够实现全天候自动清洗，通常可做到30分钟清洗1次；而在一次发球为1000-2000，而在收球率上，可大于90%。另外，还需要指出的是，此系统以机组冷端系统为着眼点，促进汽轮机组冷端整体性能的提升，并且使其保持长期稳定、自动化的运行状态，因而有助于汽轮机运作效率的提升，而且还能达到节约冷端系统能耗的目的，是一种经济、实用的节能方案。
3.2.2项目工程的施工以及调试分析
此厂在2019年6月对23#机组冷端节能改造项目进行了实地施工改造，并进行了验收调试，具体内容为：（1）将自动反冲二次滤网安装于凝汽器循环水进水管中；（2）进行胶球清洗装置的安装，并更换凝汽器换热管；（3）用TP304不锈钢管替换凝汽器换热管；（4）用胶球清洗装置对系统安装进行控制，控制数据传输及系统运行。
上述施工调试的主要目的就是对循环水的品质进行优化，最大程度减少可能发生的凝气器结垢情况，最终达到优化凝汽器换热效果的目的。经过改造后，凝汽器循环水的来水品质得到改善，换热管得到及时更换，并且还安装了更加实用且优质的胶球清洗装置，2#机组冷端的各项指标相比改造前，均得到明显改善；另外，诸如真空端差等指标与改造前相比，也得到显著提高。当上述改造完成后，开始下一阶段的工作，即对凝汽器性能，以及负压系统的严密性进行严格测定，对汽轮机的冷端性能予以恢复。经测定得知，凝汽器性能满足系统运作需要，而且负压系统有着比较好的严密性，汽轮机冷端的各项性能指标均满足运行要求；当负荷为MW时，真空变化对其的整体影响率为1.07%，表明系统可满负荷运行，改造获得成功。
4.结语
综上，本文对某冶金自备电厂的汽轮机组实施冷端节能改造，改造后经运行得知，其真空得到大幅提升，而且各冷端指标得到显著改善，发电效率得到提高，发电热耗有所降低，因此，此次节能改造的效果比较理想，可以从中获得较好的经济效益。
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作者简介：张大鹏（1987-12），男，汉族，籍贯：河北衡水，当前职务：马钢热电总厂项目部副主任，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电厂汽轮机运行