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摘要：本文介绍了某燃煤发电厂提高能源效率的结果。总结了不同厂用负荷因素下主要辅助设备的能效改进情况，并对其性能进行了改进。本文讨论了火力发电厂各主要辅机的影响及辅机性能的改善。电厂在提高汽机辅机运行效率的情况下运行，两台660MW机组比辅助功率从70%PLF时的11.23%降至100%PLF时的8.74%，使净辅助功率减少9.1MU/年，相当于CO2排放量减少9500t/年。
关键词：火力发电厂；汽机辅机；优化策略
引言：燃煤发电厂使用的辅助电力因电厂规模不同而不同，从30 MW电厂到500 MW电厂，在最大连续额定功率（MCR）条件下的变化范围为5.2%到12.3%。燃煤火力发电厂运行所用的估计辅助功率约为11340 MW，平均约占燃煤发电厂的8.4%，占总装机容量的4.9%。目前，该厂发电总装机容量为两台660MW机组，其中134.39mw来自燃煤火力发电厂，截至2020年9月30日，燃煤火力发电厂占总装机容量的58.75%。热路发电的主要问题是二氧化碳排放、全球变暖和灰烬的处理。因火力发电产生的二氧化碳排放量约为1300万t/h。
1.火力发电厂汽机辅机现状
由于辅助电源，预计二氧化碳排放量为11900 t/h。热电厂的可用性在很大程度上取决于辅助设备的运行可靠性和辅助系统的能力。与其他发达国家相比，由于电厂负荷系数低、使用劣质煤、蒸汽流量过大、水流量过大、锅炉内部泄漏，厂用电消耗偏高。设备、传动效率低、设备运行优化不足、设备老化、技术升级迟钝、设备陈旧、设计缺陷、设备尺寸过大、使用低效控制等，将燃煤电站的辅助功率降低1%，大约1350兆瓦的电力可以注入电网，这将减少1000万吨/年的二氧化碳排放量。机组规模的逐步变化和新电厂的技术进步，使燃煤电厂的平均电厂负荷系数从55.3%提高到73.3%（2011-2012年），比辅助功率从9.46%降低到8.47%。[1]
2.火力发电厂汽机辅机优化策略
2.1冷却水泵效率提升
在火力发电厂中，汽轮机设备、锅炉设备、电气设备是最重要的组成部分，其中电气设备是最基础的承载设备，锅炉设备是热能提供的最原始力量，汽轮机设备是将锅炉产出的热能转换成电能及热能的经济效益设备。在凝器式真空汽轮机组中，汽轮机分三岗责任制，汽轮机主司机主要负责的是汽轮机及与其连接的主蒸汽设备系统，汽轮机副司机主要负责的是机组润滑油冷却设备系统，热网加热器及其供热设备系统，发电机空冷器冷却设备系统，高低加给水加热设备系统，辅机主要负责的辅助设备有冷却水供水设备系统，凝汽器设备循环系统，抽气器设备系统，除氧给水设备系统。火力发电厂的冷却水供水系统主要提供两种形式：一种是直接供水系统，一种是闭式循环水供水系统。直接供水系统是由化学车间将江边泵站的江水经过初步处理用冷却水泵直接提供给汽轮机辅助设备使用，并且在厂用电中断后可以用直流油泵保证机组最基本的设备冷却用水，一般直接供水系统冷却水入口水温在8℃～10 ℃。闭式循环水供水系统是由冷却水塔、冷却水井、冷却水降温池组构成。冷却水塔水位正常，将水供给冷却水井，冷却水井的水由机组循环水泵打给凝汽器，给机组做功后的汽进行热交换，将热量由水带走到水塔中心淋盘式自由落下，热量散发到大气中，落下的水温回到15℃～25 ℃，其余基础辅助设备用冷却水通過冷却水井连接的冷却水泵供给冷却水用水，回水回收至冷却水降温池组，降温池组给冷却水塔进行补水，若由于事故造成冷却水塔水位大量缺失，可由化学车间对冷却水塔进行补水。冷却水塔供水温度一般在15℃～25 ℃，冷却幅度能达到5℃～10 ℃。此设备系统唯一的缺点就是用地面积过大，优点是循环系统对水资源的节约性和利用率高，在经济上具有可持续性。
[2]随着PLF的增加，辅助功率（比辅助功率）的百分比减小。用二次多项式（标准偏差R2=0.99）拟合总厂用电比功率的变化曲线，其中PGen是单个发电机的平均发电量（单位：MW），PRating是特定发电机的最大连续额定功率（MCR）（单位：MW）。二阶多项式曲线拟合的标准差（R2值）为0.9959。结果表明，实测数据拟合曲线的置信度在99%以上，拟合效果良好，各机组厂用电数据的离散度在1%以内。需要注意的是如果是2机4泵运行模式，一定要将循环水系统的联络门打开，保证一台泵出问题后凝汽器不断水。近几年由于技术的进步，将变频器技术应用到生产部门，使得企业节能降耗，减少了不少运行成本，如果有条件的话，机循 环水泵如果可以技改成加一个一拖二式的变频器，使得一台循环水泵工频运行，一台循环水泵变频运行，可以随着工况的变化调节循环水量，会具有更加灵活性，能够更顺利的完成循环水泵达到最优化的目的，也能够改变循环水流量无法实现连续调节的现状。[3]
2.2汽机辅机给水泵优化
给水泵也是汽机辅机设备的重要组成部分，通过给水泵，对除氧箱中的水进行升压，然后将水送到锅炉中，实现水能的利用。变速给水泵主要通过液力偶合器来对给水速度进行调节，通过机组的运行转速来合理判定机组流量，当汽机辅机处于低负荷运作状态时，就会减小给水泵的功率，提高运行效率。[4]
2.3凝汽器真空抽气系统的优化运行
火力发电厂使用较广泛的是喷射式真空抽气器。建造了一个蒸汽喷射-冷凝器装置，并对其进行了测试，以产生10托（13.3×102Pa）的真空，其孔径为2 cm。该装置是差动真空泵站的第一级，将与实验测试加速器一起使用。加速器的电子束将通过一系列从高真空（5×106托）到大气的开口。差速系统由四个直径为2cm的真空抽油机组成。过热蒸汽在光束线最终孔口附近注入，以减少流入蒸汽喷射器-冷凝器单元的大气空气量。冷凝器容器中的蒸汽喷射器在其中心打开，以允许加速器光束通过。安装在锥形阵列中的五个喷嘴产生10托的喷射真空。喷射器排放到冷凝器中，形成一个阻挡气流进入低压区的屏障。这一特性允许在剩余的低压阶段进行大容量冷捕集和水蒸气低温泵送。试验证明，蒸汽喷射器-冷凝器是一种可靠的操作装置，适用于长期、稳定的加速器操作。[5]
结束语：综上所述，两台660MW机组采用先进电源控制技术和实施节能措施，优化汽机辅机给水泵，凝汽器真空抽气系统的运行，适当维护提高单个设备的能效等，提高了发电厂的产能，并将总发电量的1.5–2.1%降低了总发电量，即二氧化碳当量减少23000–32，400t/年，并向电网释放约3.5MW的额外功率。
参考文献：
[1]马海峰.试论火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].丝路视野,2017,(25):175.
[2]石霖.试论火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].商品与质量,2018,(6):246. DOI:10.3969/j.issn.1006-656X.2018.06.228.
[3]王兴波.试论火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].中国战略新兴产业,2019,(30):63.
[4]程新.试论火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].建筑工程技术与设计,2018,(12):5269.
[5]辛继群,梁健.试论火力发电厂汽机辅机现状及优化策略[J].价值工程,2013,(31):46-47. DOI:10.3969/j.issn.1006-4311.2013.31.024.