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火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化研究

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月13期作者：闵峰

[导读] 凝汽式汽轮机对发电厂是必不可少的。火电厂冷端的运行系统目前存在问题。这些问题不仅影响发电厂的效率，而且影响到电力的浪费。因此，必须优化电厂的冷端系统，以推进电力工业的可持续发展。

国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司6227271986041***16 闵峰

摘要：凝汽式汽轮机对发电厂是必不可少的。火电厂冷端的运行系统目前存在问题。这些问题不仅影响发电厂的效率，而且影响到电力的浪费。因此，必须优化电厂的冷端系统，以推进电力工业的可持续发展。
关键词：火电厂；凝汽式；汽轮机冷端；运行优化
        我国能源消费的基本结构是煤资源核心。煤电机组的经济效益对我国能源资源的利用有着深远的影响。鉴于发展需要降低能源消耗，必须加强煤机组的能源密集型能源分析，特别是在凝汽式汽轮机冷端运行方面，以跟上社会建设的步伐。
        一、火电厂凝汽式汽轮机冷端运行概述
        冷凝设备目前是火力发电厂大型汽轮机机组的重要冷源。其主要功能是帮助汽轮机排汽，冷凝水中排汽，在排汽孔形成一定的真空。汽轮机工作原理决定了其应用和发展的效率和动力，凝汽器的空置率将对其产生影响，对汽轮机组的热经济产生重大影响。火电厂凝汽器运行过程中，冷端参数信息和机组参数信息的变化将对电厂凝汽器的经济性能产生重大影响，特别是凝汽器空置率的变化，将对机组煤炭消耗产生深远影响实验计算分析实现了凝汽轮机组冷凝器的最佳真空状态，使机组在有效真空环境下运行，有效节约了煤的性能。电厂凝汽器冷端系统是电厂运行管理中的重要系统。在系统运行过程中，电厂冷凝式汽轮机机组总功率经常受到设备背压的影响，电厂的能耗也受到辅助设备的影响。发电厂凝汽器冷端问题越来越严重，机组运行效率下降，煤耗增加。因此，为了促进火力发电厂凝汽器冷端的科学稳定运行，有关人员应加强火力发电厂凝汽器冷端设备的分析、检测和优化，以有效节能，促进设备的高效应用。
        二、凝汽式汽轮机冷端运行优化
        1.分析了最佳凝汽器真空与最佳冷却水的关系。事实上，凝汽器的真空状态越大越好设计和施工都需要进行最佳真空分析和控制。在相应的冷却水入口温度和蒸汽负荷条件下，只有增加冷却水流量才能增加冷凝器的真空。换句话说，要提高凝汽器的真空度，就必须为循环水泵以及冷却水的使用和对热污染的无害环境处理支付更多的能源费用。根据汽轮空冷水量的最优比曲线分析，在确定直流排出的空气量和固定冷却水入口温度的基础上选择初始冷却水量，可以得到冷凝器的初始压力，从而增加冷却水入口。在相同条件下，如果凝汽器内的压力降低，汽轮机功率增加，从而增加收益。同样，如果循环水泵的消耗降低，将增加$CP，同时增加水资源使用费用和冷却水处理费用。通过分析和验证，可以建立公式表达式之间的关系。冷水量增加产生的净收益为$wnet，因为DW增加，但达到峰值，然后逐渐减少。
        2.确定凝汽器的最佳冷却水量。通过分析导体最佳空置率与最佳冷却水体积之间的关系，可以了解相关的变化特征。如果我们要确定最合适的值，必须计算压力首先分析了凝汽器的饱和温度。由于凝汽器的内部蒸汽压力可以由其相应的饱和温度来确定，因此饱和温度是根据相应的公式计算的，即TC=TW1+$t+DT(1)，TW1是冷却水入口后的实际温度，冷却水的温度增量$t，$t=tw2-tw1（2）DT是导体传热过程中的端差。将公式(2)引入公式(1)和DT=tc-tw2(3)。在公式(1)中，TW1与环境温度有关。对于直流供水系统，此值是环境中冷却水的温度。对于循环供水系统，TW1是冷却塔位置的出水量温度。根据凝汽器的热平衡原理，可以通过列出相应的方程获得冷凝器中冷却水的温度值。作为热循环载体，循环冷却水的数量对冷端系统的运行效率有重要影响。在凝汽器正常工作状态下，蒸汽量在确定负荷后确定。最佳循环水量是通过改变凝汽器的蒸汽量计算出来的，所用循环冷却水的温度也相应变化。通过记录相关数据，根据公式(1)计算饱和温度，然后计算冷凝压力。当通过调节供水达到最大值时，循环水量就是最佳循环水量。
        3.确定最佳凝汽器空置率。在进行理论分析后，需要进行一系列实验和计算，以确定冷凝器真空的最佳状态。总之，方法是当循环水和蒸汽在冷凝器中相遇时达到阈值。此时，该组的工作力与循环水泵相同。在达到阈值之前，请确定差异最大的时间，即间隙最大的时间，然后通过启动和停止设备来保持该时间。
        4.汽轮机功率与凝汽器压力关系分析。为了确定汽轮机背压的变化，需要分析功率增加过程的影响。分析方法包括热力学平衡法、汽轮机原理分析法、有效热降法、曲线拟合法等。一般采用典型的简单、精确、实用的曲线拟合。根据汽轮机制造厂提供的水轮机特性曲线，通过曲线拟合得到不同蒸汽负荷的排气压力比。
        5.确定循环水泵能耗增加，用PP=qgwh/3600×1000GpGm计算循环水泵能耗，Q为冷却水密度，t/m3 h为循环水泵总增加量，m、GP为水泵实际效率，GM为水资源利用成本和冷却水热污染处理成本直接关系到冷却水的数量。具体费用应根据地方政府的有关规定确定，并可采用特定方法计算。
        三、火电厂凝汽式汽轮机冷端运行优化实例
        1.设备状态。用海水冷却循环水处理系统的某发电公司#3、#4机组。各组由容量33%的三个循环水泵组成，为组凝汽器提供冷却水。冬季两个循环水泵，一个备用水泵工作；夏天有三个循环水泵在工作。
        2.改造高低速可行性分析。由于机组循环水来自海水的明渠，水温受到天气的严重影响.冬季水循环的最低温度为14℃，冬季和夏季的最大温差为13℃~14℃。当循环水流量相等时，凝汽器的冷却效果会被设计为在24℃的温度下，选择性地满足夏季条件的水泵运行，即使只考虑了两台循环水泵，充足裕量的循环水冷却水量，不可避免地造成资源浪费。因此，极低速水泵的改造是必要的。高速和低速改造成双速电机后，通过改变的接线实现双速的转变。
        3.改造和实施#3机组水泵A、C，实现高低速的改造和B循环水泵的高速运行，例如改造前后参数的比较见表1。

        表1循环水泵高低速改造前后运行参数对比
        4.工程应用2019年12月，#3机组完成了循环水泵A、C的高速低速改造，保持了水泵B的冬季循环水温为18.2℃，当机组负荷1000MW时，泵A、C并联运行，凝汽器A、B的真空分别为-96.4和-94.6kPa，完全符合运行要求，实现了预期的节能效果。在这一显着影响的基础上，针对不同的再生水负荷和温度提出了能效优化措施，以最大限度地发挥液压泵的节能潜力。
        有鉴于此，随着电力市场竞争机制的引进和不断发展，为了提高企业在市场上的竞争力，有必要充分利用发电厂的发电潜力，提高能效表现分析了最佳凝汽器真空与最佳冷却水用量之间的关系、水轮机功率与凝汽器压力之间的关系、循环水泵功耗的增加、凝汽器真空量的最佳测定和冷却水的最佳用量，以优化冷端运行随着现代工业的不断发展，中国电力工业的发展取得了长足的进步。
参考文献：
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